酒精發(fā)酵試驗(yàn)

1、3.2.4酵母發(fā)酵3.2.4酵母發(fā)酵3.2.4酵母發(fā)酵3.2.4酵母發(fā)酵安徽工程大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書1、當(dāng)前酒精生產(chǎn)工藝的技術(shù)進(jìn)展及現(xiàn)狀我國(guó)酒精生產(chǎn)以發(fā)酵法為主，大多數(shù)工廠是采用薯干為原料.近年來(lái)，隨著酒精質(zhì)量的不斷提高，各科研部門對(duì)酒精工業(yè)進(jìn)行了一系列的技術(shù)改革，無(wú)論是在連續(xù)蒸煮、真空冷卻、連續(xù)糖化、液體曲、糖化酶、固體干酵母的使用、連續(xù)發(fā)酵、新型蒸餾塔的應(yīng)用方面，或是在優(yōu)良菌種選育，工藝與設(shè)備的改進(jìn)，自動(dòng)控制、綜合利用和環(huán)境保護(hù)等方面，都取的了不少的成績(jī)。近年來(lái)，以淀粉質(zhì)原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精逐漸減少，以糖蜜為原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精逐漸增加，目前糖蜜酒精產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的40%。隨著石油化工的迅速發(fā)展，用硫

2、酸法、直接水合法以及利用石油裂解產(chǎn)生的乙烯或天然氣直接合成酒精的產(chǎn)量越來(lái)越大。但是迄今為止，合成酒精還不能完全取代發(fā)酵發(fā)生產(chǎn)酒精，因?yàn)楹铣删凭鶌A雜異構(gòu)化高級(jí)醇類，對(duì)于人的高級(jí)神級(jí)中樞有麻僻痹作用，不是宜作飲料、食品、醫(yī)藥及香料等用。因此即使是石油化工發(fā)達(dá)的國(guó)家，發(fā)酵法生產(chǎn)酒精仍然占有一定的比例，美國(guó)以淀粉質(zhì)原料用發(fā)酵法生產(chǎn)的酒精始終保持10%以上，一些農(nóng)副產(chǎn)品資源豐富的國(guó)家，發(fā)酵法仍然是生產(chǎn)酒精的主要方法。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)是在生物工藝實(shí)驗(yàn)單元操作基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用酒精發(fā)酵工藝學(xué)課程中所學(xué)的基本原理和發(fā)酵方法，模擬工業(yè)生產(chǎn)上的整個(gè)過(guò)程。解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，并在實(shí)驗(yàn)后系統(tǒng)總結(jié)獲得全面提高

3、。.了解酒精發(fā)酵工藝原理。.熟悉酒精生產(chǎn)的工藝流程。.掌握在實(shí)驗(yàn)室中模擬酒精發(fā)酵的工藝流程。4.分析酒精發(fā)酵的工藝參數(shù)及數(shù)據(jù)分析。三、實(shí)驗(yàn)原理酒精發(fā)酵工藝原理借助微生物所產(chǎn)生的酶的作用，使子粒中的淀粉轉(zhuǎn)化為糖繼而產(chǎn)生酒精的過(guò)程。微生物主要是借助于曲霉和酵母菌。整個(gè)釀酒過(guò)程的。環(huán)境和工藝條件，都應(yīng)適合所用微生物的代謝特點(diǎn)，促使它們活力強(qiáng)、作用大，將淀粉充分分解為糖，再將糖轉(zhuǎn)化為酒精。曲霉和酵母靠料培養(yǎng)和攜帶，因此，培養(yǎng)并攜帶霉菌、酵母菌的料（大、小、麩和酒母等）的好壞與高粱灑的質(zhì)量關(guān)系極為密切。3.2酒精發(fā)酵生產(chǎn)的工藝流程及工藝參數(shù)選擇與依據(jù)3.2.1原料粉碎選擇小麥面粉，沒(méi)有粉碎這一過(guò)程。3.

