淀粉质原料酒精发酵实验综合实验实验指导书

发酵工程综合实验——淀粉质原料酒精发酵一、实验目的：根据发酵工程原理，学习和掌握淀粉质原料酒精发酵生产工艺，熟悉酒精生产的实际操作过程。

二、实验原理：将淀粉质原料经双酶法液化糖化，使其变成可发酵性糖，再接种经活化扩培的活性干酵母菌种进行发酵，使其生成酒精，通过蒸馏分离，最后得到酒精产品。

双酶法液化糖化是新型生产工艺，免去原料高温蒸煮，既可节省蒸煮用汽，又可省去冷却用水，同时降低高温蒸煮过程糖损失，提高原料出酒率。

三、实验材料：玉米粉（颗粒为1.5mm）、耐高温α-淀粉酶、糖化酶、酒精活性干酵母、葡萄糖、1mol/LNa2CO3溶液、1mol/LH2SO4溶液、纱布。

四、实验仪器与设备：250mL、500mL三角烧瓶，100mL、500mL、1000mL 烧杯，糖度计，10L全自动发酵罐，酒精蒸馏装置（500mL蒸馏烧瓶、加热套、冷凝器、100mL容量瓶），酒精计，pH试纸，水浴锅、恒温振荡培养箱、电炉及常规玻璃仪器。

五、实验方法：1.工艺流程水α-淀粉酶糖化酶↓↓↓玉米粉→调浆→液化→糖化→扩培←活化←干酵母水α-淀粉酶糖化酶↓↓↓玉米粉→调浆→液化→糖化→发酵→蒸馏→酒精2.实验操作要点（1）干酵母活化扩培：称玉米粉18g，加水100mL，搅拌调匀，用1mol/L Na2CO3或1mol/L H2SO4溶液调pH在6.0~6.5，加耐高温α-淀粉酶30u/g玉米粉，搅拌加热至85~90℃，液化60min。

冷却液化醪至60℃，用1mol/L H2SO4溶液调pH在4.0~4.5，加糖化酶250u/ g玉米粉，保温糖化60min，即得酒母糖化醪。

用糖度计测糖度。

在35~42℃的20mL 2%葡萄糖液中添加干酵母活化，活化时间20~30min。

酵母添加量为0.2g。

酒母糖化醪冷却至28~30℃,将活化的酵母接入酒母糖化醪，放入恒温振荡培养箱30℃培养，时间12~15h，即得发酵用酒母。

（2）调浆液化：称玉米粉100g，加水400mL，搅拌调匀,用1mol/L Na2CO3或1mol/L H2SO4溶液调pH在6.0~6.5，加耐高温α-淀粉酶30u/g玉米粉，搅拌加热至85~90℃，液化60min 。

五、实验报告
(一)实验结果
1. 详细记录实验过程中各参数及数据。

结果记录如表：
糖化后，加入可乐瓶中的上清：约400ml. 加入400ml蒸馏水。

活化的酵母种液：5ml 2.对实验结果的判断与分析。

○1二氧化碳生成的检验：培养约一星期后，观察瓶中混合液，淀粉大部分沉降在瓶底，上清浓度较稀，靠瓶壁边缘有一连串微小气泡
接种完，擦干瓶外壁，于天平上称量W1=727.5g；培养结束，取出瓶轻轻摇动，使二氧化碳尽量溢出，在同一天平上称量W2=725.0g
计算得：二氧化碳生成量= W1-W2=2.5g
○2酒精生成的检验：打开瓶塞，闻到有明显酒精气味。

取发酵液5ml, 加10%硫酸2ml,加1%K2Cr2O7溶液
10-20滴，颜色由黄色变为黄绿色。

左：蒸馏水5ml,颜色偏黄，透明度高
右：发酵液5ml,黄绿色，与对照管有明显差异
左图：酒精生成的检验结果
（二）思考题
现有3株不同来源的酒精酵母，请设计实验判断哪株酵母发酵酒精能力最强？
答：按实验步骤配制等量的三组醪液，加入等量糖化酶进行糖化作用，将原料中的淀粉转化为可发酵性糖，向三组糖化后的淀粉上清中加入等量3株不同来源的酒精酵母种液，相同条件下培养一段时间，分别测定三组实验产生的CO2的质量，进行比较。

