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)酵安徽工程大學實驗報告書1、當前酒精生產(chǎn)工藝的技術進展及現(xiàn)狀我國酒精生產(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，隨著酒精質(zhì)量的不斷提高，各科研部門對酒精工業(yè)進行了一系列的技術改革，無論是在連續(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、新型蒸餾塔的應用方面，或是在優(yōu)良菌種選育，工藝與設備的改進，自動控制、綜合利用和環(huán)境保護等方面，都取的了不少的成績。近年來，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，因為合成酒精往往夾雜異構化高級醇類，對于人的高級神級中樞有麻僻痹作用，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)達的國家，發(fā)酵法生產(chǎn)酒精仍然占有一定的比例，美國以淀粉質(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)品資源豐富的國家，發(fā)酵法仍然是生產(chǎn)酒精的主要方法。二、實驗目的本實驗是在生物工藝實驗單元操作基礎上，綜合運用酒精發(fā)酵工藝學課程中所學的基本原理和發(fā)酵方法，模擬工業(yè)生產(chǎn)上的整個過程。解決實驗過程中出現(xiàn)的問題，并在實驗后系統(tǒng)總結獲得全面提高

3、。.了解酒精發(fā)酵工藝原理。.熟悉酒精生產(chǎn)的工藝流程。.掌握在實驗室中模擬酒精發(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、實驗原理酒精發(fā)酵工藝原理借助微生物所產(chǎn)生的酶的作用，使子粒中的淀粉轉化為糖繼而產(chǎn)生酒精的過程。微生物主要是借助于曲霉和酵母菌。整個釀酒過程的。環(huán)境和工藝條件，都應適合所用微生物的代謝特點，促使它們活力強、作用大，將淀粉充分分解為糖，再將糖轉化為酒精。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，沒有粉碎這一過程。3.

4、2.2蒸煮糊化把磨碎后的粉末原料，先行拌水預熱，使原料升溫，為連續(xù)蒸煮作好預煮準備。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，通過曲霉菌的淀粉酶進行糖化作用。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，故在繁殖和生長過程中要給以充分得空氣，同時，淀粉酶的形成也取決于所供給的空氣量。3.5.4過濾3.5.4過濾酒精發(fā)酵是屬于厭氣性發(fā)酵，在發(fā)酵過程中進行無氧呼吸，在此過程中，發(fā)生著復雜的生物化學變化，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胞，另一部分則被發(fā)酵，生成酒精和C02。3.2.5蒸儲提純經(jīng)酵母菌把糖轉變成酒精后，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)。蒸儲是把發(fā)酵醪液中含有的酒精提純出來，通過粗儲和精儲，最后取得合乎規(guī)格的酒精，同時得到副產(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)選擇液化結束后，迅速將料液用煙酸將PH值至6.5,加入氯化鈣（對固形物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達到所需的液化程度（DE值：15-18%），碘反應呈棕紅色（淀粉受到a-淀粉酶的作用后，遇碘呈色很快反應，如下表現(xiàn)：藍-紫-紅-淺紅-不顯色）。液化結束后，再升溫至120，保持5-8min，以凝聚蛋白質(zhì)，改進過濾。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，晶體結構消失，體積膨大，粘度急劇上升，呈粘稠的糊狀，即成為非結晶性的淀粉。3.5.2液化將糊化的淀粉質(zhì)原料，加入CaCl2（對照固形物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。用碘反應驗證是否反應完全。（實驗加入液化酶1ml）3.5.3糖化液化結束后，迅速將PH調(diào)節(jié)至4.24.5,同時迅速降溫至60。加入糖化酶，在60下保溫若干小時，當用無水酒精檢驗無糊精存在時，開始過濾。（實驗加入糖化酶1ml）用8層紗布粗過濾，并用離心機在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：用氣象色譜分析樣液，是否產(chǎn)生酒精氣象色譜檢測數(shù)據(jù)四、材料和方法4.1原料、藥品以及儀器設備小麥粉180g液化酶小麥粉180g液化酶1ml糖化酶1mlCaCl3.69g曲霉水浴鍋離心機恒溫干燥箱燒杯錐形瓶溫度計玻璃棒滅菌桶紗布接種相關設備4.2分析測定方法4.2.1淀粉原料含水量的測定（參見實驗一）4.2.2淀粉原料中粗淀粉含量的測定（參見試驗二）4.2.3測定液化反應終點（碘反應）4.2.4糖化

9、終點測定（無水乙醇檢驗）4.2.5還原糖的測定（參見試驗三）五、實驗結果與分析附1.酒精發(fā)酵生產(chǎn)設計（綜合）實驗原始記錄表2.糖化醪發(fā)酵過程指標參數(shù)六、討論1.糖化酶用量及糖化時間對糖化效果的影響。糖化酶作用于蒸煮醪的最適溫度實為60度，一般要求糖化時蒸煮醪溫度為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，須進行攪拌，糖化時間在30分鐘左右。糖化完畢即可進入下道工序工作。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算（目前好多工廠也是用的這個公式）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)格單位實踐證明，還原糖過高，會造成發(fā)酵前期生溫快，不易控制，如果還原糖遍低，會造成發(fā)酵時間的延長。加酶量的多少，要結合外觀糖和還原糖的實際而定，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間對液化效果的影響。液化酶的用量主要是根據(jù)酶的活力來計算的,一般的用量是12-16活力單位沒克原料.還要考慮工藝和產(chǎn)品,通過實驗得到最佳加酶量.加量小影響液化,過量就提高了成本,也為后到工序增加負擔.七、實驗總結.由于是在實驗室條件下進行模擬的酒精發(fā)酵實驗，所以針對實驗過程的檢測，包括酒精度，PH，殘?zhí)橇慷紵o法時時檢測，只能在發(fā)酵結束后得出結果，測量最終參數(shù)。.糊化結束標志：攪拌打沒有白色顆粒為止。.選取不同的淀粉質(zhì)原料發(fā)酵處的酒精含量不同。.該實驗為定性實驗，只需檢測出發(fā)酵產(chǎn)品含有酒精即可。八、參考文獻1楊依軍，李多川，沈崇堯.葡萄糖淀粉酶研究進展J.微生物學通報，1996,(05)2岳國君,董紅星,焦龍,楊曉光.酒精生產(chǎn)液化-糖化過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