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发酵工程-问与答.doc

上传人:仙人****88 文档编号:7002779 上传时间:2024-12-24 格式:DOC 页数:35 大小:1.14MB 下载积分:10 金币
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资源描述
1. 生物催化剂的特点? 优点:a.常温、常压下反应; b.速率快;催化作用专一; c.一般情况下价格较低廉等优点。 d.活细胞易加以诱变,以改变其遗传特性,使有利于生产。 e.随着原生质体融合技术、DNA重组技术等现代生物技术的发展,人们有可能组建出许多具有特殊性能的非天然存在的新型生物催化剂。 缺点:a.易受热、受某些化学物质及杂菌的破坏而失活,因而稳定性较差; b.对温度、pH等参数对反应相当敏感; c.活细胞还存在着个体差异、遗传特性差异等。 d.在生长过程中对营养、微量元素、渗透压等也有一定要求。 2. 生物反应过程包括那四部分? A原材料的预处理:包括原材料的选择、加工,培养基和底物的配制和灭菌。 B生物催化制的制备。 C生物反应器及反应条件的选择。 D产物的分离纯化。 3. 生物技术发展分为哪四个时期? a)经验生物技术期 b)近代生物技术建立时期 c)近代生物技术全盛时期 d)现代生物技术的建立和发展时期 4. 诱变菌种过程中应注意的问题? (1)出发菌株:产量高、对诱变剂敏感性大、变异幅度广。 (2)复合诱变因素的使用:野生型菌株用单一诱变因素有时能取得好效果;老菌种单一诱变因素重复使用突变效果不高,可利用复合因素、扩大诱变幅度,提高诱变效果。 青霉菌选育:先以氮芥处理很短时间而不引起突变,再用UV处理,可使诱变频率大为提高。提高突变频率可获得高产菌株。 乙烯亚胺和UV复合处理,氯化锂和UV复合处理,都用得较普遍,且有一定成效。 氯化锂本身无诱变作用,与一些诱变因子一起使用时能促进突变。 (3)剂量选择:UV剂量单位:焦耳;X射线剂量单位:库(仑)/kg;中子剂量单位:戈。化学诱变剂剂量单位:溶液浓度。变异率取决于诱变剂量,变异率和致死率之间有一定关系。用致死率作为选择适宜剂量的依据。合适剂量:同时增加变异幅度与正突变。 (4)变异菌株的筛选:诱变目的:高产菌株、新产物。(挑选菌株一般从菌落形态、变异类型着手,发现与产量有关的特性,根据这些特性,分按类挑选一定数量的典型菌株进行发酵和鉴定,确定各种类型与产量间的关系,可大大提高筛选效率。) (5)筛选条件是得高产菌株的关键(在初筛培养基中适当增加淀粉和硫酸铵,可筛到能利用较高浓度糖和氮及效价亦比原菌株略高的产土霉素突变株。用该培养基连续筛选。进一步增加糖、氮,发酵差距更大,代谢慢的菌株,效价更低,对糖、氮利用能力强的菌株,效价更高。) 诱变育种时应正确处理出发菌株,诱变因素和筛选条件三者的关系。 5. 杂交育种的目的? ①不同菌株的遗传物质进行交换和重组,获得杂种菌株; ②不同菌株的优良性能集中于重组体中,克服长期用诱变剂处理造成的菌株生活能力下降等缺陷; ③通过杂交扩大变异范围,改变产品质量和产量,甚至出现新品种; ④分析杂交结果,总结遗传物质转移和传递规律,促进遗传学理论的发展。 6. 原生质体融合的优点? ①、不需要有已知的遗传系统。 去除了细胞壁,亲株基因组直接融合、重组,不需要有已知的遗传系统。即使是相同接合型的真菌细胞也能发生融合,并可对原生质体进行转化和转染。 ②、得到多种类型的重组子 原生质体融合后两亲株的基因组之间有机会发生多次交换,得到多种类型的重组子。参与融合的亲株数并不限于一个,可以多至三个、四个,这是一般常规杂交所达不到的。 ③、重组频率特别高。 因有聚乙二醇作助融剂。如天蓝色链霉菌种内重组频率可达到20%。 ④、可以和其他育种方法相结合。 把由其他方法得到的优良性状通过原生质体融合再组合到一个单株中。 ⑤、可提高筛选效率。 可以用温度、药物、紫外线等处理、钝化亲株的一方或双方,然后融合,在再生菌落中筛选重组子。这样可提高筛选效率。 7. 解决工程菌不稳定的因素有哪些? (1)组建合适载体:构建质粒时,插入一段特殊的DNA片段或基因,使宿主细胞分裂时,质粒能够较稳定地遗传到子代细胞中。 (2)选择适当宿主:在选择宿主时,须确定其遗传特点。重组质粒在大肠杆菌中较稳定,而在枯草杆菌和酵母中较不稳定。 (3)施加选择压力:a抗生素添加法b抗生素依赖变异法c、营养缺陷型法 (4)控制基因过量表达:外源基因表达水平越高,重组质粒越不稳定,如果外源基因的表达受到抑制,则重组质粒不可能丢失。工程细胞与宿主细胞的比生长速率可能相同。可采取两阶段培养法。 (5)控制培养条件:众多环境因素中,培养基组成、培养温度、菌体的比生长速率尤为重要。对一个已经组建完成的克隆菌来说,选择最合适的培养条件是进行工业化生产的关键步骤。 (6)构建质粒时,插入一段能改良宿主细胞生长速率的特殊DNA片段。 (7)所用质粒不带有可转移因子。 (8)尽可能将质粒上的不需要的DNA部分除去。 (9)固定化重组菌以提高基因工程菌的稳定性。 8. 真空冷冻保藏菌种的原理? 在较低温度下(-18℃),快速地将细胞冻结,并且保持细胞完整,然后在真空中使水分升华。在这样的环境中,M的生长和代谢暂时停止,不易发生变异。菌种可保存5年左右。 9. 什么叫协调控制,二元调节系统? 协调控制:代谢途径中酶的诱导和阻遏常常是平行的。 二元调节系统:A.细菌的二元调节系统含有两种Pr :传感器(发射器),调节器(接收器)。 B.传感器分子是跨膜Pr,起Pr激酶作用,能催化需ATP的自动磷酸化作用和将磷酸基转移给其他Pr的作用(如调节器)。 C.受外界或内部刺激(如渗透压、化学吸引剂、特殊分子存在或缺乏),传感器分子便自动磷酸化,把刺激转换成生化信号(传感器分子磷酸化状态)。此信号可通过磷酸基的转移将信号传给可溶性调节器Pr。 D.磷酸化调节器可作为转录的激活剂或阻遏物再与DNA序列相互作用。 E.此二元系统是M中的信号传导模型,参与硫酸盐代谢和氮代谢的调节。 10. 微生物次级代谢的特征? ①、种类繁多,结构特殊,含不常见化合物 ②、含有少见的化学键 ③、一种M所合成的次级代谢物往往是一组结构相似的化合物。 ④、一种微生物的不同菌株可以产生分子结构迥异的次级代谢物。 ⑤、不同种类的微生物亦能产生同一种次级代谢物。 ⑥、次级代谢产物的合成比生长对环境因素更敏感。 11. 前体的作用? 定义:指加入到发酵培养基中的某些化合物能被M直接结合到产物分子中去,而自身的结构无多大变化,且具有促进产物合成的作用。 作用:(1)抗生素建筑材料 (2)诱导抗生素生物合成:前体具有调节抗生素生产的作用,尤其在细胞中的特殊合成酶的活性已被激活的情况下。 (3)前体与诱导物的区别 诱导作用在次级代谢物的合成控制上起重要作用。有时难于区分这种促进作用是真的诱导物的作用还是前体的作用。①、诱导物与前体的作用时期不同。②、诱导物应能被非前体的结构类似物取代。③、诱导物的另一个特征是其诱导系数特别高。 12: 什么叫代谢工程? 代谢工程(metabolic engineering)是指藉某些特定生化反应的修饰来定向改善细胞的特性或运用重组DNA技术来创造新的化合物。 13: 代谢工程应用于哪些方面? 代谢工程可用于以下几个方面:① 改进由M合成产物的得率和产率;② 扩大可利用基质范围;③ 合成对细胞而言是新的产物或全新产物;④ 改进细胞的普通性能,如耐受缺氧或抑制性物质的能力; 14: 培养基的类型 (一)按纯度 1、合成培养基:成分明确、稳定。适于科研工作,在生产疫苗时,为了防止蛋白杂质混入,也常用。但营养单一,价格较高。不适于大规模生产。 2、天然培养基:天然动植物产品。营养丰富,适于微生物生长。一般不需另加微量元素、维生素等物质;来源丰富、价格低廉,适于工业生产。组分复杂,不易重复,如对原料质量等方面不加控制会影响生产的稳定性。 (二)按状态 1、固体培养基:适于菌种和孢子培养和保存,也广泛应用于有子实体的真菌类。常用麸皮、大米、小米、禾壳和琼脂等,有的还另加其他营养成分。 2、半固体培养基:即在配好的液体培养基中加入少量琼脂,一般用量为0.5-0.8%,培养基即呈半固体状态。主要用于:鉴定菌种,观察细菌运动特征及噬菌体的效价滴定等。 3、液体培养基:80-90%是水,内含可溶或不溶营养成分,是发酵工业大规模使用的培养基,它有利于氧和物质传递。 (三)按用途 1、孢子培养基:供菌种繁殖孢子用。 要求:能使菌体迅速生长,产生较多优质的孢子,不易引起菌种发生变异。 2、种子培养基:供孢子发芽、生长和繁殖菌丝体。 3、发酵培养基:是供菌种生长、繁殖和合成产物之用。既要迅速生长、又要能迅速合成产物。 