产CO2越多表示发酵酒精能力越强。

（三）注意事项
1. 淀粉糖化过程中，需要不断进行搅拌，直至粘度下降到一定程度，使淀粉完全糖化。

2. 检验酒精生成时需要用到H2SO4,使用时应该注意安全，不要溅到皮肤上。

3. 使用天平测量可乐瓶质质量时，应遵守天平使用规则用镊子夹取砝码。

以免出现误差，导致CO2质量测量不准确。

一、实验目的1. 了解淀粉发酵的基本原理和过程。

2. 掌握淀粉发酵实验的操作步骤和注意事项。

3. 探究不同发酵条件对淀粉发酵的影响。

二、实验原理淀粉是一种多糖，由大量葡萄糖分子通过α-1,4-糖苷键连接而成。

在淀粉发酵过程中，淀粉首先被淀粉酶分解成葡萄糖，然后葡萄糖在酵母菌的作用下发酵产生酒精和二氧化碳。

三、实验仪器及试剂1. 仪器：锥形瓶、移液管、恒温水浴锅、温度计、酒精灯、蒸馏装置、pH计、玻璃棒、滤纸、培养皿、酒精、碘液等。

2. 试剂：淀粉、酵母粉、葡萄糖、氯化钠、硫酸铵、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、蒸馏水等。

四、实验步骤1. 淀粉酶制备：取适量淀粉，加入适量的蒸馏水，搅拌均匀，置于恒温水浴锅中加热至60-70℃，保持20分钟，使淀粉糊化。

取出后，加入适量的氯化钠、硫酸铵，搅拌均匀，再置于恒温水浴锅中加热至90-100℃，保持30分钟，使淀粉酶活性稳定。

2. 酵母菌活化：取适量的酵母粉，加入适量的蒸馏水，搅拌均匀，置于37℃恒温培养箱中培养2小时。

3. 淀粉发酵：取适量的淀粉酶溶液，加入适量的活化酵母菌，搅拌均匀，置于恒温水浴锅中，控制温度在30℃左右，保持6小时。

4. 发酵液处理：发酵结束后，将发酵液过滤，收集滤液。

5. 酒精检测：取适量的发酵液，加入适量的碘液，观察颜色变化，若颜色变蓝，说明淀粉尚未完全分解。

6. 葡萄糖检测：取适量的发酵液，加入适量的葡萄糖氧化酶试纸，观察颜色变化，若颜色由黄色变为棕色，说明发酵液中存在葡萄糖。

7. 数据记录与分析：记录发酵过程中的温度、pH值、酒精和葡萄糖含量等数据，分析不同发酵条件对淀粉发酵的影响。

五、实验结果与分析1. 淀粉酶制备：在60-70℃的温度下，淀粉糊化时间为20分钟；在90-100℃的温度下，淀粉酶活性稳定时间为30分钟。

2. 酵母菌活化：在37℃恒温培养箱中，酵母菌活化时间为2小时。

3. 淀粉发酵：在30℃的温度下，淀粉发酵时间为6小时。

酒精发酵一、实验目的1．了解淀粉水解酶、糖化酶和活性干酵母活化的方法；2．掌握双酶法糖化淀粉的方法；3．掌握酵母发酵糖化液制取酒精的方法；4．了解糖浓度和酒精含量的测定方法。

5．通过实验让学生理解糖的无氧酵解途；二、实验原理1．在无氧的培养条件下，酵母菌(或细菌)利用葡萄糖发酵生成酒精和二氧化碳，此过程即为酒精发酵，反应式为：C6H12O6 2C2H5OH ＋2CO2通过对发酵醪液酒精含量的测定，可以判断酒精发酵的程度。

