维生素C的制备
--浅析两步发酵法生产维生素C技术㈠维生素C简介
中文名称：维生素C
英文名称：vitamin C
其他名称：抗坏血酸(ascorbic acid)
定义：
显示抗坏血酸生物活性的化合物的通称，是一种水溶性维生素，水果和蔬菜中含量丰富。在氧化还原代谢反应中起调节作用，缺乏它可引起坏血病。结构式：
物理性质
外观：无色晶体
熔点：190 - 192℃
沸点：（无）
紫外吸收最大值：245nm
荧光光谱：激发波长－无nm，荧光波长－无nm
溶解性：水溶性维生素
比旋度：+20.5°至+21.5°
化学性质
分子式：C6H8O6
分子量：176.13
IUPAC名：2,3,4,5,6-五羟基-2-己烯酸-4-内酯
酸性，具有较强的还原性，加热或在溶液中易氧化分解，在碱性条件下更易被氧化，为己糖衍生物。［1］
㈡两步发酵法制备维生素C：
历史：我国从1969年开始在微生物发酵-化学合成法的基础上进行维生素C二步发酵生产工艺的研究，在1974年取得很大成功，是目前唯一成功应用于维生素C工业生产的微生物转化法。
意义：两步发酵法生产维生素C，实质上是通过微生物发酵法代替莱氏法中的化学合成阶段，避免了丙酮，酸，碱或苯等有机溶剂的大量使用。其工艺是D-葡萄糖以为原料，经催化氧化得D-山梨醇，然后经两步发酵（微生物氧化）得2-酮基-古龙酸，再经转化得葡萄糖。目前在我国已应用于生产，因其简化和缩短
了莱氏法，加快了维生素C 的生产速度，具有一定的优越性。［2］
制备流程：
（1）D-山梨醇的制备
原理：D-山梨醇是己六醇化合物，含有4个手性碳原子，具有D-葡萄糖的构型，故将D-葡萄糖C-1上的醛基还原成醇基而制得［3］
［4］
工艺过程：
将水加热至70-75℃，在不断搅拌下，逐渐加入葡萄糖至全溶，制成50%葡萄糖水溶液，再加入活性炭75，搅拌10min,滤去碳渣，然后用石灰乳液调节PH 至
8.4。料液压到氢化釜！，加入骨架镍催化剂（葡萄糖量的20%），通入氢气，于
3.43MPa ，140反应至不吸收氢气为反应终点，料液先静置沉降，除去催化剂，再经离子交换树脂,活性炭处理后，减压浓缩至浓度60%-70%的无色或淡黄色透明的黏稠液体。收率为97%左右。
（2）2-酮基-L-古龙酸的制备（两步发酵法）
原理：以D-山梨醇为原料，先经黑醋酸菌氧化得L-山梨醇，再以氧化葡萄糖杆菌和假单胞杆菌或芽孢菌组成的混合菌种氧化得2-酮-L-古龙酸
工艺流程
第一步发酵：黑醋酸杆菌（从D-山梨醇到L-山梨糖） ［4］
CH 2OH C C C C CHO HO HO H HO H H H OH
H 2CH 2OH C C C C CH 2OH HO HO H HO H H H OH O 2CH 2OH C C C C CH 2OH HO H HO H O H OH COOH C C C C CH 2OH HO H HO H O H OH 内烯D-葡萄糖D-山梨醇L-山梨醇2-酮基-L-古龙酸氢化Acetobacter Pseudomonas CH 2OH C C C C CHO HO HO H HO H H H OH H 2CH 2OH C C C C CH 2OH HO HO H HO H H H OH O 2CH 2OH
C C C C CH 2OH HO H HO H O H OH COOH C C C C CH 2OH HO H HO H O H OH 内酯化烯醇化D-葡萄糖D-山梨醇L-山梨醇2-酮基-L-古龙酸氢化Acetobacter Pseudomonas
第二步发酵：葡萄糖酸杆菌和巨大芽孢杆菌混合培养
发酵罐：气升式反应器。 ［4］
（3） 2-酮-L-古龙酸的分离纯化
发酵液中：2-酮-L-古龙酸8%，杂质有菌丝体、蛋白质和悬浮的固体颗粒等。除杂操作：加热、离心。
（4）维生素C 粗品的制备
工艺原理： 因2-酮基-L--古龙酸的c-4位很易失水，发生内酯化作用，而C-2上的酮基易发生稀醇化作用，内酯化和烯醇化作用须在酸或碱的催化剂存在下才发生。由2-酮基-L-古龙酸经内酯化，
烯醇化作用转化成L-抗坏血酸，因使用催化剂的不同，而有酸转化和碱转化之分。
（5）维生素C 的精制
工艺原理:粗L-抗坏血酸须经过精制处理才能达到药用规格。一般在水溶液中， 加入活性炭脱色，重结晶而得到精品。
(三)讨论与分析
优点：a:此法相较于莱氏制法省略了酮化和NaClO 氧化过程,简化了工艺，极大 地改善了操作环境。
b:除主耗山梨醇消耗较高外，其他辅料消耗较低,且多为液体反应; c:物料输送方便，更有利于生产连续化和操作自动化。
缺点：气升式反应器占地面积大、发酵基质浓度低、在高湿高温条件下染菌机率 高、设备利用率低、后续处理能耗高等问题；与国外相比，尚有生产设备 陈旧，劳动生产率较低，“三废”较多等问题。
改进：应注重优良菌种的选育;发酵液的提取工艺是维生素C 生产行业中较 为重视的问题,经过两次发酵后,发酵液的含量仅为6 %～9 % ，且残留有
菌丝体、蛋白质和悬浮微粒等，分离提纯较为困难。传统的处理方法有加 热沉淀法和化学凝聚法。
针对以上两种方法中存在的缺点和不足，一种新的处理方法———超滤法在 维生素生产中得以应用。此法具有操作方便、节能、不造成新的环境污染等优点。此法与加热沉淀法相比，可在常温下操作，减少了有效成分的损失;且为后步树CH 2OH C C C C CH 2OH H H H OH O 2CH 2OH C C C C CH 2OH HO H HO H O H OH COOH C C C C CH 2OH HO H HO H O H OH O C C C C C H 2C HO OH H HO H
O OH 内酯化烯醇化-山梨醇L-山梨醇2-酮基-L-古龙酸维生素-C Acetobacter Pseudomonas
脂交换提供了有利的条件,减少了树脂的污染，从而有利于提高树脂的使用率。与化学凝聚法相比,在处理染菌的发酵液时仍可达到较好的处理效果。随着新型膜材料技术的开发,如陶瓷膜、不锈钢膜等的应用,超滤法的应用效果会有进一步的提高。同时,国内外正在探索反渗透、纳滤等后序处理新工艺的应,用完善工艺联结。［5］
参考文献
【［1］百度百科维生素C 】
【［2］主编：郑建仙维生素生产关键技术和典型范例北京：科学技术文献出版社 2006.11】
【［3］主编：陈文华，郭丽梅制药技术化学工业出版社 2003.1】