4、2.2蒸煮糊化把磨碎后的粉末原料，先行拌水預(yù)熱，使原料升溫，為連續(xù)蒸煮作好預(yù)煮準(zhǔn)備。原料內(nèi)的淀粉顆粒，經(jīng)高壓蒸煮后逐步破裂，趨與溶解狀態(tài)，蒸煮醪液成糊狀。3.2.3曲霉糖化經(jīng)蒸煮糊化后的醪液，通過(guò)曲霉菌的淀粉酶進(jìn)行糖化作用。曲霉菌生成的淀粉酶，能把原料內(nèi)含有的淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)榭砂l(fā)酵性糖，供酵母菌利用。曲霉菌是屬于好氣性的微生物，故在繁殖和生長(zhǎng)過(guò)程中要給以充分得空氣，同時(shí)，淀粉酶的形成也取決于所供給的空氣量。3.5.4過(guò)濾3.5.4過(guò)濾酒精發(fā)酵是屬于厭氣性發(fā)酵，在發(fā)酵過(guò)程中進(jìn)行無(wú)氧呼吸，在此過(guò)程中，發(fā)生著復(fù)雜的生物化學(xué)變化，既有糖化醪中淀粉和糊精繼續(xù)被淀粉酶水解生成糖，也有蛋白質(zhì)在曲霉蛋白酶水解下生成

5、肽和氨基酸。這些物質(zhì)一部分被酵母吸收合成菌體細(xì)胞，另一部分則被發(fā)酵，生成酒精和C02。3.2.5蒸儲(chǔ)提純經(jīng)酵母菌把糖轉(zhuǎn)變成酒精后，在成熟發(fā)酵醪內(nèi)，除含有酒精和大量水分外，還含有固形物和許多雜質(zhì)。蒸儲(chǔ)是把發(fā)酵醪液中含有的酒精提純出來(lái)，通過(guò)粗儲(chǔ)和精儲(chǔ)，最后取得合乎規(guī)格的酒精，同時(shí)得到副產(chǎn)物雜醇油，還有大量的酒糟（也稱廢醪）排除。有的工廠把酒糟內(nèi)的余熱，設(shè)法取出，充分利用3.3酒精發(fā)酵生產(chǎn)的工藝流程（方框圖）新騫RI趣友統(tǒng)暢魂娘第工曲.米熟汁-試管培雅E三角瓶種曲雅碑酵母菌X索米一萌霉米曲II液體試管曜母一L一來(lái)曲江1三布瓶一解前蒸期液林薛母1:1糖篙一贏-勖虐4勰T1-4CD3-一發(fā)辭一大犧母一小

6、曲母蒸潴r1ififfi酒楮決靜浦幽，淀粉腹瘟料酒精生產(chǎn)工藝灌建示意圖3.4糖化工藝參數(shù)選擇液化結(jié)束后，迅速將料液用煙酸將PH值至6.5,加入氯化鈣（對(duì)固形物0.2%）,加入液化酶（12-20U/g）,在劇烈攪拌下，先加熱至72,保溫15山也，再加熱至90，并維持30min，E達(dá)到所需的液化程度（DE值：15-18%），碘反應(yīng)呈棕紅色（淀粉受到a-淀粉酶的作用后，遇碘呈色很快反應(yīng)，如下表現(xiàn)：藍(lán)-紫-紅-淺紅-不顯色）。液化結(jié)束后，再升溫至120，保持5-8min，以凝聚蛋白質(zhì)，改進(jìn)過(guò)濾。3.5發(fā)酵工藝參數(shù)選擇3.5.1淀粉質(zhì)原料的糊化稱取一定量的淀粉質(zhì)原料，按照一定的料液比添加水，調(diào)制淀粉乳，

7、在90100條件下恒溫水浴加熱。淀粉乳受熱后，在一定溫度范圍內(nèi)，淀粉粒開頭破壞，晶體結(jié)構(gòu)消失，體積膨大，粘度急劇上升，呈粘稠的糊狀，即成為非結(jié)晶性的淀粉。3.5.2液化將糊化的淀粉質(zhì)原料，加入CaCl2（對(duì)照固形物0.2%）,調(diào)節(jié)PH值至6.5,加入液化酶，在劇烈攪拌下，先加熱至72,保溫15山也,再加熱至90,并維持30min。用碘反應(yīng)驗(yàn)證是否反應(yīng)完全。（實(shí)驗(yàn)加入液化酶1ml）3.5.3糖化液化結(jié)束后，迅速將PH調(diào)節(jié)至4.24.5,同時(shí)迅速降溫至60。加入糖化酶，在60下保溫若干小時(shí)，當(dāng)用無(wú)水酒精檢驗(yàn)無(wú)糊精存在時(shí)，開始過(guò)濾。（實(shí)驗(yàn)加入糖化酶1ml）用8層紗布粗過(guò)濾，并用離心機(jī)在4000r/m

