小麦粉清夜生产酒精工艺.pdf

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1、1/13 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 2/13 小麦粉清夜酒精发酵工

2、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

3、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 菌种：酿酒酵母 原料：小麦面粉 酶制剂：-淀粉酶（850u/g），糖化酶（30000u/g）1.2 试剂 斐林试剂 甲液：称取 40g 硫酸铜（CuSo45H2O），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。20%氢氧化钠溶液 称取 200g 氢氧化钠，用水溶解并稀释至 1000ml。2%盐

4、酸溶液 3/13 量取 4.5 毫升浓盐酸，用 95.5 毫升水稀释。1%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。0.2%标准葡萄糖溶液 准确称取 2g 无水葡萄糖（预先在 100105烘干），用水溶解，加 5ml 浓盐酸，用水定容至 1000ml。0.1%标准葡萄糖溶液 准确称取 1g 无水葡萄糖（预先在 100105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

5、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-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 4/1

6、3 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。小 麦 面

7、-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 5/13 （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：2830，48h：3234。（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：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

8、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-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 6/13 3.项目与方法步骤 3.1

9、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 45 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

10、，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

11、 0.1%葡萄糖标准溶液 ml 数 V1。（3）计算 还原糖1005)()100/(210VVCVVmlg 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）7/13 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)

12、=100010006.0VC 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。8/13 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

13、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

14、 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.

15、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 9/13 因素(列号)试验号 A-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

16、(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.

17、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 1K 1.60 1.52 1.6

18、0 1.59 1.42 2K 1.54 1.64 1.39 1.14 1.51 3K 1.48 1.26 1.31 1.31 1.41 4K 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 1K 11.23 11.59 11 10.61 10.44 2K

19、 10.93 11.63 11.35 12.06 11.53 3K 10.31 9.85 10.04 10.19 10.64 4K 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 10/13 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 1K 9.25 8.94 8.7 8.73 9.23 2K 8.48

20、9.39 9.08 8.85 8.88 3K 9.05 9.15 8.95 8.95 8.85 4K 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 58.332nTc 88.158.3346.352cxSST151 ndfT 41.0424232221cKKKKSSA 34.0424232221cKKKKSSB197.0424232221cKKKKSSC933.0CBATeSSSSSSSSSS 3CBAdfdfdf6edf 列出方差分析表如下：变异来源 df SS S2 F F0.0

21、5 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 e 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 23.19042nTc 11/13 64.292cxSST151 ndfT 11.2424232221cKKKKSSA83.8424232221cKKKKSSB32.4424232221cKKKKSSC 38.14CBATeSSSSSSSSSS 3CBAdfdfdf6edf 列出方差分析表

22、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 e 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 2.12852nTc 4.62cxSST151 ndfT 385.1424232221cKKKKSSA 43.3424232221cKKKKSSB 455.0424232221cKKKKSSC 13.1CBATeSSSSSSSSSS 12/13 3CBAd

23、fdfdf6edf 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 e 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

24、条件允许，应探讨加入-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-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。13/13 7.参考文献（1）马赞华.编著.酒精高效清洁生产新工艺.：化学工业，2003.4（2）工业发酵分析，XX 轻工业学院，XX 轻工业学院等编著。：中国轻工业，2004.9（3）周敬宜编著。酒精生产技术问答。XX：XX 科学技术，2003.6（4）薛刚，郭书贤主编：优化试验设计及统计分析法：XX：XX 人民 2004.9（5）郭书贤，X 凤霞主编：生物化学试验技术;XX：XX 人民 2004.9