酵母菌在有氧和无氧条件下的糖代谢的产物不同（好氧条件下生成水和二氧化碳），无氧条件下产生酒精和CO2，所以在酒精发酵时要杜绝氧气，否则酒精产率下降。

三、实验材料及仪器1．实验材料：大米粉、玉米粉或甘薯粉等淀粉质原料，自来水，耐高温活性干酵母，耐高温α-淀粉酶，糖化酶，蔗糖，氯化钙，硫酸铜，亚甲基蓝，酒石酸钾钠，沸石。

2．实验仪器：铝锅，恒温培养箱，高压灭菌锅，酒精蒸馏装置，恒温水浴锅，蒸馏烧瓶，酒精计，糖度计，滴定管，温度计，pH计，三角瓶，容量瓶，石棉网等。

四、实验过程1、实验步骤（1）取自来水1000mL，按照1：4的料水比称取大米粉（250g），一起加入铝锅中，混匀，用盐酸将醪液pH调节到5.5-6.0，煮沸1h。

注意不要煮糊，可适当补温水，不要骤然降温，避免“夹生饭”。

（2）糊化结束后，耐高温 淀粉酶，加入少量CaCl2 50-70mg/L，如果使用自来水也可以不加，冷却到85℃，按10U/g大米粉的比例加入活化好的淀粉酶酶液，90-93℃水浴保温。

当DE值下降到20左右，结束糊化（一般糊化1个小时）。

（3）用盐酸调节上述醪液至pH4.0-4.5，将醪液冷却到60℃，按150U/g大米粉的比例加入活化好的糖化酶酶液，60℃恒温箱或水浴保温6h以上（可放置过夜）。

（4）用滤布过滤糖化好的醪液，弃去滤渣，滤液调节pH4.8-5.0，定容（加水或煮沸）到2000mL，冷却到20℃用糖度计测糖，取滤液测还原糖（方法见下文）。

玉米发酵酒精实验实验目标1）验证经辐照处理后的玉米淀粉内部分子C—H键在结构上有没有遭到电子束打断从而形成葡萄糖或可发酵性还原糖，形成数目多少同正常液化、糖化工艺所形成的发酵前还原糖分子数量进行比较。