15:培养基设计和优化原则 培养基设计与优化的任务 1、确定最佳成分组成 2、确定各成分的最佳配比 3、确定最佳PH等条件 4、确定最佳配制工艺 培养基中影响菌体生长和产物形成的因素 1.培养基组成(包括原料来源与加工方法) 2.配比 3.缓冲能力 4.黏度 5.消毒是否彻底 6.消毒对营养的破坏程度 7.原料的杂质 培养基成分选择的原则 1菌种的同化能力2代谢的阻遏和诱导3合适的C/N比4PH的要求 16: 什么叫相应面培养法? 响应面分析(response surface andysis)方法是数学与统计学相结合的产物,和其他统计方法一样,由于采用了合理的实验设计,能以最经济的方式,用很少的实验数量和时间对实验进行全面研究,科学地提供局部与整体的关系,从而取得明确的、有目的的结论。它与“正交设计法”不同,响应面分析方法以回归方法作为函数估算的工具,将多因子实验中因子与实验结果的相互关系,用多项式近似,把因子与实验结果(响应值)的关系函数化,依此可对函数的面进行分析,研究因子与响应值之间、因子与因子之间的相互关系,并进行优化。 Box及其合作者于20世纪50年代完善了响应面方法学,后广泛应用于化学、化工、农业、机械工业等领域。 17:灭菌的方法有哪些? 常用方法: 化学灭菌、射线灭菌、干热灭菌 、湿热灭菌 、过滤除菌 。 一、化学灭菌 机理: 使微生物中Pr、酶及核酸发生反应。 常用化学药剂:甲醛、氯(或次氯酸钠)、高锰酸钾、环氧乙烷、季铵盐(如新洁尔灭)、臭氧等。不适于培养基。但染菌后的培养基可以用化学药剂处理。 二、 射线灭菌 1、紫外线:波长(2.1~3.1)×10-7m有灭菌作用,最常用2.537×10-7m。但穿透力低,仅用于表面消毒和空气消毒。 2、X射线:(0.06~1.4)×10-10m。 3、γ-射线:由Co60产生。 4、微波灭菌: 5、脉冲电压: 三、 干热灭菌 160oC、1h。 不如湿热灭菌有效。其Q10为2~3,湿热灭菌对耐热芽孢可达8~10,对营养细胞则更高。 Q10:温度升高10oC,灭菌常数增加的倍数。适于一些要求保持干燥的器具和材料。 四、 湿热灭菌 湿热灭菌:利用饱和水蒸气进行灭菌。蒸汽穿透力强、放出大量冷凝热,很容易使Pr凝固而杀灭微生物。蒸汽价格低廉,来源方便,灭菌效果可靠。适于:培养基、发酵设备及管道、实验器材灭菌。蒸汽灭菌条件:121℃/30min。 五、过滤除菌:利用过滤方法截留M,达到除菌目的。适于:澄清流体。空气、热敏性培养基、某些产品采用过滤除菌。 18:空气过滤过程中无菌检测的方法? 按过滤介质孔隙将空气过滤器分为两类: 第一类:绝对过滤 介质孔隙小于被拦截的微生物大小,如用聚四氟乙烯或者纤维素酯材料做成的微孔滤膜(孔径0.22μm) 第二类:深层过滤 介质孔隙大于被拦截的微生物大小,但介质层有一定的厚度,机理是静电、扩散、惯性及拦截作用。例如:棉花过滤器、超细玻璃纤维纸、石棉滤板、金属烧结管等。 发酵用的无菌空气需要达到得标准 ①、 连续提供一定流量的压缩空气。VVM一般为0.1~2.0 m3 。 ②、 空气的压强(表压)为0.2~0.4 MPa。 ③、 进入过滤器之前,空气的相对湿度¢≤70%。 ④、 进入发酵罐的空气温度可比培养温度高10—30℃。 ⑤、压缩空气的洁净度,在设计空气过滤器时,一般取失败概率为10-3为指标。 一、 无菌检测 工业生产中,为明确责任、跟踪生产进程、及早发现染菌,一般在菌种制备、发酵罐接种前后和培养过程中都按时取样、进行无菌检测。 对发酵液的无菌检测有三种方式:无菌试验、镜检、试剂盒。 19: 作为种子的准则: 1) 、菌种活力强,移种后能迅速生长,迟缓期短。 2) 、生理性状稳定 3) 、菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求。 4) 、无杂菌污染。 5)、保持稳定的生产能力。 20: 微生物发酵过程分为哪几种方式? 微生物发酵过程可分为以下几种方式: 微生物发酵过程可分为分批、补料-分批、半连续(发酵液带放)和连续等几种方式。 21:影响发酵的因素有哪些? 发酵是一复杂生化过程,影响因素很多: 1 菌种的生产性能2 培养基的配比3 原料的质量4 灭菌条件5 种子的质量6 发酵条件7 过程控制 因此,考察发酵过程的代谢规律、影响因素,优化工艺条件,是很必要的。 22:发酵过程分为哪几个时期? 分批发酵过程一般可粗分为四期: 1.适应(停滞)期2.对数生长期3.