【［4］图片摘自百度文献维生素C生产工艺进程】
【［5］百度文献维生素C生产工艺】
年产1000吨色氨酸发酵工厂的设计毕业论文 第一章绪论 色氨酸的分子式为:C11H12N2O2分子量为214.21,含氮13.72%,仅一氨基氮6.86%。色氨酸有三种光学异构体,L-色氨酸呈绢丝光泽、六角片状自色晶体,无臭,有甜味,水中溶解度1.14 g/l(25℃),溶于稀酸或稀碱,在碱液中较稳定,强酸中分解,微溶于乙醇,不溶于氯仿、乙醚。 色氨酸具有重要的生理作用。它是人体和动物生命活动中必需的氨基酸之一，对人和动物的生长发育和新代谢起着重要的作用。被称为第二必需氨基酸。广泛应用于医药、食品和饲料等方面。在生物体从L-色氨酸出发可合成4 一羟基色胺等激素以及色素、生物碱、辅酶、植物激素等生理活性物质。可预防和治疗糙皮病。同时具有消除精神紧、改善睡眠效果等功效。另外，由于色氨酸是一些植物蛋白中比较缺乏的氨基酸。用它强化食品和傲饲料添加剂对提高植物蛋白质的利用率具有重要的作用。它是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲料添加氨基酸。 1.1 设计项目概述 （1）设计课题：年产1000t色氨酸工厂初步设计 （2）厂址：皖南地区 （3）重点车间：提取车间 （4）重点设备：发酵罐 （5）需要完成的设计图纸：全厂工艺流程图、全厂平面布置图、重点车间平面布置图，重点车间侧视图。 1.2 设计依据 （1）学校下达的毕业设计任务书和相关可行性报告，以及可靠的设计资料； （2）我国现行的有关设计和安装设计的规与标准； （3）其他氨基酸的发酵工艺及色氨酸的特性发酵。 1.3 设计围 （1）厂址选择及全厂概况介绍（地貌、资源、建设规模、人员）； （2）产品的生产方案、生产流程、及技术条件的制定； （3）重点车间详细工艺设计、工艺论证、设备选型及计算； （4）全厂物料、能量衡算； （5）车间布置和说明； .专业.专注.
白酒的酿造发酵原理 酒的酿造原理 酒的重要成分是醇，醇分乙醇和甲醇。甲醇有毒性。乙醇无毒性，但能刺激人的神经和血液循环，血 液中乙醇含量超出一定比例时，也会引起中毒。 乙醇的重要物理特征是：在常温下呈液态，无色透明，易燃，易挥发，沸点与汽化点是78.3 °c，冰点 为-114°c，溶于水。细菌在乙醇内不易繁殖。 乙醇在酒中的含量用酒精度数来表示。在国际酿酒业中，规定在温度为摄氏20°c 时，乙醇含量的百分 比为酒精度数，简称“酒度”。例如：某种酒在20°c 时含乙醇 26%，则酒精度数为 26 度。 酒的酿造过程分为发酵，蒸馏两大部分。发酵指的是发酵过程，发酵需要糖分和酶。糖分包括葡萄糖 和麦芽糖，果汁中通常含有大量的葡萄糖，可以直接发酵。谷物中含有大量的淀粉，淀粉进行工艺处理可 以生成麦芽糖。 糖分与酶发生化学反应，在一定的温度下，生成乙醇和二氧化碳，这个反应过程称为酒精发酵。酒精 发酵不需氧气也可以进行，大约每 100 克的糖分可产生 51 克酒精。酒精发酵的方法很多，但大多数都是在特制 的容器中进行的，例如缸，坛，桶等。 蒸馏是酿酒的重要过程，发酵只能使酒精含量达到 15%左右，再提纯或提高酒度就需要用蒸馏了。在经过 发酵的酒液中，不但含有酒精，还有原材料物质和一部分香型物质，但人们只希望获得含水酒精。酒 精的汽化温度为78.3 °c，只要将发酵过的原料加热到这个温度，就能获得气体酒精，冷却后就是液体酒精。 在蒸馏过程中，由于温度的作用，水分和其它杂质也会掺在酒精中。随着温度的变化，掺杂的情况也会 变化，因而形成不同质量的酒精液体。为了保证酒的质量，酿酒师通常根据不同的温度有选择地取酒。 白酒酿酒基本原理和过程主要包括：酒精发酵、淀粉糖化、制曲、原料处理、蒸馏取酒、老熟陈酿、 勾兑调味等。 (1)酒精发酵 酒精发酵是酿酒的主要阶段，糖质原料如水果、糖蜜等，其本身含有丰富的葡萄糖、果糖、蔗糖、麦 芽糖等成分，经酵母或细菌等微生物的作用可直接转变为酒精。 酒精发酵过程是一个非常复杂的生化过程，有一系列连续反应并随之产生许多中间产物，其中大约有 30多种化学反应，需要一系列酶的参加。酒精是发酵过程的主要产物。除酒精之外，被酵母菌等微生物合 成的其他物质及糖质原料中的固有成分如芳香化合物、有机酸、单宁、维生素、矿物质、盐、酯类等往往 决定了酒的品质和风格。 酒精发酵过程中产生的二氧化碳会增加发酵温度，因此必须合理控制发酵的温度，当发酵温度高于30～34℃， 酵母菌就会被杀死而停止发酵。除糖质原料本身含有的酵母之外，还可以使用人工培养的酵母发酵， 所以酒的品质因使用酵母等微生物的不同而各具风味和特色。 (2)淀粉糖化
作者：－－来源：互联网点击数：847 更新时间：2010年03月06日【字体：大中小】 液体发酵技术属于现代生物技术之一。深层发酵技术直接生产食用菌菌体，同时获得富含氨基酸等营养成分的发酵液。 深层发酵培养基的选择 1、食用菌液体深层发酵技术研究的关键是培养基。不同食用菌要用不同的培养基进行培养，因此，培养基的选择与配制是食用菌液体深层发酵技术的关键。 食用菌的深层液体发酵生产主要是采用了抗生素生产的工艺和设备，其工艺大致是：母种－一级种子－二级种子－发酵罐深层发酵。 根据培养基组成的不同，可分为天然培养基和合成培养基。天然培养基的组成均为天然有机物，合成培养基则是采用一些已知化合成分的营养物质作为培养基，无论哪一种培养基，其组成都离不开碳源、氮源、无机盐、微量元素、维生素和生长素等。 2、选择培养基时应注意的问题 (1) 氮源过多会引起菌丝生长过于旺盛，不利于代谢产物的积累。碳源不足，又容易引起菌体衰老和自溶，碳、氮比不当，会影响菌丝按比例地吸收营养物质。 (2) 同一种原料因产地不同其营养成分有差异，这在氮源表现得较明显，如大豆、玉米浆、蛋白陈等，必须记下每一种原料的产地、批号、生产厂等，并对原料进行化学成分分析。 (3) 水质对发酵生产的影响也很大，自来水、地表水、河水、并水、雪水等，其中所含溶解氧、金属离子及酸碱度等均有差异。另外，有的水中还含有较多的氯离了。因此应对水质进行化学分析。 (4) 高温(或高压)灭菌会引起某些营养成分的破坏，特别是还原糖、氨基酸和肽类等共同加热时，会形成与—羟甲基糠醛及类黑精等物质。赖氨酸最容易与糖发生反应，形成棕色物。这些在选择培养基及灭菌时都应预先想到。 