1、生 物 工 程 专 业 综 合 性 大 实 验 报 告 书 学 生 姓 名 ： 钱 晓 红 学 号 ： 3090402138 班 级 ： 生 工 091 专 业 ： 生 物 工 程 指 导 教 师 ： 魏 胜 华 2012年 12月 酒精发酵实验报告2安徽工程大学实验报告书学生姓名： 钱晓红 学号： 3090402138 专业班级：生工 091 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 2012.12.192012.12.29 实验成绩： 一、当前酒精生产工艺的技术进展及现状 我国酒精生产以发酵法为主，大多数工厂是采用薯干为原料.近年来，随着酒精质量的不断提高，各科研部门对酒精工业进行了
2、一系列的技术改革，无论是在连续蒸煮、真空冷却、连续糖化、液体曲、糖化酶、固体干酵母的使用、连续发酵、新型蒸馏塔的应用方面，或是在优良菌种选育，工艺与设备的改进，自动控制、综合利用和环境保护等方面，都取的了不少的成绩。近年来，以淀粉质原料发酵生产酒精逐渐减少，以糖蜜为原料发酵生产酒精逐渐增加，目前糖蜜酒精产量占世界总产量的 40%。随着石油化工的迅速发展，用硫酸法、直接水合法以及利用石油裂解产生的乙烯或天然气直接合成酒精的产量越来越大。但是迄今为止，合成酒精还不能完全取代发酵发生产酒精，因为合成酒精往往夹杂异构化高级醇类，对于人的高级神级中枢有麻僻痹作用，不是宜作饮料、食品、医药及香料等用。因此
3、即使是石油化工发达的国家，发酵法生产酒精仍然占有一定的比例，美国以淀粉质原料用发酵法生产的酒精始终保持 10%以上，一些农副产品资源丰富的国家，发酵法仍然是生产酒精的主要方法。二、实验目的 本实验是在生物工艺实验单元操作基础上综合运用酒精发酵工艺学课程中所学的基本原理和发酵方法模拟工业生产上的整个过程。解决实验过程中出现的问题并在实验后系统总结获得全面提高。 1、了解酒精发酵工艺原理。2、熟悉酒精生产的工艺流程。 3、掌握用酶法从淀粉原料到水解糖的制备原理及方法。 4、掌握在实验室中模拟酒精发酵的工艺流程。 5、分析酒精发酵的工艺参数及数据分析。三、实验原理 3.1 酒精发酵工艺原理 麦芽中可
4、供发酵的物质主要是淀粉而酿酒酵母由于缺乏相应的酶所以不能直接利用淀粉进行酒精发酵因此必须对原料进行预处理通常包括蒸煮液化、糖化等处理。蒸煮可使淀粉糊化并破坏细胞形成均一的醪液所以我们加入糖化酶、淀粉酶。液化后的醪液能更好地接受糖化酶的作用并转化为可发酵性糖以便酵母进行酒精发酵。这样在无氧的培养条件下酵母菌利用糖发酵为酒精和二氧化碳的作用即为酒精发酵反应式为 C6H12O6 2C 2H5OH+2CO2 通过对发酵醪液酒精含量的测定可以判断酒精发酵的进程。 生物工程专业设计（综合）实验33.2 酒精生产工艺流程及工艺参数选择与依据 3.2.1 原料的粉碎 将麦芽用粉碎机粉碎到一定程度3.2.2 蒸
5、煮糊化 将粉碎后的原料拌水预热使原料升温为连续蒸煮做好准备原料内的淀粉颗粒经高压蒸煮后逐步破裂趋于溶解状态蒸煮醪液成糊状。 3.2.3 糖化 经蒸煮糊化后的醪液经过淀粉酶的糖化作用将原料中的淀粉转化为可发酵性糖供酵母利用。 3.2.4 酵母发酵 酒精发酵属于厌氧发酵在发酵过程中进行无氧呼吸在此过程中发生着复杂的生物化学反应糖化醪中淀粉和糊精继续被淀粉酶水解生成糖。3.2.5 蒸馏提纯 经酵母菌把糖转化为酒精后在成熟发酵醪内除含有酒精和大量水分外还含有固形物和许多杂质蒸馏是把发酵醪中的酒精提纯出来工厂中经过粗馏和精馏最后取得合乎规定的酒精。3.3 酒精发酵工艺流程图蒸煮过滤四、材料与方法 4.1
6、 原料、药品以及仪器设备麦芽，淀粉酶、-淀粉酶、糖化酶 ，面包酵母、酒精酵母（A、B 未区分哪种为面包酵母哪种为酒精酵母）粉碎机，锥形瓶，量筒，水浴锅，纱布，玻璃棒，恒温箱，糖度计，旋转蒸发器，天平，酒精密度计4.2 分析测定方法分别称取 300g 麦芽粉碎后加入 6 个锥形瓶中，标记1A、2A、3A、1B、2B、3B，分别加入 1000ml 水，搅拌均匀。具体工艺流程如下：1A 1B 1A 1B 6585水浴锅加热 70min3A 3B 2A 2B 65，糖化酶麦芽 粉碎 调浆 蛋白质休止 糖化发酵 蒸馏 酒精酵母酒精发酵实验报告42A 2B 90以上水浴锅加热 30min 85，-淀粉酶5