生长稳定期4.死亡期 也可以细分为 停滞期(Ⅰ) :v加速期(Ⅱ):对数或指数生长期(Ⅲ) :减速期(Ⅳ):静止期(V):死亡期(Ⅵ): 22.发酵过程分为哪几个时期 分批发酵过程一般可粗分为四期:适应(停滞)期;对数生长期;生长稳定期;死亡期。也可细分为六期:停滞期,加速期,对数期,减速期,静止期,死亡期。 23.分批发酵的优缺点 分批发酵优点:操作简单,周期短,染菌的机会减少和生产过程。产品质量易掌握。 分批发酵的缺点:不适用于测定其过程动力学,因使用复合培养基,不能简单地运用Monod方程来描述生长,存在基质抑制问,出现二次生长(diauxic growth)现象 24.温度对发酵的影响 微生物生长和产物合成均需在各自适合的温度下进行。 1)温度对微生物生长的影响: 不同微生物最适生长温度和耐受温度范围各异。嗜冷菌、嗜温菌、嗜热菌和嗜高温菌的最适生长温度分别为18℃、37℃、55℃和85℃左右,其共同特点是:低温范围的适应力强于高温范围的适应能力;生长温度的跨度为30℃左右。 2)温度也影响细胞的得率: 细胞得率随温度升高而降低,原因是维持生命活动的能量需求增加。维持系数的活化能为50~70 kJ/mol,最大的转化率所处的温度一般略低于最适生长温度。 3)温度影响细胞代谢过程和生物大分子的组分:μ随T上升而增大,胞内RNA和蛋白质的比例也随着增长。这说明为支持高的生长速率,细胞需要增加RNA和蛋白质的合成。重组蛋白的生产,曾用温度从30℃更改为42℃来诱导产物蛋白的形成。 4)温度降低,细胞脂质不饱和脂肪酸含量增加。因膜的功能取决于膜中脂质组分的流动性,而后者又取决于脂肪酸的饱和程度。 温度对生长和生产的影响是不同的: 温度直接影响过程的各种反应速率:发酵温度升高,酶反应速率增大,生长代谢加快,生产期提前。但酶本身很易因过热而失去活性,表现在菌体容易衰老,发酵周期缩短,影响最终产量。 温度还通过改变发酵液的物理性质,间接影响产物的合成。例如,氧的溶解度和基质的传质速率以及菌对养分的分解和吸收速率。 温度还会影响生物合成的方向。例如,四环素发酵中金色链霉菌同时能生产金霉素,在低于30℃ 下,合成金霉素的能力较强。合成四环素的比例随温度的升高而增大,在35℃下只产生四环素。 近年来发现温度对代谢有调节作用。在低温20℃,氨基酸合成途径的终产物对第一个酶的反馈抑制作用比在正常生长温度37℃的更大。故可考虑在抗生素发酵后期降低发酵温度,让蛋白质和核酸的正常合成途径关闭得早些,从而使发酵代谢转向产物合成。 25.主要的测氧方法有哪些 常用的测氧方法主要是基于极谱原理的电流型测氧覆膜电极。这类电极又可分为极谱型和原电池型两种。 极谱型:需外加0.7 V稳压电源,多数采用白金和银—氯化银电极; 原电池型:具有电池性质,在有氧下能自身产生一定电流,多数为银—铅电极。 26.什么叫临界氧 概念:指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。如对产物而言,便是不影响产物合成所允许的最低浓度。 27.逃液的负作用 ①、降低了发酵罐的装料系数,发酵罐的装料系数一般取0.7(料液体积/gt酵罐容积)左右。通常充满余下空间的泡沫约占所需培养基的10%,且配比也不完全与主体培养基相同。 ②、增加了菌群的非均一性,由于泡沫高低的变化和处在不同生长周期的微生物随泡沫漂浮,或黏附在罐壁上,使这部分菌有时在气相环境中生长,引起菌的分化,甚至自溶,从而影响了菌群的整体效果。 ③、增加了污染杂菌的机会,发酵液溅到轴封处,容易染菌。 ④、大量起泡,控制不及时,会引起逃液,招致产物的流失。 ⑤、消泡剂的加入有时会影响发酵或给提炼工序带来麻烦。 28.泡沫的控制方法有哪些 泡沫的控制方法可分为机械和消泡剂两大类。近年来也有从生产菌种本身的特性着手,预防泡沫的形成。如单细胞蛋白生产中筛选在生长期不易形成泡涂的突变株。也有用混合培养方法,如产碱菌、土壤杆菌同莫拉氏菌一起培养来控制泡沫的形成。这是一株菌产生的泡沫形成物质被另一种协作菌同化的缘故。 29.消泡剂有哪些 发酵工业常用的消泡剂分天然油脂类、聚醚类、高级醇类和硅树脂类。 1、 天然油脂:常用的有玉米油、豆油、米糠油、棉籽油、鱼油和猪油等,除作消泡剂外,还可作为碳源。其消沫能力不强,需注意油脂的新鲜程度,以免生长和产物合成受抑制。 2、 聚醚类:应用较多的为聚氧丙烯甘油和聚氧乙烯氧丙烯甘油(俗称泡敌)。