食用菌的摇瓶培养 将食用菌的试管母种接人已灭菌的三角瓶培养液中，然后置于摇床上振荡培养，这种培养方式即为摇瓶培养。经过摇瓶培养的菌丝体呈球状、絮状等多种形态。培养液可呈糊状，消液状等状态，有或无清香味及其他异味。菌液中有菌株发酵产生的次生代谢产物，可呈不同的颜色。在进行菌株的初期培养或生理生代研究时，一般皆采用摇瓶培养法。 影响摇瓶培养菌丝体及次生代谢产物产生的因素有：培养温度、摇床的振荡频率和瓶子的装料系数、pH值、菌龄、接种量、培养液的粘度和光照等。 食用菌的发酵罐深层培养 发酵罐深层培养具有生产周期短、产量高、效益大等优点，是食用菌进行大量生产的重要途径。 1、深层发酵的一般设备。 深层发酵生产要住发酵罐内不断地输入无菌空气以保证耗氧的需要及维持罐内有一定的压力，防止外界杂菌的侵入，发酵生产必须具有如下设备： （1）灭菌消毒设备 灭菌的方法很多，但食用菌的发酵生产中多采用“空消和实消”灭菌形式：空消即对发酵罐及管道进行空着消毒。实消即培养液置于发酵罐内用高压蒸汽消毒，其优点是只需蒸汽发生器这一专业设备，操作比较简便，其缺点是由于是在高温下且长时间的情况进行灭菌，故培养液极易发生过热而导致营养成分破坏。 （2）空气净化设备 发酵生产要求进入罐体的空气须是洁净无菌的干燥空气，由于空气压缩机输出的空气温度高，且含有杂菌、油、水等，因此必须经过处理后，才能进入罐体。
实验三二次发酵法面包工艺 一.实验目的 1.掌握面包的二次发酵法生产工艺； 2.熟悉焙烤设备的使用操作； 教学时数：4学时。 二．工艺路线 面包是主食面包之一，生产量较大。本实验采用二次发酵法。工艺路线如下： 酵母活化→ 第一次和面→ 第一次发酵→ 第二次和面→ 第二次发酵 → 揿粉→ 整型→ 醒发→ 烘烤→ 冷却→ 包装→ 成品 三.实验仪器设备、原料配方 1.仪器设备 和面机、压面机、打蛋机、醒发箱、远红外烤炉、烤盘等； 2.基本配方 配方以面粉质量100计。 原料面粉砂糖酵母起酥油鸡蛋温水植物油改良剂第一次发酵70 4 1 42 0.5 第二次发酵30 22 4－8 10 8 刷盘适量 刷蛋液适量 刷面包适量 四.实验步骤 1.将醒发箱电源打开，调温至30℃； 2.第一次和面:清洗和面机,称取实验量特高筋或面包专用面粉,经过筛后加入和面机中,;称取即发干酵母粉、面包改良剂,直接加入和面机中，并开动和面机进行干搅均匀;称取白糖,用第一次和面的30℃温水量溶解，加入和面机中，继续搅拌至均匀不粘手、良好弹性、适度延展性的面团。面团入烤盘。
3.将面团入醒发箱中30℃发酵，维持约30分钟，体积约增大一倍。注意：气温低时可调至32℃； 4.清洗烤盘，烘干，刷油； 5.称取鸡蛋，打蛋至蛋液，待用；称取起酥油，加热熔化等用；称取砂糖，加温水溶化待用； 6.第二次和面：将发酵好的面团投入和面机中，加入面粉、糖液搅拌，加入蛋液，搅拌至均匀面团；加入起酥油搅拌至均匀面团。 7.将面团静置10分钟，用压面机揿粉； 8.分切、整型、摆盘； 9.醒发：将面包坯放入醒发箱，调温36－38℃，90％相对湿度，维持30－45分钟。待生坯体积增大至原来的2－3倍时结束。 10.刷蛋液或蜂蜜、糖液等，亦可直接入炉烘烤； 11.烘烤：第一阶段：面火150~170℃，底火180~210℃，5~20分钟；第二阶段：面火170~180℃，底火不变，5~10分钟；第三阶段：面火180~210℃，关底火，5~10分钟。 12.面包出炉后，刷油。冷却至35℃左右，参照面包质量要求检验实验样品的色泽、形状、内部组织结构、品尝香味、滋味、口感等感官指标，评介或评分记录于下表。最后进行包装。 表7 面包实验结果记录 五．.注意事项 1.和面时配方中的加水量要根据面粉特性来定，这点非常关键，否则难以和出高品质的面团，并直接影响最终面包的质量。可用水洗法先对面粉进行湿面筋的测定后再确定加水量。 2.醒发也是影响面包质量的关键工序，醒发不足会导致面包太实不松软，醒发过度易引起面包瘫软跑气，导致面包高度不足，也影响松软度。 3.烤制面包时一定要注意小体积面包要高温短时，大面包或听型面包要低温长时。 六、.思考题 1．二次发酵法中的首次发酵主要起什么作用？ 答：首次发酵作用是利用酵母将可发酵的糖转化成二氧化碳，转化成的二氧化碳气体使面团发起，生产出柔软蓬松的面包，此外同时利用酵母的流变特性作用，是面包具有弹性。
柠檬酸液态发酵及提取工艺 0802班生物科学饶慧 （指导教师：胡远亮） 0前言 柠檬酸(citric acid）又名枸橼酸，学名2-羟基丙烷三羧酸(2-hydroxytricarboxylic acid)或2-羟基丙烷-l，2，3-三羧酸(2-hydroxy propane-1，2，3-triearboxylic acid)是生物体主要代谢产物之一，在自然界中分布很广，主要存在于柠檬、柑橘、菠萝、梅、李、梨、桃、无花果等果实中，尤以未成熟者含量居多。分子式：C6H8O7（相对分子质量：192.13），无色透明或半透明晶体，或粒状、微粒状粉末，虽有强烈酸味，但令人愉快，稍有涩味。极易溶于水，溶解度随温度的升高而增大；从结构上讲柠檬酸是一种三羧酸类化合物，并因此而与其他羧酸有相似的物理和化学性质，加热至175°C时它会分解产生二氧化碳和水，剩余一些白色晶体。柠檬酸是一种较强的有机酸，有3个H+可以电离；加热可以分解成多种产物，与酸、碱、甘油等发生反应。 柠檬酸被称为第一食用酸味剂，极广泛地用作酸味剂、增溶剂、缓冲剂、抗氧化剂等，用于饮料、糖果、酿造酒、冰淇淋、酸奶、罐头食品、豆制品与调味品等的生产中。另外，在药物、美容品、化妆品工业上也有着重要的应用。它是香料和饮料的酸化剂，在食品和医学上用作多价螯合剂，同时是化学中间体，用于制造药物，也可用于金属清洁剂、媒染剂等。柠檬酸的盐类、酯类和衍生物也各具特点，用途极为广泛而有良好的发展前景。 柠檬酸循环(citric acid cycle)又称三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle)，克雷布斯循环(Krebs cycle)。体内物质糖、脂肪或氨基酸有氧氧化的主要过程。通过生成的乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成三羧酸（柠檬酸）开始，再通过一系列氧化步骤产生CO2、NADH及FADH2，最后仍生成草酰乙酸，进行再循环，从而为细胞提供了降解乙酰基而提供产生能量的基础。 实验发酵机理： 1）以薯干粉、玉米粉或淀粉等糖类为原料经黑曲霉柠檬酸产生菌（我们采用黑曲霉M288）糖化后产生高浓度的葡萄糖。 2）黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸：葡萄糖以EMP（糖酵解途径或者）、HMP
