小麦粉清夜生产酒精工艺.docx

目录

目录——————————————————————————————1
小麦淀粉酒精发酵工艺——————————————————————2
摘要——————————————————————————————2
关键词—————————————————————————————2
1． 材料，试剂，药品和仪器——————————————————— 2
1.1材料—————————————————————————— 2
1.2试剂—————————————————————————— 2
1.3药品—————————————————————————— 3
1.4主要仪器———————————————————————— 3
2． 实验方法与步骤——————————————————————— 3
2.1实验方法———————————————————————— 3
2.2实验工艺流程—————————————————————— 3
2.3具体实验步骤—————————————————————— 4
2.3.1 拌料————————————————————————4
2.3.2 蒸煮糊化——————————————————————4
2.3.3 糖化————————————————————————4
2.3.4 发酵————————————————————————4
3． 分析项目与方法步骤————————————————————— 6
3.1发酵液中还原糖含量的测定———————————————— 6
3.2发酵成熟醪液中酸度的测定———————————————— 7
3.3发酵成熟醪液中酒精度的测定——————————————— 7
4． 实验结果与分析——————————————————————— 8
5． 实验总结—————————————————————————— 11
6． 心得体会—————————————————————————— 12
7． 参考文献—————————————————————————— 12

小麦粉清夜酒精发酵工艺
摘要：该实验通过四水平三因素正交实验，得到了再小麦淀粉酒精发酵过程中，添加不同接种量、不同液化酶和糖化酶量等条件下发酵的最优条件，酒精学名乙醇，是由碳、氢、氧三种元素组成的有机化合物，分子式：C2H5OH，相对分子量为46。
酒精生产工业化始于十九世纪，至今已有百余年的历史。在能源紧缺的今天，酒精将以新能源的角色来代替其他化学能源，缓和世界能源危机。因此，掌握和改进酒精发酵的生产工艺是非常必要的。酒精生产的方法有两种，即化学合成法和微生物发酵法，而工业生产以微生物发酵法为主，就是采用微生物——酵母菌在无氧条件下，将糖转化为乙醇的生产方式。而影响酒精发酵的因素很多，其中的氮源和淀粉的糖化程度是对酒精发酵的影响至关重要的，因为氮源和还原性糖食酵母菌生长和繁殖的必要物质，直接酵母菌的生长质量和数量，从而影响了酒精发酵的出酒率和淀粉的利用率。
关键词：小麦淀粉 酒精发酵 酵母菌 还原性糖
1. 材料 试剂 药品和仪器
1.1材料
⑴菌种：酿酒酵母
⑵原料：小麦面粉
⑶酶制剂：α-淀粉酶（850u/g），糖化酶（30000u/g）
1.2试剂
⑴斐林试剂
甲液：称取40g硫酸铜（CuSo4·5H2O），用水溶解并稀释至1000ml。
乙液：称取200g酒石酸钾钠，150g氢氧化钠，用水溶解并稀释至1000ml。
⑵20%氢氧化钠溶液
称取200g氢氧化钠，用水溶解并稀释至1000ml。
⑶2%盐酸溶液
量取4.5毫升浓盐酸，用95.5毫升水稀释。
⑷1%次甲基蓝溶液
称取1g次甲基蓝，加水100毫升，加热溶解，储存于棕色瓶中。
⑸0.2%标准葡萄糖溶液
准确称取2g无水葡萄糖（预先在100—105℃烘干），用水溶解，加5ml浓盐酸，用水定容至1000ml。
⑹0.1%标准葡萄糖溶液
准确称取1g无水葡萄糖（预先在100—105℃烘干），用水溶解，加5ml浓盐酸，用水定容至1000ml。
1.3药品
硫酸铜 磷酸二氢钾 酵母膏 氢氧化钠
酒石酸钾钠 无水葡萄糖 可溶性淀粉 浓盐酸
次甲基蓝
1.4主要仪器
恒温水浴锅 电子天平 蒸馏装置 酒精计
恒温培养箱 高压灭菌锅 电炉 鼓风干燥箱 温度计 三角瓶 铁架台 烧杯
2. 试验方法与聚
2.1实验方法：
将小麦粉按1：4.0的料水比在一个容器中揉洗出淀粉，搅匀，在100℃水浴锅中糊化1h，放入水浴锅前加入α-淀粉酶（8u/g干面粉重量）而后在100℃灭菌锅中再液化90min，取出后冷至60℃，加入糖化酶（150g/g干面粉重量），水浴保温30min，在无菌条件下，按正交实验表，每瓶240ml的量将糖化液分装于灭过菌的500ml三角瓶中。加入不等量的活化过的酵母，封装好后放入恒温箱中，进行发酵。发酵完全后，测出酒精含量，计算淀粉利用率，找出最优条件。
2.2实验工艺流程