用量为0.03%左右,消沫能力比植物油大10倍以上。泡敌的亲水性好,在发泡介质中易铺展,消沫能力强,但其溶解度也大,消沫活性维持时间较短。在黏稠发酵液中使用效果比在稀薄发酵液中更好。 3、 、高级醇:十八醇是高级醇类中常用的一种,可单独或与载体一起使用。它与冷榨猪油一起能有效控制青霉素发酵的泡沫。聚二醇具有消沫效果持久的特点,尤其适用于霉菌发酵。 4、 硅酮类:典型代表是聚二甲基硅氧烷及其衍生物。它不溶于水,单独使用效果很差。它常与分散剂(微晶Si02)一起使用,也可与水配成10%的纯硅酮乳液。这类消沫剂适用于微碱性的放线菌和细菌发酵。在pH为5左右的发酵液中使用,效果较差。还有一种羟基聚二甲基硅氧烷是一种含烃基的亲水性硅酮消泡剂,曾用于青霉素和土霉素发酵中。消泡能力随羟基含量(0.22%~3.13%)的增加而提高。 5、 此外,氟化烷烃是一种潜在的消沫剂,它的表面能比烃类、有机硅类要小,为0.009~0.018 N/m。 30.发酵过程的污染原因有哪些 从技术上分析,染菌的途径不外有以下几方面:种子出问题;培养基的配制和灭菌不彻底;设备问题;空气除菌不彻底;过程控制操作疏漏。 31.什么叫理论得率和表观得率 32.什么叫补料分批发酵 补料分批发酵定义:在分批发酵过程中补人新鲜的料液,以克服由于养分的不足,导致发酵过早结束。 33’白酒感官质量的特色 白酒感官质量,包括色、香、味、体四个部分。 要通过眼(视觉)、鼻(嗅觉)、舌(味觉)感官品尝,综合色、香、味三方面的形象,再判断酒体(型格)而完成感官检验的全过程。 34.根霉霉系的特点。 根霉是藻状菌纲根霉属,单细胞,菌丝没有横隔膜,借孢子囊孢子进行繁殖,在孢子囊梗下方长出假根,孢子囊梗不分枝,直立二、三条孢子囊梗,丛生于蔓丝带上。孢子囊呈球形,并有囊托、孢子囊内产生许多孢子囊孢子,孢子呈不定形,有棱角,有皱纹。成熟时孢子囊破裂,散出孢子,孢子再继续繁殖。根霉在固体培养基培养,除了生长葡萄菌丝外,气生菌丝丛生,呈棉絮状,长出不分技孢子囊柄,形成孢子囊,生出孢子。可是在液体深层通风培养时,则难形成气生菌丝,也看不到孢子囊与孢子,只看到菌丝体绕合在一起。 小曲中常见的根霉有河内根霉;米根霉;爪哇根霉;白曲根酶;中国根霉;黑根霉 (1)根霉含有丰富的淀粉酶,一般包括液化型和糖化型淀粉酶,两者的比例约为1∶3.3,而米曲霉则为1∶1,黑曲霉为1∶2.8。可见小曲的根霉中糖化型淀粉酶特别丰富。尽管由于液化型淀粉酶的活性较低而使糖化反应速度降馒,但它的最大特点是糖化型淀粉酶丰富,能将大米淀粉结构中的α-l,4键和α-l,6键打断,最终较完全地转化为可发酵性糖,这是其它霉菌无法相比的。 (2)根霉细胞中还含有酒化酶,具有一定的酒化酶活性,能边糖化边发酵。这一特性是其它霉菌所没有的。由于根霉具有一定的酒化酶,可使小曲酒整个发酵过程中自始至终能边糖化边发酵连锁进行,所以发酵作用较彻底,淀粉出酒率进一步得到提高。 (3)根霉中含有丰富的糖化型淀粉酶和酒化酶系,仅仅对提高小曲酒的淀粉出酒率有利,而对于提高小曲酒质量和风味的关键性酶系,还在于生成小曲酒主体香前体物质的酶系。 (4)小曲根霉细胞中,能否具有产生这些前体物质(乳酸等有机酸)的酶系,以及在发酵过程中能否积聚这些成香的前体物质,对提高小曲酒的风味和保证具有小曲酒的独特风格起着重要的作用。小曲中不少根霉具有产生乳酸等有机酸的酶系。特别是3866(河内根霉)与中国根霉产生乳酸等有机酸能力较强。 35.什么叫药小曲? 药小曲又名酒药或酒曲丸。它的特点是用生米粉作培养基,添加中草药及种曲(曲母),有的还添加白土泥作填充料。至于添加中草药的品种和数量各地有所不同,有的只用药一种,称为单一药小曲,如桂林酒曲丸;有的用药十多种,称为多药小曲,如广东五华长乐烧的药小曲;有的还接种纯粹根霉和酵母,用药多种,混合培养而成,称为纯种药小曲,如广东澄海县酒厂的药小曲。 36.小曲酒的生产工艺。 小曲酒是一种主要的半固态发酵法白酒。在我国具有悠久的历史。特别是在南方各省,产量相当大。由于各地制曲工艺和糖化发酵工艺的不同,小曲酒的生产方法也有所不同。概括来说可分为先培菌糖化后发酵,和边糖化边发酵两种典型的传统工艺。 一、先培菌糖化后发酵工艺 先培菌糖化后发酵的半固态发酵法是小曲酒生产典型的传统工艺。例如广西桂林三花酒,它的特点是采用药小曲半固态发酵法。前期是固态,主要进行扩大培菌与糖化过程,约20—24小时左右。