食用菌液体深层发酵在医药方面的应用 食用菌在深层发酵过程中，其发酵产品作为药品，如口服液、软饮料等已被人们接受。在发酵过程中，产生多糖、多肽、生物碱、萜类化合物、甾醇、甙类、酶、核酸、氨基酸、微生素等多种生理活性物质。这些物质有对人体心血管、肝脏、神经系统等人体器官的防病治病作用以及抗癌、抗炎、抗衰老、抗菌、抗溃疡等功效。 近30年来已有一些产品投放市场，如马来酸麦角新碱注射液、香菇多糖片(注射液)、猴菇菌片、蜜环菌片、香云片、云芝糖肽胶囊等。 下面简单介绍下食用菌的液态发酵过程 (1)香菇多糖的生产： 1)工艺流程： 26℃26℃26℃，8天斜面母种————→一级摇瓶种子——————→二级摇瓶种子—————→三级15天静置12～15天60-80转/分 26℃，12～15天26℃，5～6天罐压39～59千帕 摇瓶种子———————→种子罐—————————————→ 60～80转/分1米3发酵液通人1米3/分空气 2)培养基： ①斜面培养基(％)：葡萄糖2.0，酵母膏0.5，磷酸二氢钾0.l，7水硫酸镁0.1，琼脂2.0，pH值自然。 ②种子培养基(％)：葡萄糖1.0，蛋白胨0.12，酵母膏0.12，磷酸二氢钾0.15，7水硫酸镁0.05，微量元素液0.1，pH值7.00。 ③发酵培养基(％)：葡萄糖5.0，蛋白胨0.25，酵母膏0.25，氯化钙0.05，磷酸二氢钾 0.25，7水硫酸镁0.05，微量元素液0.2，pH值7.0。 一般情况下，8天菌龄时香菇多糖产生最多。用水浸提浓缩即可生产香菇多糖粉剂。若要生产饮料，则可在发酵液中加入0.06%～0.1%的柠檬酸，调pH值为5.5，加热至45—55℃，保持5～6小时，再升温至75℃，30分灭酶活，板框过滤，取滤液加入30%白糖液，加柠檬酸调pH值为5.0，加入0.01%山梨酸钾。此液滤后即为香菇保健饮料。 (2)银耳孢子的发酵： 1)生产工艺： 28℃28℃，2天28℃，3天 斜面菌种———→一级摇瓶种子——————→二级摇瓶种子—————→发酵罐4天220转/分220转/分 28℃，60～68小时 —————————————————————→ 280～330转/分,1米3发酵液通入1米3/分空气 2)培养基： ①斜面菌种：PDA。 一级摇瓶种子：马铃薯20%，蔗糖2%，硫酸铵0.2%，pH自然。 二级摇瓶种子：同一级摇瓶种子。
重庆能源职业学院 专业实习报告 论文（设计）题目：酒精的生产流程设计 班级：2011级2511班 姓名：刘兴李德静 廖军梁炯 学号：20112511006 20112511032 20112511018 20112511034 指导教师：邓启辉 时间：2013 年7 月5 日
计划表： 内容组员学号备注前言、绪论全部6、18、32、34 汇编 生物发酵法刘兴、李德静6、32 汇编 化学合成法廖军、梁炯18、34 汇编酒精的用途及总结展望全部6、18、32、34 汇编CAD 李德静、廖军32、18 I
前言 一、设计要求： 1、根据设计题目，进行生产实际调研或查阅有关资料，选定合理的流程方案和设备类型，并进行简要论述。 2、设计说明书内容：封面、目录、设计题目、概述与设计方案简介、工艺方案的选择与论证、工艺流程说明、专题论述等。 二、设计目的： 1、把课本的知识运用到社会实践当中去，才是我们学习专业理论知识的最终目的 2、通过本次专业实习设计可以看出现有的生产工艺存在哪些不足，学会自主查找资料进行更加科学有效的改进。 三、设计意义： 酒精工业是在酿酒业的基础上发展起来的,有很悠久的历史。近年来，我国酒精生产技术和生产水平又有了新的提高，新工艺新设备新菌种不断涌现，酒精产量有了较大增长，质量稳定提高；在节约代用，降低消耗，降低成本，提高劳动生产率，提高淀粉出酒率及开展综合利用与消除环境污染等各个方面，都取得了很大成绩。目前，我国大多数酒精采用生物发酵和化学合成法工艺流程，逐步实现了淀粉质原料和化学原料的连续化和自动化。 四、设计原理： 生物发酵主要是利用谷物类、薯类植物中的淀粉，其余的部分仍可综合利用，生产出专用饲料和农业复合肥等产品。在综合利用方面以二氧化碳的回收利用最为普遍，有的厂利用二氧化碳制造干冰、纯碱和小苏打。在自动控制仪表方面也有进展，有的厂已采用电脑实现了主要工序集中控制，目前，我国一些酒精厂正在朝着生产过程全面实行自动化方向发展。 化学合成法主要是利用石油工业，石油化学工业、天然气开发和加工工业产生的乙烯气为原料，使得乙烯水合法的原料得到充分保证。 II
二次发酵法的面包生产工艺 一、二次发酵法的面包生产工艺流程 种子面团搅拌T发酵T主面团搅拌T延续发酵T分块T搓圆T 中间醒发T压片T成型T装盘装听T最后醒发T烘焙T冷却T整理T包装T成品。 二、面包配方 普通面包配方 高级面包配方 三、调粉（面团搅拌） 面团搅拌也俗称调粉、和面，它是影响面包质量的决定性因素之
O 1、目的 (1)各种原辅料均匀地混合在一起，形成质量均一的整体； (2)加速面粉吸水、胀润形成面筋的速度，缩短面团形成时间； (3)扩展面筋，使面团具有良好的弹性和延伸性，改善面团的加工性能。 2、面团搅拌的阶段 原料混合阶段-面筋形成阶段-面筋扩展阶段-搅拌完成阶 段T搅拌过渡阶段—破坏阶段。 3、面团搅拌工艺 (1)原材料处理：直接关系到面团调制、发酵、成品质量。 小麦粉的处理：在投料前小麦粉应过筛，除去杂质，使小麦粉形 成松散而细小的微粒，还能混入一定量的空气，有利于面团的形成及酵母的生长和繁殖，促进面团发酵成熟。在过筛的装置中要安装磁铁，以利于清除磁性金属杂质。 酵母的处理：压榨酵母、活性干酵母，在搅拌前一般应进行活化；压榨酵母，加入酵母重量5倍、30C左右的水，干酵母，加入酵母重量约10倍的水；水温40—44 C，活化时间为10 —20 min。活化期间不断搅拌；为了增强发酵力，也可在酵母分散液中加5%的砂糖, 以加快酵母的活化速度。酵母溶解后应在30 min内使用，如有特殊情况，溶解后不能及时使用，要放在0C的冰箱中或冷库中短时间贮存；使用高速成搅拌机时，酵母不需活化而直接投入搅拌机中。即发