小麦面粉
α-淀粉酶→→ 蒸煮糊化（100℃ 1h）
糖化酶→→ 糖化（60℃ 30min）
酒母活化→→ 分装发酵 前24h 30℃ 24h后34℃
蒸馏
测定酒精 分析 计算
找出最优条件

2.3具体实验步骤
2.3.1拌料
称取 1kg 面粉和 4000ml水，在干锅内搅拌均匀，（由于每个三角瓶内需装240ml料液，即料水比为1：4.0。正交实验共需16份料液。
2.3.2蒸煮糖化
将搅拌好的料液，加入不等量的a-淀粉酶（ 6、8、10、12）在100℃水浴锅中糊化60min。
2.3.3糖化
将糊化好的料液温度降至60℃，加入不等量糖化酶（ 5、6、7、8）。在水浴锅中保温30min。取出后再分别加入酵母膏5g磷酸二氢钾3g，灭菌后备用。
2.3.4发酵
2.3.4.1具体步骤：
（1）原菌种：将菌种在恒温水浴锅中30℃活化15min。
（2）大三角瓶培养：将活化的菌种，在无菌条件下，整体接入大三角瓶（500ml）内，摇匀，封口。放在恒温培养箱中进行培养，温度，24h：28—30℃，48h：32—34℃。
（3）称重：每隔12h称一次瓶重，发酵48h后每隔2h称一次，记录每次的瓶重。
2.3.4.2设计正交实验表：
（1）三种因素：α—淀粉酶量，糖化酶量，接种量。
三种因素的用量表如下：

因素
水平
A
a-淀粉酶（g）
B
糖化酶(g)
C
酵母菌(g)
1
6
5
0.5
2
8
6
1.0
3
10
7
1.5
4
12
8
2.0

（2）设计正交试验表格

因素(列号)
试验号
A
α-淀粉酶(g)
B
糖化酶(g)
C
酵母菌(g)

1
1
1
1
1
1
2
1
2
2
2
2
3
1
3
3
3
3
4
1
4
4
4
4
5
2
1
2
3
4
6
2
2
1
4
3
7
2
3
4
1
2
8
2
4
3
2
1
9
3
1
3
4
2
10
3
2
4
3
1
11
3
3
1
2
4
12
3
4
2
1
3
13
4
1
4
2
3
14
4
2
3
1
4
15
4
3
2
4
1
16
4
4
1
3
2

3.项目与方法步骤
3.1发酵液中还原糖含量的测定：
（1）裴林试剂的标定：
吸取裴林试剂甲、乙液各5ml，置入250ml三角瓶中，加100ml水，并从滴定管中加入约20ml0.1%标准葡萄糖溶液，（其量应控制在后滴定使消耗0.2%标准葡萄糖溶液在1ml以内）。摇匀，置于电炉上加热至沸腾立即以4—5秒一滴的速度继续用0.1%标准葡萄糖溶液，滴定至蓝色消失，此滴定操作须在1min内完成，总耗糖量为 v0ml
（2）定糖：
预备实验：
吸取裴林试剂甲、乙液各5ml置入250ml三角瓶中,准确加入酒样稀释溶液（吸取酒样10ml，用水定容至250ml，即将酒样稀释25倍）5ml，加水100ml，然后用滴定管加入少量0.1%葡萄糖标准溶液，摇匀，于电炉上加热，当沸腾开始产生第一个气泡时加入两滴1%的次甲基蓝指示剂，同时记下时间，保持微沸2min，继续用0.1%葡萄糖标准溶液滴至蓝色消失，记下总消耗0.1%葡萄糖标准溶液ml数（作为正式实验的参考）。
正式实验：
吸取裴林试剂甲、乙液各5ml置入250ml三角瓶中,准确加入酒样稀释溶液5ml，加水100ml，然后用滴定管加入少量0.1%葡萄糖标准溶液，摇匀，于电炉上加热，当沸腾开始产生第一个气泡时加入两滴1%的次甲基蓝指示剂，同时记下时间，保持微沸2min，继续用0.1%葡萄糖标准溶液滴至蓝色消失，记下总消耗0.1%葡萄糖标准溶液ml数V1。
（3）计算
还原糖
式中：V0------裴林试剂标定值(ml)
V1------糖液正式实验消耗葡萄糖标准溶液的体积（ml）
C------标准葡萄糖溶液浓度（g/ml）
V------酒样体积（ml）
V2------酒样稀释液的定容体积（ml）
5------吸取酒样稀释液的体积（ml）
100------换算成100ml酒样中葡萄糖的含量
3.2发酵成熟醪液中酸度的测定：
(1)准确吸取酒样100ml于250ml的三角瓶中，加1%酚酞指示剂2滴，摇匀，用0.1mol/L氢氧化钠溶液滴至微红，30S不褪色即为终点。
(2)计算
酸度(以醋酸计g/L)=
式中：C-----氢氧化钠溶液浓度（mol/L）
V-----滴定消耗氢氧化钠溶液体积（ml）
0.06-----醋酸摩尔质量(kg/mol)
100-----酒样体积（ml）
3.3发酵成熟醪液中酒精度的测定：
取100ml的发酵成熟醪和100ml的水，加入500ml的圆底烧瓶中，在电炉上蒸馏出100ml的馏分，搅拌均匀后轻轻的放入酒精计，待稳定后，以液面水平线为基准读取酒精度读数，同时测量温度，从“酒精度与温度校正表”求出该温度下的酒精度。