后期为半液态发酵,发酵周期约为七天,再经蒸馏而制成。 1.工艺流程 先培菌糖化后发酵工艺流程图 边糖化边发酵工艺流程图 2.生产工艺(1)原料 大米的淀粉含量为71.4—72.3%,水分含量为13—13.5%。碎米的淀粉含量71.3—71.6%,水分含量13—13.5%。 (2)生产用水 水质情况为:pH7.4,钙42.084ppm,镁1.0ppm,铁0.1ppm,氯0.0028ppm,无砷、锌、铜、铝、铅等,总硬度6.605°,钙硬度5.894°,镁硬度0.230°,氢化物3.788ppm,硫酸盐3.0019ppm,磷酸盐无,高铁(Fe+++)0.05ppm,硝酸盐0.004ppm,亚硝酸盐0.005ppm,固形物66.0pPm,总硷度1.52°。 (3)蒸饭 将浇洗过的大米原料倒入蒸饭甑内,扒平盖盖,进行加热蒸煮,待甑内蒸汽大上,蒸约15—20分钟,搅松扒平,再盖盖蒸煮。上大汽后蒸约20分钟,饭粒变色,则开盖搅松,泼第一次水。继续盖好蒸至饭粒熟后,再泼第二次水,搅松均匀,再蒸至饭粒熟透为止。蒸熟后饭粒饱满,含水量为62—63%。目前不少工厂蒸饭工序已实现机械化生产。 (4)拌科 蒸熟的饭料,倒入研科机中,将饭团搅散扬凉,再经传送带鼓风摊冷,一般情况在室温22—28℃时,摊冷至品温36—37℃,即加入对原料量0.8—1.0%的药小曲粉拌匀。 (5)下缸 拌料后及时倒入饭缸内,每缸约15—20公斤(原料计),饭的厚度约为10—13厘米,中央挖一空洞,以利有足够的空气进行培菌和糖化。通常待品温下降至32—34℃时,将缸口的簸箕逐渐盖密,使其进行培菌糖化,糖化进行时,温度逐渐上升,约经20—22小时,品温达到37—39℃为适宜,应根据气温,做好保温和降温工作,使品温最高不得超过42℃,糖化总时间共约20—24小时左右,糖化达70—80%左右即可。 (6)发酵 下缸培菌,糖化约24小时后,结合品温和室温情况,加水拌匀,使品温约为36℃左右(夏天在34—35℃,冬天36—37℃),加水量为原料的120—125%,泡水后醅料的糖分含量应为9—10%,总酸不超过0.7,酒精含量2—3%(容量)为正常,泡水拌匀后转入醅缸,每个饭缸装入两个醅缸,入醅缸房发酵,适当做好保温和降温工作,发酵时间约6—7天。成熟酒醅的残糖分接近于0,酒精含量为11—12%(容量),总酸含量不超过1.5克/100克为正常。 (7)蒸馏 传统蒸馏设备多采用土灶蒸馏锅,桂林三花酒除了土灶蒸馏外还有采用卧式或立式蒸馏釜设备,现分述如下:土灶蒸馏锅蒸馏,采用去头截尾间歇蒸馏的工艺。先将待蒸的酒醅倒入蒸馏锅中,每锅装5个醅子,将盖盖好,接好气筒和冷却器即可进行蒸馏。酒初流出时,杂质较多的酒头,一般应除2—2.5公斤,然后接入酒坛中,一直接到酒度58°为好。58°以下即为酒尾,可渗入第二锅蒸馏。蒸酒时火力要均匀,以免发生焦锅或气压过大而出现跑糟现象。冷却器上面水温不得超过55℃,以免酒温过高酒精挥发损失。酒头颜色如有黄色现象和焦气、杂味等,应接至合格为止。 (8)陈酿 酒中主要组分是酒精和一定量的酸、酯及高级醇类,成品经质量检查组鉴定其色、香、味后,由化验室取样进行化验,合格后入库陈酿。成品入库指标为:①感官指标 无色透明,味佳美,醇厚,有回甜。②理化指标(克/100毫升)酒度 58%(容量); 总酯 0.12以上;总酸 0.06-0.10 ;甲醇 0.05以下;总醛 0.01以下; 总固形物 0.01以下;杂醇油 0.15以下 ;铅 1毫克/升以下;混浊度 50°以下;成品入库陈酿存放一段时间使酒中的低沸点杂质与高沸点杂质进一步起化学变化,如醛氧化成酸,酸与醇在一定的条件下起化学变化生成酯类,构成了小曲酒的特殊芳香,同时使酒质醇厚。 二、边糖化边发酵工艺 边糖化边发酵的半固态发酵法,是我国南方各省酿制米酒和豉味玉冰烧酒的传统工艺。豉味玉冰烧酒,为广东地方的特产,历史悠久,很受广大群众和华侨以及港澳同胞的欢迎,生产量和出口量均相当大。现将边糖化边发酵半固态发酵法白酒的生产过程介绍如下: 1.流程图见上. 2.生产工艺 (1)蒸饭 以大米为原料,一般要求无虫蛀,霉烂和变质的大米,含淀粉在75%以上。蒸饭采用水泥锅,每铅先加清水110—115公斤,通蒸汽加热,水沸后装粮100公斤,加盖煮沸时即行翻拌,并关蒸汽,待米饭吸水饱满,开小量蒸汽焖20分钟,便可出饭。蒸饭要求熟透疏松,无白心,以利于提高出酒率。