活性干酵母不需进行活化，可直接使用。 (2)搅拌投料顺序 先将水、糖、蛋、面包添加剂置于搅拌机中充分搅拌，使糖全部溶化，面包添加剂均匀地分散在水中，能够与面粉中的蛋白质和淀粉充分作用；将奶粉、即发酵母混入面粉中，然后放入搅拌机中搅拌成面团；当面团已经形成，面筋还未充分扩展时加入油脂；最后加盐，一般在面团中的面筋已经扩展，但还未充分扩展或面团搅拌完成前的5~ 6 min 加入。 (3)面团温度的控制 适宜的面团温度是面团良好形成的基础，又是面团发酵时所要求的必要条件。因此应根据加工车间情况和季节的变化来适当调整面团的温度。 影响面团温度的因素：面粉和主要辅料的温度、室温、水温、搅拌时增加的温度等。面包面团的理想温度为26C -28 C。 (4)搅拌时间的控制 影响面团搅拌的因素很多，如小麦粉的质量、搅拌机的形状、转速、加水率、水质、面团温度和pH值、辅助材料、添加剂等等。搅拌时间应根据搅拌机的种类来确定：搅拌机不变速，搅拌时间15- 20 min ;变速搅拌机，10-20 min，防止搅拌不足和搅拌过度。 四、面团发酵 面团发酵是面包加工过程中的关键工序。 1、面团发酵的目的
液态发酵年产10000吨米醋厂生产工艺设计
年产5000吨食醋设计说明书1 设计任务书 设计项目：液态发酵年产10000吨米醋厂生产工艺设计 设计规模：33.34吨 生产工艺：液态深层发酵 工作制度：全年工作发酵日300天，三班作业，连续生产 主要原料：玉米 辅助原料：谷糠，麸皮 成品：4度酿造米醋 理化指标：总酸（以乙酸计）：g/100ml≥3.50 不挥发酸（以乳酸计）：无 可溶性无盐固形物：g/100ml≥0.50 微生物指标：菌落总数：（个/ml）≤10000 大肠菌群：（MPN/100ml）≤3 致病菌（系指肠道治病菌）；不得检出 产品相关标准：要符合GB2719-1996《米醋卫生标准》，GB18187-2000《酿 造米醋》，ZBX66004-86《米醋质量标准》 感官指标：具有正常的米醋色泽，气味和滋味，不涩，无其他不良气味和 异味，无悬浮物，不浑浊，无沉淀，无异物，无醋鳗，醋 虱。 2 产品方案 2.1 生产规模 醋厂年产量为5000t，厂设计采取统一的规划布局，规范化建设，科学化管理，规模化生产。一体化经营，完全采用现代化企业管理模式 将逐渐形成规模。 2.2主要原料的规格 粮食：应符合GB2715的规定 酿造用水：应符合GB5749的规定 食用盐：应符合GB5461的规定 食用酒精：应符合GB10343的规定 糖类：应符合相应国家标准或行业标准规定 食品添加剂：应选用GB2760中允许使用的添加剂，还应符合 相应的食品添加剂的产品标准 2.3 工期设定 生产品种为4度酿造米醋，年产量5000t，采用瓶装生产，设
计日产 量为16.7t 2.4 产品质量及标准 GB/T601-1988 化学试剂滴定分析（容量分析）用标准溶液的 制备 GB2715-1981 粮食卫生标准 GB2719-1996 米醋卫生标准 GB2760-1996 食品添加剂使用卫生标准 GB4789.22-1994 食品卫生微生物检验调味品检验 GB/T5009.41-1996食品卫生标准分析方法 GB5461—2000 食用盐 GB5749—1985 生活饮用水卫生标准 GB/T6682—1992 分析实验室用水规格和试验方法 GB7718—1994 食品标签通用标准 GB10343—1989 食用酒精 3 生产工艺流程设计 3.1工艺流程选择论证 3.2 工艺流程图
液体深层发酵 一、液体深层发酵的操作方式。根据操作方式的不同，液体深层发酵主要有分批发酵、连续发酵和补料分批发酵三种类型。 1、分批发酵。营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放出，中间除了空气进入和尾气排出，与外部没有物料交换。特点：一次性；发酵过程中，营养不断减少，微生物不断增殖，环境非稳态；微生物生长的四个时期明显。应用：广泛。 2、连续发酵。连续发酵是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定，微生物在稳定状态下生长。稳定状态可以有效地延长分批培养中的对数期。特点：培养基等量流入流出；各种变化＝0；微生物群体生长的四个时期不存在。应用：常用于废水处理、葡萄糖酸、酒精、氨基酸发酵等工业中。优点：操作稳定；利于机械、自动化；提高设备的利用率；减少灭菌次数；易于过程优化。缺点：易染菌；微生物易变异；对产品类型的适应性不广；对设备及附件要求高。 3、补料分批发酵。补料分批发酵又称半连续发酵，是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统补加一定物料的培养技术。通过向培养系统中补充物料，可以使培养液中的营养物浓度较长时间地保持在一定范围内，既保证微生物的生长需要，又不造成不利影响，从而达到提高产率的目的。特点：可以解除底物抑制、产物抑制、分解阻遏或克服微生物过度生长；提高有用产物的转化率；应用：应用广泛，用于面包酵母、氨基酸、抗生素等工业；二、发酵工艺控制。发酵过程中，为了能对生产过程进行必要的控制，需要对有关工艺参数进行定期取样测定或进行连续测量。反映发酵过程变化的参数可以分为两类：（1）直接参数：可以直接采用特定的传感器检测的参数。它们包括反映物理环境和化学环境变化的参数，如温度、压力、搅拌功率、转速、泡沫、发酵液粘度、浊度、ｐＨ、离子浓度、溶解氧、基质浓度等。（2）间接参数：至今尚难于用传感器来检测的参数，包括细胞生长速率、产物合成速率和呼吸嫡等。这些参数需要根据一些直接参数，借助于电脑计算和特定的数学模型才能得到。上述参数中，对发酵过程影响较大的有温度、pＨ、溶解氧浓度等。 1、温度：温度能影响酶的活性，也能影响生物合成的途径。温度还会影响发酵液的物理性质，以及菌种对营养物质的分解吸收等。应采用具备热交换装置发酵罐。 2、pH：pH能够影响酶的活性，以及细胞膜的带电荷状况。还会影响培养基中营养物质的分解等。常用的控制方法有：①调整生理碱性和酸性盐类的比例；②选择不同C、N的种类和比例；③添加缓冲剂。 