4.验结果与分析
正交实验的结果总结如下：

瓶号

空瓶重
（g）

发酵后重
（g）

湿重变化（g）

酸度
（g/l）

残还原糖
(g/100ml)
酒精度
实际酒精度
温度
20℃酒精度
1
441.5
421.0
20.5
1.92
12.05
9.0
20.0
9.0
2
428.5
408.8
19.7
1.49
14.15
9.5
19.5
9.6
3
395.5
375.0
20.5
1.08
8.30
9.5
21.0
9.3
4
461.5
442.0
19.5
1.90
10.40
9.0
19.5
9.1
5
473.0
453.0
20.0
1.42
11.45
8.0
17.0
8.5
6
486.5
467.5
19.0
2.14
12.15
9.0
20.5
8.9
7
463.5
441.1
22.4
1.60
9.70
8.5
20.0
8.5
8
445.0
426.5
18.5
0.98
10.40
8.0
20.0
8.0
9
468.5
449.0
19.5
1.78
10.60
9.0
18.5
9.275
10
477.5
457.1
20.4
1.56
9.35
9.5
18.0
9.875
11
450.0
439.1
10.9
1.14
11.45
9.0
21.0
8.8
12
457.0
437.1
19.9
1.45
9.85
8.0
19.0
8.2
13
467.0
441.0
26.0
0.96
12.25
9.0
20.0
9.0
14
467.0
448.1
18.9
1.38
10.85
9.0
19.0
9.2
15
466.0
444.6
21.4
1.20
9.95
10.0
20.0
10.0
16
469.0
448.0
21.0
1.18
11.65
8.0
19.5
8.1

正交实验的结果的极差分析

因素(列号)
试验号
A
α-淀粉(g)
B
糖化酶(g)
C
酵母菌(g)

空白

空白
实验结果
酸度
残还原糖
酒精度
1
1(6)
1(5)
1(0.5)
1
1
1.92
12.05
9.0
2
1(6)
2(6)
2(1.0)
2
2
1.49
14.15
9.6
3
1(6)
3(7)
3(1.5)
3
3
1.08
8.30
9.3
4
1(6)
4(8)
4(2.0)
4
4
1.90
10.40
9.1
5
2(8)
1(5)
2(1.0)
3
4
1.42
11.45
8.5
6
2(8)
2(6)
1(0.5)
4
3
2.14
12.15
8.9
7
2(8)
3(7)
4(2.0)
1
2
1.60
9.70
8.5
8
2(8)
4(8)
3(1.5)
2
1
0.98
10.40
8.0
9
3(10)
1(5)
3(1.5)
4
2
1.78
10.60
9.275
10
3(10)
2(6)
4(2.0)
3
1
1.56
9.35
9.875
11
3(10)
3(7)
1(0.5)
2
4
1.14
11.45
8.8
12
3(10)
4(8)
2(1.0)
1
3
1.45
9.85
8.2
13
4(12)
1(5)
4(2.0)
2
3
0.96
12.25
9.0
14
4(12)
2(6)
3(1.5)
1
4
1.38
10.85
9.2
15
4(12)
3(7)
2(1.0)
4
1
1.20
9.95
10.0
16
4(12)
4(8)
1(0.5)
3
2
1.18
11.65
8.1