目前广东石湾酒厂等已采用连续蒸饭机连续蒸饭,效果良好。 (2)摊凉 将熟透的蒸饭,装入松饭机,打松后摊于饭床或用传送带鼓风摊凉冷却,使品温降低,一般要求夏天35℃以下,冬天40℃左右,摊凉时要求品温均匀,尽量使饭耙松,勿使成团。 (3)拌料 持凉放至适温,进行拌曲,酒曲的用量,每100公斤大米用酒曲饼粉18—22公斤,拌料时先将酒曲饼磨碎成粉,撤于饭粒中,拌匀后装埕。 (4)入埕坛发酵 装埕时每埕先注清水6.5—7公斤,然后将饭分装入埕,每埕5公斤(以大米量计),装埕后封闭埕口,入发酵房进行发酵,发酵期间要适当控制发酵房温度(26—30℃),注意控制品温的变化,特别是发酵前期三天的品温,一般在30℃以下,不超过40℃为宜,发酵周期夏季为15天,冬季为20天。 (5)蒸馏 发酵完毕,将酒醅取出,进行蒸馏。蒸馏设备为改良式蒸馏甑,用蛇管冷却,蒸馏时每甑投科250公斤(以大米量计),截去酒头酒尾,减少高沸点的杂质,保证初馏酒的醇和。 (6)肉埕陈酿 将初馏酒装埕,加入肥猪肉浸泡陈酿,每埕放酒20公斤,肥猪肉2公斤,浸泡陈酿三个月,使脂肪缓慢溶 解,吸附杂质,并起酯化作用,提高老熟度,使酒香醇可口,同时具有独特的豉味。 (7)压滤包装 陈酿后将酒倒入大池或大缸中(酒中肥肉仍存于埕中,再放新酒浸泡陈酿),让其自然沉淀20天以上,待酒澄清,取出酒样,经鉴定,勾兑合格后,除去池面油质及池底沉淀物,用泵将池中间部分澄清的酒液送入压滤机压滤,最后装瓶包装,即为成品。 37.大曲酒的分类。 大曲酒划分为三种类型,也就是三种典型风格。 1.汾型酒 以汾酒和西凤酒为代表,亦称清香型。其主体香味物质确认为乙酸乙酯和乳酸乙酯。它具典型的老白干香味,代表着传统的风格,适合于北方地区广大群众的饮用口味。 2.泸型酒 以四川沪州老窖大曲酒和五粮液为代表;亦称浓香型。其主体香味物质,认为是已酸乙酯和丁酸乙酯。泸型酒适合于国内大部分消费者口味,在名白酒和优质酒中所占比重较大,全兴大曲、古井贡酒均属此类型。 3.茅型酒 以茅台酒为代表,具特殊风格。茅型酒风味独特,具有特殊的芳香,酒味酱香浓郁,醇正绵甜,余香悠长。 38.高温曲、中温曲、酒渣法大曲的生产工艺。 1)高温曲的生产工艺 (一)工艺流程 (二)生产工艺 1.小麦磨碎 高温曲采用纯小麦制曲,要颗粒整齐,无霉变,无异常气味和农药污染,并保持干燥状态。 原料要进行除杂操作。在粉碎前应加入5-10%水拌匀,润料3-4小时后,再用钢磨粉碎,使麦皮压成薄片(俗称梅花瓣),而麦心成细粉的粗麦粉。麦皮在曲料中起疏松作用。 粉碎度要求:通过20目筛的细粉占40-50%。未通过20目筛的占50--60%. 2.拌曲料 操作:将粗麦粉运送到压曲房(踩曲室),通过定量供粉器和定量供水器,按一定比例的曲料(及曲母)和水连续进入搅拌机,搅匀后送入压曲设备进行成型。 原料加水量和制曲工艺的关系:A、加水量过多,曲胚容易被压制过紧,不利于有益微生物向曲胚内部生长,而表面则容易长毛霉、黑曲霉等。并且曲胚升温快,易引起酸败细菌的大量繁殖,使原料受损失并降低成品曲质量。B、加水量过少时,曲胚不易粘合,造成散落过多,增加碎曲数量。另外曲胚会干得过快,致使有益微生物没有充分繁殖的机会,亦将会影响成品曲的质量。 加水量:一般为粗麦扮重量的37-40%。对比试验(见表4-4)结果表明:重水分曲(加水量48%)培养过程,升温高而快,延续时间长,降温慢;轻水分曲(加水量38%)则相反,而酶的活力较高。 曲母使用量:夏季为麦粉的4-5%,冬季为5-8%,一般认为曲母应选用去年生产的含菌种类和数量较多的白色曲为好。 3.踩曲 用踩曲机压成砖状形。以能形成松而不散的曲胚为最好,这样黄色曲块多,曲香浓郁。 4.曲的堆积培养 可分为堆曲、盖草及洒水、翻曲、拆曲四步,分述如下: (1)堆曲 曲块移入曲室前,应先在靠墙的地面上铺一层稻草,厚约15厘米,以起保温作用,然后将曲胚三横三竖相间排列,胚之间约留2厘米距离,并用草隔开,促进霉衣生长。排满一层后,在曲胚上再铺一层稻草,厚约7厘米,但横坚排列应与下层错开,以便空气流通。一直排到四至五层为止,再排第二行,最后留一或两行空位置,作为以后翻曲时转移曲胚位置的场所。 (2)盖草及洒水 曲胚堆好后,即用乱草盖上,进行保温保湿。为了保持湿度,常采用对盖草层洒水,洒水量夏季较冬多些,但应以洒水不流入曲堆为准。 (3)翻曲 翻曲的时间:盖草及洒水后,关闭门窗,微生物开始繁殖,品温上升,夏季经5--6天,冬季经7--9天,曲胚堆内温度可达63℃左右。