3、溶解氧：在发酵过程中菌种只能利用溶解氧。因此，必须向发酵液中连续补充大量的氧，并要不断地进行搅拌，以提高氧在发酵液中的溶解度。 4、泡沫：发酵过程中，通气、搅拌、微生物的代谢过程及培养基中某些成分的分解等，都有可能产生泡沫。过多的持久性泡沫对发酵是不利的。常采用机械消泡和消泡剂消沫。 5、营养物质的浓度：发酵液中各种营养物质的浓度，特别是碳氮比、无机盐和维生素的浓度，会直接影响菌体的生长和代谢产物的积累。三、发酵设备。进行微生物深层培养的设备统称发酵罐。由于微生物有好氧与厌氧之分，所以其培养装置也相应地分为好氧发酵设备与厌氧发酵设备。（1）液态好氧发酵罐。特点：有冷却装置。有通风装置。代表：机械搅拌发酵罐、通气搅拌发酵罐。（2）液态厌氧发酵罐。特点：有冷却装置。没有通风装置。代表：酒精发酵罐、啤酒发酵罐。 1、机械搅拌式发酵罐。它是利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液充分混合，促进氧的溶解，以保证供给微生物生长繁殖和代谢所需的溶解氧。类型：通用式发酵罐、自吸
生物发酵法制燃料乙醇生产中废气废液的处理方法及系统 燃料乙醇作为一种较为清洁的能源，生产成本较低，得到广泛应用，暂时解决了能源需 求的矛盾。为了推动可持续发展，实现绿色发展，在加强人们生态环保意识的同时，还要就 燃料乙醇的制造工艺、合理加工以及燃料乙醇产生的废气废液处理办法进行改进和创新，完 善燃料乙醇作为新型能源的功效，推动社会和经济发展。 二、生物发酵法制燃料乙醇 现阶段燃料乙醇制造的工艺已出现三代，第一代燃料乙醇分为糖基乙醇和淀粉基乙醇， 主要以玉米、甘蔗中所含的酵糖作为原料，进行生物发酵制乙醇，是目前最为常见的制燃料 乙醇方法。第二段燃料乙醇是纤维素乙醇，以木质纤维素类为主的生物物质，主要来源包括 农业废料、林业产物及废弃物、（藻类）和城市垃圾等，第三代燃料乙醇就是主要以藻类为 原料通过生物法生产的燃料乙醇。 生物法又称生物发酵法，是通过生物物质所含的物质，经过水解、发酵等一系列工序制 成燃料乙醇。生物发酵法是现阶段制燃料乙醇最主要，也是最普遍的一种方法。根据不同原 料所含的物质不同，生产工艺和工序都有相应的变化。粮食作物作为原料以碾磨、液化和糖 化工艺为必须内容，木质纤维的步骤则必备预处理和水解工序，本身高糖类物质则可以省去 部分步骤。值得注意的是，一些物质在操作过程或者运输时沾染了金属或有毒物质，还需要 进行先解读再提取，以防不良化学反应的产生。 燃料乙醇的一般生产工艺，如图1所示： 生物发酵法在粉碎原料之后需要进行蒸煮的工作，因为物质原料富含植物细胞，蒸煮后，会促进原料中的淀粉酶与淀粉发生化学反应，发生水解，进行发酵。 生物发酵法要确保酵母菌的酒精发酵环境，视情况而定，进行相应的高压、高温环境蒸 煮操作。 三、生物发酵法制燃料乙醇生产中废气废液的处理方法 生物发酵法制燃料乙醇生产中不可避免的会出现相应的废气废料，纤维素乙醇废液是一 种高温度、高悬浮物、粘度大、呈酸性的有机废水，其主要含有残余的糖、纤维素、木质素、各种无机盐及菌蛋白等物质。一般来源于制燃料乙醇各个工序中，要想妥善处理相关问题， 需要优化制造工艺，从源头解决；或是加强后续补救措施，解决废气废液的排放问题。 （一）源头处理方法 在生产过程中优化处理就是指在提高燃料制乙醇的液化效果，使得原料物质中所含有的 糖被全部利用。因为没有被完全利用的糖分会随着水解过程中产生的水排除，形成废液。并 且未被利用的糖也是一种资源浪费。通过对液化的温度、时间和工艺方法的优化，使得生物 发酵法进行连续发酵，提高燃料乙醇的制作效率。通过连续发酵法，把发酵罐之间的串联起来，使得总会有发酵反应进行。 优化蒸馏工序也是减少制燃料乙醇废气废液的办法之一，通过燃料乙醇直接加热气体的 方法，进行蒸馏后排出，这种方法既不环保，又造成资源浪费。需要优化蒸馏技术，通过差 压蒸馏，使得两边蒸馏塔中的压强有一定差异，使得负压塔能够排出二氧化碳等有害物质，
食品发酵与酿造工艺学 第一章绪论 1、什么是发酵和酿造，发酵与酿造有何特点？ 发酵是指微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备生物菌体或其代谢产物的过程；酿造是指把成分复杂、风味要求较高的辅食佐餐调味品的生产。 发酵与酿造的特点：安全简单、原料广泛、反应专一、代谢多样、易受污染和菌种选育2、发酵与酿造发展的历程（三代五个转折） 第一代微生物发酵技术——纯种发酵的建立为发酵工业的第一个转折点；第二代微生物发酵技术——深层培养技术中的通气搅拌技术为发酵技术进步的第二个转折点，代谢控制发酵技术则为发酵技术发展的第三个转折点，期间还实现了微生物对化合物的转化，发酵原料的转变成了发酵技术的第四个转折期；第三代微生物发酵技术——基因工程菌的构建发展成了发酵工程的第五个转折点。 第二章菌种选育、保藏与复壮 1、生产菌为什么会发生退化，如何防止？ 生产菌发生退化的原因有：有关基因的自发突变，育种后未经很好的分离纯化，培养条件的 改变和污染杂菌的影响 防止退化的措施： （1）控制传代次数，降低自发突变的几率 （2）创造良好的培养条件 （3）利用不易衰退的细胞传代 （4）采用有效的保藏方法 （5）经常进行分离纯化 2、常用的菌种保藏方法、原理及其适合的对象。 菌种保藏的要求：不死、不衰、不污染，不降低生产性能 菌种保藏的基本原理：根据微生物的生理、生化特点，选用优良菌株，最好是它们的休眠体，人工地创造适合于休眠的环境条件，即干燥、低温、缺乏氧气和养料等，使微生物的代谢活动处于最低的状态但又不至于死亡，从而达到保藏的目的。 常用的菌种保藏方法： 斜面冰箱保藏法，此法一般可保藏3个月左右，适合于各种菌进行保藏