7、5，糖化酶煮沸 6 瓶一个小时，过滤，得澄清液，测糖度.向 A 中加入一定量酵母 A ,向 B中加入等量酵母 B，摇匀。封口，放入 32恒温箱发酵，4 个小时后密封瓶口，发酵 36 小时后取出蒸馏，得酒精，测体积、酒精度。五、实验结果与分析取 300g 麦芽粉加入 1000ml 的水，以1.同种菌不同的工艺流程来看，工艺 3 的酒精浓度较高，工艺 2 最低。2.对比相同工艺，酵母 A 比酵母 B 产生的酒精浓度较高，粉碎的麦芽，酒酵母由于缺乏相应的酶，所以不能直接利用淀粉进行酒精发酵，通常包括蒸煮（液化） 、糖化等处理。蒸煮可使淀粉糊化，并破坏细胞，形成均一的醪液，目液化后的醪液能更好地接受糖
8、化酶的作用，并转化为可发酵性糖，以便酵母进行酒精发酵。蒸煮温度由于原料的品种与规格不同而有差异，通常为 130150 度，但经过粉碎的原料，其蒸煮所须的温度较低，大约120130 度。高温处理除了使淀粉糊化，便于淀粉酶起糖化作用外，还可把附着的有害杂菌杀死在糖化过程中，工艺 3 中采用了糖化酶，又称葡萄糖淀粉酶Glucoamylase,(EC.3.2.1.3.)它能把淀粉从非还原性未端水解 a-1.4 葡萄糖苷键产生葡萄糖，也能缓慢水解 a-1.6 葡萄糖苷键，转化为葡萄糖。同时也能水解糊精，糖原的非还原末端释放 -D-葡萄糖。而工艺 2 中是 -淀粉酶和糖化酶。-淀粉酶淀粉酶既作用于直链淀粉
9、，亦作用于支链淀粉，无差别地随机切断糖链内部的 1，4-链。最终产物在分解直链淀粉时以葡萄糖为主，此外，还有少量麦芽三糖及麦芽糖，另一方面在分解支链淀粉时，除麦芽糖、葡萄糖、麦芽三糖外，还生成分支部分具有 -1，6-键的 -极限糊精（又称 -糊精） 。糖化酶对于像直链淀粉那样没有分支的底物能完全分解得到麦芽糖和少量的葡萄糖。作用于支链淀粉或葡聚糖的时候，切断至 1，6-键的前面反应就停止了，因此生成分子量比较大的极限糊精。结果分析发现淀粉酶糖化能力较好，却产生的酒精少于 1,3 工艺，有可能是因为淀粉酶产生的物质（如麦芽三糖）不能被酵母利用。对于相同的工艺不同的酵母，产生的糖度酒精度相差不大，
10、不过酵母 A 比酵母 B 产生酒精量多，根据相关文献初步判断 A 酵母是酒精酵母，B 酵母是面包酵母。六、讨论在实验过程中由于选择发酵瓶范围不够大和水浴锅温度控制不能准确，导致在加热的过程中温度不够、糊化的范围不够充分，导致糊化不完全，后面的糖化也会不够充分，以及在实验过程中操作不够规范，导致一定的实验误差。七、参考文献1、姚汝华，赵继伦 ， 酒精发酵工艺学华南工学院出版社 ，1999 2、章克昌，等一种浓醪发酵酒精的方法【P】中国专利 CN 158899A 19973、天津轻工业学院等， 工业发酵分析 ，轻工业出版社，1980 生物工程专业设计（综合）实验54、马文超，石贵阳，章克昌，江南大
11、学生物工程学院生物资源研究室，酿酒科技 20052214036 5、杨依军，李多川，沈崇尧 葡萄糖淀粉酶研究进展【J】 ，微生物学通报，1996， （05） 6、蔡定域 酿酒工业分析手册M 轻工业出版社,1988 7、岳国君，董红星，焦龙，杨晓光.酒精生产液化糖化过程中醪液黏度的变化规律【J】.食品与发酵工业，2009， （09）8、张君，刘德华.世界燃料酒精工业发展现状与展望【J】 。酿酒科技，2004， （05）附录酒精发酵生产设计（综合）实验原始记录表 过滤1A 2A 3A 1B 2B 3B糖度 17.2 18 17 17.2 17.6 17.4滤后体积/ml880 660 720 880 700 740o 蒸馏蒸馏液体积/ml30 28 34 27 34 38总体积（加水）/ml78 80 74 76 87 82测得酒精度/%15 12 18 12 9 17纯酒精/ml11.7 9.6 11.32 9.12 7.83 13.94