8、in條件下，離心15min,取其上清液量取糖液體積。3.5.5滅菌:在滅菌桶中121.3條件下滅菌20分鐘。箱中培養(yǎng)。3.5.6接種：在無(wú)菌條件下接種曲霉菌，然后放入37恒溫培箱中培養(yǎng)。3.5.7檢測(cè)：用氣象色譜分析樣液，是否產(chǎn)生酒精氣象色譜檢測(cè)數(shù)據(jù)四、材料和方法4.1原料、藥品以及儀器設(shè)備小麥粉180g液化酶小麥粉180g液化酶1ml糖化酶1mlCaCl3.69g曲霉水浴鍋離心機(jī)恒溫干燥箱燒杯錐形瓶溫度計(jì)玻璃棒滅菌桶紗布接種相關(guān)設(shè)備4.2分析測(cè)定方法4.2.1淀粉原料含水量的測(cè)定（參見實(shí)驗(yàn)一）4.2.2淀粉原料中粗淀粉含量的測(cè)定（參見試驗(yàn)二）4.2.3測(cè)定液化反應(yīng)終點(diǎn)（碘反應(yīng)）4.2.4糖化

9、終點(diǎn)測(cè)定（無(wú)水乙醇檢驗(yàn)）4.2.5還原糖的測(cè)定（參見試驗(yàn)三）五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析附1.酒精發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)計(jì)（綜合）實(shí)驗(yàn)原始記錄表2.糖化醪發(fā)酵過(guò)程指標(biāo)參數(shù)六、討論1.糖化酶用量及糖化時(shí)間對(duì)糖化效果的影響。糖化酶作用于蒸煮醪的最適溫度實(shí)為60度，一般要求糖化時(shí)蒸煮醪溫度為55-60度之間，最適PH值為4.2,一般要求PH值范圍為3.6-4.8。糖化酶加入糖化鍋后，須進(jìn)行攪拌，糖化時(shí)間在30分鐘左右。糖化完畢即可進(jìn)入下道工序工作。A.液態(tài)法工藝糖化酶的用量比一般為每克淀粉加90-150單位。B.用量計(jì)算公式：糖化酶用量（公斤）=原料重量（公斤）義淀粉含量X糖化酶的用量單位/糖化酶規(guī)格單位二為了增加還原糖

10、的比例，也可采用下列公式計(jì)算（目前好多工廠也是用的這個(gè)公式）則:糖化酶用量（公斤）二原料重量（公斤）X糖化酶的用量單位/糖化酶的規(guī)格單位實(shí)踐證明，還原糖過(guò)高，會(huì)造成發(fā)酵前期生溫快，不易控制，如果還原糖遍低，會(huì)造成發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)。加酶量的多少，要結(jié)合外觀糖和還原糖的實(shí)際而定，一般還原糖約占外觀糖的45-50%即可。2.液化酶用量及液化時(shí)間對(duì)液化效果的影響。液化酶的用量主要是根據(jù)酶的活力來(lái)計(jì)算的,一般的用量是12-16活力單位沒(méi)克原料.還要考慮工藝和產(chǎn)品,通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到最佳加酶量.加量小影響液化,過(guò)量就提高了成本,也為后到工序增加負(fù)擔(dān).七、實(shí)驗(yàn)總結(jié).由于是在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行模擬的酒精發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，所以針對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的檢測(cè)，包括酒精度，PH，殘?zhí)橇慷紵o(wú)法時(shí)時(shí)檢測(cè)，只能在發(fā)酵結(jié)束后得出結(jié)果，測(cè)量最終參數(shù)。.糊化結(jié)束標(biāo)志：攪拌打沒(méi)有白色顆粒為止。.選取不同的淀粉質(zhì)原料發(fā)酵處的酒精含量不同。.該實(shí)驗(yàn)為定性實(shí)驗(yàn)，只需檢測(cè)出發(fā)酵產(chǎn)品含有酒精即可。八、參考文獻(xiàn)1楊依軍，李多川，沈崇堯.葡萄糖淀粉酶研究進(jìn)展J.微生物學(xué)通報(bào)，1996,(05)2岳國(guó)君,董紅星,焦龍,楊曉光.酒精生產(chǎn)液化-糖化過(guò)程中醪液黏度的變化規(guī)律仃.食品與發(fā)酵工業(yè)，2009,(09)3張君，劉德華.世界燃料酒精工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