液态深层发酵制醋的研究及发展方向 醋酸发酵可以说起源于食醋的发酵，而食醋发酵在古代最早只是酿酒受细菌污 染的结果，即所谓"酒酸变醋"。因此醋酸发酵的历史几乎与酿酒一样悠久，可以追 溯至一万年前。能生产食醋的原料很多如葡萄、苹果、青菜等果蔬原料，大米、玉 米、高粱等天然含糖原料，食用酒精等。早先 获得醋酸的方法有天然发酵醋的蒸馏和木材的分解蒸馏，即所谓"木酸"。真正的醋 酸发酵应该是从快速制醋法开始发展起来的。它是现代淋醋工艺的前身，此法在国 外称为"德国工艺"，由德国波恩的弗林斯公司（Heinrich Frings）做了许多改进 ，他们采用强制通气、控制温度、酒醪喷淋等 措施提高了传热优质效率，大大提高了发酵速率，这种工艺采用12％～15％高浓度 的乙醇，其醋酸的转化率可达98％，产酸速率可达5L／立方米.d，一个半世纪以来 ，此法一直是工业生产食醋的重要方法。 深层发酵的工艺是上世纪50年代发展起来的一种新工艺，当时德国的Hromatk a和Ebner在1994年和1951年报道了对于工业深层发酵工艺的初步研究，与淋醋工艺 相比，深层发酵的乙醇氧化速率提高了约30倍，生产可以高度自动化，经济效益 明显提高。 深层发酵又称全面发酵，这一方法最早应用于抗生素的工业生产，工业规模生 产大设备完成于西德的Frings公司的醋化器，其生产能力为该公司所设计的循环醋 化器法的6～7倍。不久，美国的Cohee和Burgoon 以及Magor设计出了连续发酵装置Cavicator。我国起步较晚，自上世纪70年代 开始研究以来，目前，在全国许多地方得到推广应用。这一工艺劳动生产效率高， 液化、糖化、酒精发酵、醋酸发酵都可在液态下进行，醋酸发酵的要点是将酒液及 扩培的醋酸菌借强大的无菌空气或自吸的气流进行充分搅拌，使气、液面积尽量加 大，进行全面酒精的氧化以生产醋酸。由于反 应迅速，生产周期大大缩短，全部工艺仅用50～70小时，同时产生大量热能，须迅 速冷却，保持菌种最适作用温度，因而能源消耗提高，所以通气条件及冷却条件是 本工艺的关键因素。 深层发酵的特点在于接入大量纯菌种的醋酸菌在较短时间稳定地生产大量食醋 ，在一定条件下生产出质量一致的产品及高酸度的食醋产品。 用酒精稀释液生产酸度11 ％～12 ％酒精醋时，要将酒精稀释至5 ％～6.5％
发酵工厂中空气净化工艺的合理选择 无菌空气是通气发酵过程中的关键流体。它用于细菌的培养、发酵液的搅拌、液体的输送以及通气发酵罐的排气。在通气发酵过程中,空气系统的染菌一直被列为发酵生产的第一污染源。据报道,由于空气系统纰漏而导致发酵染菌,在总染菌数中比率高达19.96%,而我国的生产现状还远远高出这一数据。为了防止压缩空气染菌给发酵液造成污染,进入发酵罐的空气必须达到(0.5μm)100级净化标准,即每立方英尺空气中含有≥0.5μm的微粒数应≤100个。目前,空气净化的主要方法是通过介质过滤达到除菌目的。为了保证过滤后的空气达到净化标准,过滤前的空气要进行降温、除水、除油、减湿的预处理。据文献记载,只有当压缩空气的相对湿度φ≤60%,高效过滤器内的过滤介质保持干燥时,空气通过高效过滤方能达到过滤的期望值。因此,发酵空气净化实际上包括两部分:一是空气的预处理;二是选择性能优良的过滤介质和过滤设备。怎样使科学合理、经济实用的工艺与完善的工程设计有机地结合,使空气系统在优化条件下运行,是发酵行业工程设计者不懈努力的目标。 1 发酵工厂常用的空气预处理路线 1.1 标准路线(流程1) 该流程系80年代初由华东化工学院等单位提出。其工艺成熟,操作方便,适应各种气候条件,不受大气的绝对湿含量和相对湿度的影响。 随着科学技术的进步,传统理论和处理方法不断完善,特别是近年来空压机的技术有了突飞 猛进的发展。由于空压机选型不同,空气预处理的流程也不同。传统的活塞式机型容量小,规模生产时需要多台组合,且要用空气贮罐来消除排气产生的脉冲。目前发酵工厂多选用出气稳定、容量大的涡轮式或螺杆式机型,不必设置空气贮罐。改进后的流程增加丝网除沫器,加强了除雾滴能力。 1.2 混合型路线(流程2) 此流程适用于中等湿含量的地区,其特点是将部分来自空压机的热空气不经冷却,而直接 与大部分经降温除水的冷空气混合进入过滤器,可省去加热器;气体进过滤器的控制指标与 流程1相同;流程比较简单,冷却水用量相对节省。流程控制的关键是:空气的冷却温度和空气分配比的关系会随采风口所吸取空气的参数而变化。 该流程的特点是经降温除水的冷空气进换热器与来自空压机的热空气进行热交换,将冷空气温度提至30~35℃后去过滤器过滤,省去加热蒸汽;热空气经换热后降低了进冷却器的温度,节省了冷却水用量。其不足是空气的传热系数小,传热面积需要很大。 1.4 热空气路线(流程4)
多管发酵法测定大肠杆菌一、实验器材及药品：
二、实验步骤 2.1 水样接种量 将水样充分混匀后，根据水样污染的程度确定水样接种量。每个样品至少用三个不同的水样量接种。同一接种水样量要有五管。 相对未受污染的水样接种量为10mL、1mL、0.1mL。受污染水样接种量根据污染程度接种1mL、0.1mL、0.01mL 或0.1mL、0.01mL、0.001mL 等。使用的水样量可参考下表1。 表1 接种用水量参考表 如接种体积为10ml则试管内应装有三倍浓度乳糖蛋白胨培养液5ml;如接种量为1ml或少于1ml，则可接种于普通浓度的乳糖蛋白胨培养液10mL 中。 2.2 初发酵试验 将水样分别接种到盛有乳糖蛋白胨培养液的发酵管中。在37℃±0.5℃下培养24h±2h。产酸和产气的发酵管表明试验阳性。如在倒管内产气不明显，可轻拍试管，有小气泡升起的为阳性。 2.3 复发酵试验 轻微振荡初发酵试验阳性结果的发酵管，用3mm 接种环或灭菌棒将培养物转接到EC 培养液中。在44.5℃±0.5℃温度下培养24h±2h（水浴箱的水面应高于试管中培养基液面）。接种后所有发酵管必须在30min 内放进水浴中。培养后立即观察，发酵管产气则证实为粪大肠菌群阳性。 三、结果的计算 根据不同接种量的发酵管所出现阳性结果的数目，从表2 或表3 中查得每升水样中的粪大肠菌群。
接种水样为100mL2 份、10mL10 份、总量300mL 时，查表2 可得每升水样中的粪大肠菌群； 接种5份10mL 水样、5 份1mL 水样、5 份0.1mL 水样时，查表3 求得MPN 指数，MPN 值再乘10，即为1L水样中的粪大肠菌群。 如果接种的水样不是10mL、1mL 和0.1mL，而是较低的或较高的三个浓度的水样量，也可查表3 求得MPN 值，再经下式计算成每100mL 的MPN 值。 附：（两种培养基也可以直接购买） 单倍乳糖蛋白胨培养液成分；10g蛋白胨，3g牛肉浸膏，5g乳糖，5g氯化钠， 1.6%溴甲 酚紫乙醇溶液1ml，1000ml蒸馏水。配置时调节pH：7.2—7. 4 EC培养液成分：20g胰胨，5g乳糖，1.5g胆盐三号，4g磷酸氢二钾，1.5g磷酸二氢钾，5g 氯化钠，1000ml蒸馏水。灭菌后pH为6.9.