室内温度接近或达到饱和点。至此曲胚表面霉衣已长出。此后即可进行第一次翻曲。再过一周左右,翻第二次,这样可使曲块干得快些。 翻曲的目的:是调节温、湿度,使每块曲胚均匀成熟。 翻曲的操作:翻曲时应尽量把曲胚间湿草取出,地面与曲胚间应垫以干草。为了使空气易于流通,促进曲块的成熟与干燥,可将曲胚间的行距增大,并竖直堆积。大部分的曲块都在翻曲后,菌丝体才从外皮向内部生长,曲的干燥过程就是霉菌菌丝体向内生长的过程,在这期间,如果曲胚水分过高将会延缓霉菌生长速度。 翻曲时间对大曲质量的影响:生产经验认为,翻曲过早,曲胚的最高品温会偏低,白色曲多;翻曲过迟,黑色曲会增多。生产上要求黄色曲多,所以翻曲时间要很好掌握。目前主要依据曲胚温度及口味来决定翻曲时间,即当曲胚中层品温达60℃左右,并以口尝曲胚具有甜香味时,即可进行翻曲。这是因为高级醇、醛类、酱香的特殊香气成分、黑色素等成分的变化与温度有关,所以在高温制曲操作上十分重视第一次翻曲。 (4)拆曲 翻曲后,一般品温会下降7-12℃。大约在翻曲后6-7天,温度又会惭渐回升到最高点,以后又逐渐降低,同时曲块逐渐干燥,在翻曲后15天左右,可赂开门窗,进行换气。到40天以后(冬季要50天),曲温会降到接近室温时,曲块也大部分已经干燥,即可拆曲出房。出房时,如发现下层有含水量高而过重的曲块(水分超过15%),应另行放置于通风良好的地方或曲仓,以促使干燥。 5.成品曲的贮存 制成的高温曲,分黄、白、黑三种颜色。习惯上是以金黄色,具菊花心、红心的金黄色曲为最好,这种曲酱香气味好。白曲的糖化力强,但根据生产需要,仍要求以金黄曲多为好。在曲块拆出后,即应贮存3-4个月,称陈曲,然后再使用。 陈曲的特点:,A、陈曲相对讲是比较纯的,用来酿酒时酸度会比较低,这是因为制曲时潜入的大量产酸细菌,大部分死掉或失去繁殖能力。B、另外大曲经贮藏后,其酶活力会降低,酵母数也能减少,所以在用适当贮存的陈曲酿酒时,发酵温度上升会比较缓慢,酿制出的酒香味较好。 2)、中温曲生产工艺 (一)工艺流程 (二)生产工艺 1、原料粉碎 将大麦60%与豌豆40%按重量配好后,混合,粉碎。要求通过20孔筛的细粉,冬季占20%,夏季占30%,通不过的粗粉,冬季占80%,夏季占70%。 2.踩曲(压曲) 使用大曲压曲机,将拌和水的曲料,装入曲模后压制成曲胚,曲胚含水分在36-38%,每块重3.2-3.5公斤。要求踩制好的曲胚,外形平整,四角饱满无缺,厚薄一致。 3.曲的培养 以清茬曲为例,介绍工艺操作于下: (1)入房排列 曲胚入房前应调节曲室温度在15-20℃,夏季越低越好。曲房地面铺上稻皮,将曲胚搬置其上,排列成行(侧放),曲胚间隔2-3厘米,冬近夏远,行距为3-4厘米。每层曲上放置苇杆或竹竿,上面再放一层曲胚,共放三层,使成“品”字形。 (2)长霉(上霉) 入室的曲胚稍风干后,即在曲胚上面及四周盖席子或麻袋保温,夏季蒸发快,可在上面洒些凉水,然后将曲室门窗封闭,温度逐渐上升,一般经一天左右,即开始“生衣”,即曲胚表面有白色霉菌菌丝斑点出现。夏季约经36小时,冬季约72小时,即可升温至38-39℃。在操作上应控制品温缓升,使上霉良好,此时曲胚表面出现根霉菌丝和拟内孢霉的粉状霉点,还有比针头稍大一点的乳白色或乳黄色的酵母菌落。如品温上升至指定温度,而曲胚表面长霉尚未长好,则可缓缓揭开部分席片,进行散热,但应注意保潮,适当延长数小时,使长霉良好。 (3)晾霉 曲胚品温升高至38-39℃,这时必须打开曲室的门窗,以排除潮气和降低室温。并应把曲胚上层复盖的保温材料揭去,将上下层曲胚翻倒一次,拉开曲胚间排列的间距,以降低曲胚的水分和温度,达到控制曲胚表面微生物的生长,勿使菌丛过厚,令其表面干燥,使曲块固定成形,在制曲操作上称谓晾霉。 晾霉应及时,如果晾霉太迟,菌丛长的太厚,曲皮起绉,会使曲胚内部水分不易挥发。如过早,苗丛长得少,会影响曲胚中微生物进一步繁殖,曲不发松。 晾霉开始温度38-32℃,不允许有较大的对流风,防止曲皮干裂。晾霉期为2-3天,每天翻曲一次,第一次翻曲,由三层增到四层,第二次增至五层曲块。 (4)起潮火 在晾霉2-3天后,曲胚表面不粘手时,即封闭门窗而进入潮火阶段。入房后第5-6天起曲胚开始升温,品温上升到36-
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