酸

度
K1
6.39
6.08
6.38
6.35
5.66

T=∑=23.18
K2
6.14
6.57
5.56
4.57
6.05
K3
5.93
5.02
5.22
5.24
5.63
K4
4.72
5.51
6.02
7.02
5.84

1.60
1.52
1.60
1.59
1.42

1.54
1.64
1.39
1.14
1.51

1.48
1.26
1.31
1.31
1.41

1.18
1.38
1.51
1.76
1.46
R
0.42
0.38
0.29

优水平
A4
B3
C3

优组合
ABC

残

还

原

糖
K1
44.9
46.35
44
42.45
41.75

T=∑=174.55
K2
43.7
46.5
45.4
48.25
46.1
K3
41.25
39.4
40.15
40.75
42.55
K4
44.7
42.3
45
43.1
44.15

11.23
11.59
11
10.61
10.44

10.93
11.63
11.35
12.06
11.53

10.31
9.85
10.04
10.19
10.64

11.18
10.58
11.25
10.78
11.04
R
0.92
1.78
1.31

优水平
A3
B3
C3

优组合
BCA

K1
37
35.8
34.8
34.9
36.9

K2
33.9
37.6
36.3
35.4
35.5
酒

精

度
K3
36.20
36.6
35.8
35.8
35.4
T=∑=143.4
K4
36.3
33.4
36.5
37.3
35.6

9.25
8.94
8.7
8.73
9.23

8.48
9.39
9.08
8.85
8.88

9.05
9.15
8.95
8.95
8.85

9.08
8.35
9.13
9.33
8.9

R
0.77
1.04
0.43

优水平
A1
B2
C2

优组合
BAC
方差分析：
1、 相对酸度的方差分析

列出方差分析表如下：
变异来源
df
SS
S2
F
F0.05
A
3
0.41
1.37
1.1
F0.05(3,15)=3.29
B
3
0.34
0.113
0.904

C
3
0.197
0.066
0.528

e
6
0.933
0.156

eΔ
15
1.88
0.125

总和
15
1.88

由此可见因素A、B、C均不显著。
2、 相对残还原糖的方差分析

列出方差分析表如下：

变异来源
df
SS
S2
F
F0.05
A
3
2.11
0.7
0.35
F0.05(3,15)=3.29
B
3
8.83
2.94
1.49

C
3
4.32
1.44
0.73

e
6
14.38
2.4

eΔ
15
29.64
1.976

总和
15
29.64

由此可见因素A、B、C均不显著。
3、 相对酒精度的方差分析

列出方差分析表如下：

变异来源
df
SS
S2
F
F0.05
A
3
1.385
0.46
1.86
F0.05(3,15)=3.29
B
3
3.43
1.14
4.61*

C
3
0.455
0.15
0.61

e
6
1.13
0.19

eΔ
15
2.97
0.2475

总和
15
6.4

由此可见因素A、C不显著，因素B不显著。
5.实验总结：
本实验三个指标中酸度和还原糖量越低越好，酒精度越高越好。在酒精度的显著性实验中，因素B显著，通过对酒精度的极差分析，确定最优水平为B2，对因素A、C，水平改变对实验结果几乎无影响，从经济角度考虑应选A、C。如果条件允许，应探讨加入α-淀粉酶和酵母菌量更低时，实验结果的变化情况，确定出蕞经济合理的加α-淀粉酶和加酵母量。

6.心得体会：
此次专业实验对我来说是苦多于甜，但是学到了很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次专业实验使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在实验的过程中我也明白了自己的不足，自己对仪器虽说都明白其工作原理，但是要做到熟练操作确实很困难，例如在摇床培养中，要保证培养足够的时间和摇床转速以确保菌种有最适的培养环境。

7.参考文献
（1） 马赞华.编著.酒精高效清洁生产新工艺.北京：化学工业出版社，2003.4
（2） 工业发酵分析，天津轻工业学院，大连轻工业学院等编著。北京：中国轻工业出版社，2004.9
（3） 周敬宜编著。酒精生产技术问答。四川：四川科学技术出版社，2003.6
（4） 薛刚，郭书贤主编：优化试验设计及统计分析法：武汉：湖北人民出版社2004.9
（5） 郭书贤，刘凤霞主编：生物化学试验技术;武汉：湖北人民出版社2004.9