液体发酵技术 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
液体发酵技术 1. 液体发酵技术简介 1.1液体发酵的概念 液体发酵技术是现代生物技术之一，它是指在生化反应器中，模仿自然界将食药用菌在生育过程中所必需的糖类、有机和无机含有氮素的化合物、无机盐等一些微量元素以及其它营养物质溶解在水中作为培养基，灭菌后接入菌种，通入无菌空气并加以搅拌，提供食用菌菌体呼吸代谢所需要的氧气，并控制适宜的外界条件，进行菌丝大量培养繁殖的过程。工业化大规模的发酵培养即为发酵生产，亦称深层培养或沉没培养。工业化发酵生产必需采用发酵罐，而实验室中发酵培养多采用三角瓶。得到的发酵液中含有菌体、被菌体分解及未分解的营养成分、菌体产生的代谢产物。发酵液直接供作药用或供分离提取，也可以作液体菌种。 1.2 液体发酵技术的发展简史 液体深层发酵技术这一概念是20世纪40年代由美国弗吉尼亚大学生物工程专家Elmer L，Gaden.Jr设计出培养微生物系统的生物反应器，成为该项技术的创始人。据资料报道，液体深层发酵技术应用于食药用菌方面的研究始于美国。1948年，H.Humfeld用深层发酵来培养蘑菇(Agaricus campestris)菌丝体，并首先提出了用液体发酵来培养蕈菌的菌丝体。从此食药用菌的发酵生产在世界范围内兴起；1953年，美国的S.Block博士用废苷汁深层培养了野蘑菇(Agaricus arvensis)；1958年J.Szuess第一个用发酵罐培养了羊肚菌(Morchella esculenta)。从此，食药用菌的生产渐渐跨入了大规模工业化生产的领域。日本的杉森恒武等于1975、1977年用1%的有机酸和0.5%的酵母膏组成液体培养基，取得了大量香菇菌丝体。我国是在1958年开始研究蘑菇、侧耳等的深层发酵的。1963年羊肚菌液体发酵开始工业化生产试验。自此以后，大规模采用液态发酵生产食药用菌逐渐展开。当时主要研究灵芝(Ganoderma lucidum)、蜜环菌(Armillariella mellea)、银耳(Tremella fuciformis)等的液体发酵应用于医药工业。70年代开始研究香菇(Lentinula edodes)、冬虫夏草(Cordyceps sinensis)、黑木耳(Auricularia auricula)、金针菇(Flammulina velutipes)、猴头(Hericium erinaceus)、草菇(Volvariella volvacea)等的液体发酵。 2 液体发酵培养的特点 2.1原料来源广泛，价格低廉 食药用菌的液体培养所需的碳源可用工业葡萄糖、工业淀粉及山芋粉等；氮源可采用黄豆饼粉、蚕蛹粉、麸皮粉等。为了降低成本，通常还取用部分工业废水为代用品，如糖蜜废母液、木材水解液、各种大豆深加工废水、玉米深加工废水及淀粉废水等，原料来源相当广泛。 2.2菌丝体生长快速
一、生物发酵法酿造酒精 1.1生物发酵法的地位 由于化学合成法酒精有含有较多杂质等缺陷，其应用受到限制，因此我国酒精生产以发酵法为主，尤其是随着石油储量的锐减，发酵法酒精工业将日趋重要。 我国酒精年产量为300万吨，仅次于巴西、美国，列为世界第3位。其中发酵法酒精占绝对优势，80%左右的酒精用淀粉质原料生产、约有10%的酒精用废糖蜜生产、以亚硫酸盐纸浆废液等纤维原料生产的酒精约占2%左右，合成酒精占酒精总产量的3.5%左右。 1.2生产原料 淀粉质原料是生产酒精的主要原料。用于发酵法生产酒精的原料主要有：薯类（甘薯、马铃薯、木薯、山药等）；粮谷类（高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦、燕麦、黍等）；糖质原料（甘蔗、甜菜、糖蜜等）；野生植物（橡子仁，土茯苓、蕨根、石蒜等）；农产品加工副产品（米糠饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣等）；纤维质原料（秸秆、甘蔗渣等）；亚硫酸造纸废液等。 我国大多数工厂是采用红薯和玉米为原料生产酒精。 玉米化学成分： 水分蛋白质脂肪淀粉粗纤维灰分 7 8-10 3.1-5 60-65 1.3 1.7 红薯化学成分： 水分蛋白质脂肪淀粉粗纤维灰分 14 9-15 0.5-3 15-30 1.1 0.9
1.3辅助物料 辅助物料包括：酵母培养和糖化剂制备所需营养盐，调PH所用酸类、洗涤剂、消毒剂、脱水剂等。酒母，就是将酵母菌扩大培养，获得足够数量酵母菌的酵母培养液，以供酒精发酵之用。 酒精生产用水，按水的用处不同，大体分为以下三种： （1）酿造用水：或称工艺用水，凡制曲时拌料，微生物培养，制曲原料的浸泡、糊化、稀释、设备及工具的清洗等因其与原料、半成品、成品的直接接触，故统称为工艺用水。通常要求具有弱酸性，PH为4.0-5.0。 （2）冷却用水：蒸煮醪和糖化醪的冷却，发酵温度的控制，需大量的冷却用水。因其不与物料直接接触，故只需温度较低；硬度适中。为节约用水，冷却水应尽可能予以回收利用。 （3）锅炉用水：通常要求无固型悬浮物，总硬度和碱度应尽可能低，PH在25°时高于7，含油量及溶解物等越少越好。 1.4淀粉性质 1.4.1淀粉颗粒的形状 淀粉颗粒呈白色，不溶于冷水和有机溶剂，颗粒内部呈复杂的结晶组织。不同的淀粉颗粒具有不同的形状和大小。同一淀粉的颗粒大小也不均匀。淀粉颗粒具有抵抗外力作用较强的外膜，其化学组成与内层淀粉相同，但由于水分较少，密度较大，故强度较大。 1.4.2淀粉分子的结构 淀粉分子是由许多葡萄糖基团聚合而成的。根据淀粉分子链结构的不同，淀粉可分成直链和支链淀粉两类。直链淀粉溶解于70-80℃的温水中。支链淀粉具有分支，它不溶解于温水中。