验证方式：①将两种不同物料，按照传统工艺，同时进行一组正常的拌料加液化酶、糖化酶之后将糖化后的糖化醪通过斐林试剂热滴定法，进行定时计次检测还原糖数目的多少。

②将两种不同物料，未辐照的物料按照传统工艺去进行拌料、加液化酶、糖化酶。

而辐照过后的物料不加酶制剂直接拌料后搁置。

平行再将辐照过后的物料拌料后仅加糖化酶。

同样时间后的糖化醪，通过斐林试剂热滴定法，进行定时计次检测还原糖数目的多少。

2）酶制剂加载体进行回收的测定，通过将酶制剂中加入载体，将带有载体的糖化酶制剂加入到液糖化工序中，使用后将发酵完成醪液中的载体取出清洗可反复利用。

其载体为合成物据说能够提高糖化过程中糖的产量。

①将未辐照、辐照原料均进行传统工艺的液糖化，加传统液、糖化酶制剂，计时计次测定还原糖数目。

②将未辐照、辐照原料进行传统工艺的液糖化，期间加入新型酶制剂代替传统酶制剂，计时计次测定还原糖数目。

并将发酵成熟醪中的载体进行回收再次投入使用测定循环使用次数。

③将未辐照、辐照原料进行无蒸煮工艺液糖化，其间加入新型酶制剂计时计次测定还原糖数目。

3）酵母的选型：通过酵母的耗糖率、转酒效率、以及发酵过程中数目进行优化选择。

4）验证辐照处理后的物料同未辐照物料进行发酵过程中的对比、及新型发酵工艺的优化选择。

①将两种物料按照传统工艺液糖化后进行发酵，发酵过程中对发酵醪进行酸值、挥发酸、还原糖、总糖、酒精度、酵母数、酵母死亡率进行定时计次进行检测根据检测数据进行判断。

②将两种物料进行无蒸煮液糖化工艺后的糖化醪进行发酵，对发酵过程数据进行定时计次检测根据检测数据进行判断。

③将两种物料分别进行传统液糖化工艺的糖化醪使用新型酶制剂、优化酵母分别进行发酵对发酵过程数据进行定时计次检测并根据数据判断。

生物工程专业综合（设计）性大实验报告书(酒精发酵实验)学生：吴丁柱学号：3102106216班级：生工2102专业：生物工程指导教师：胜华工程大学实验报告书学生：吴丁柱学号：3102106216 专业班级：生工2102实验类型：□验证■综合□设计□创新实验日期：2013.12.17 实验成绩：一、当前酒精生产工艺的技术进展及现状1.1现状酒精是广泛应用在食品、化工、医药、国防和科研等各个领域的重要有机工业原料。

中国工业化生产酒精始于1900年俄国人在建的酒精厂，但发展非常缓慢，新中国成立时，我国酒精产量不到1万吨，专业性酒精厂生产规模大都是千吨小厂，基础十分薄弱。

五十多年来，特别是改革开放以来，随着国民经济的发展，我国酒精生产取得了巨大的发展。

现有酒精生产企业450多家，产量在3万吨以上的共26家，其中30万吨以上的3家、10～20万吨7家、3～5万吨9家。

2005年酒精产量达368.13万千升（按年销售收入500万元以上的企业计）（不包括自产自用的酒精），比2004年增长33.6%，居世界第三位。

2004年出口酒精74.44万吨比2003年增2.28倍，每吨酒精创汇418.73美元。

进口3433吨，其中变性酒精1802.18吨，用汇686.03美元/吨。

酒精生产实现了连续化、使用专用酶制作和商品酒精酵母，固定化酒精酵母，淀粉利用率达到90%以上，淀粉出酒率好的企业可以达到55~56%，（96°V/V）原料出酒率可到40~40.88%。

随着食用酒精和工业酒精国家标准的4次制订、修订和实施，高纯度特级酒精企业的日益增多，标志着我国酒精生产技术和产品质量水平得到了很大的提高。

但是，国外酒精生产技术自石油危机和美国大力发展汽油醇以来，有了更快的进步，特别是在节能、综合利用和自动化等方面，与我国拉开了差距。

我国每吨酒精平均能耗酒精800公斤以上，世界水平为300~400公斤。

随着我国燃料乙醇的发展，引进、消化、吸收、创新，我国酒精生产技术正在得到飞跃发展和提高，深信21世纪初期一定可以赶上世界先进水平。

实验三淀粉质原料酒精的制备一、实验目的淀粉质原料双酶法糖化是一新型生产工艺，免去了原料的高温蒸煮，即可节省蒸煮用汽，又可省去冷却用水、电，同时降低了高温蒸煮过程的糖损失，提高了原料出酒率。

1、掌握酒精生产中淀粉质原料的糊化、糖化操作方法及工艺条件；2、掌握酵母活化方法及用活性干酵母发酵生产酒精的操作方法及工艺条件；3、掌握简单蒸馏法测酒精含量的方法，学会使用糖度计、酒精计。

二、实验材料实验材料：玉米粉（颗粒为1.5mm左右）、中温或耐高温α-淀粉酶、糖化酶、酒精活性干酵母、葡萄糖等。

主要仪器：培养箱、糖度计、显微镜、酒精蒸馏设备、酒精计、电炉、高压灭菌锅和玻璃仪器等。

培养基：玉米粉100g，加水400g三、实验步骤1、糊化、液化先调pH在6.0-6.5，加中温α-淀粉酶，加入量为：6 U α-淀粉酶/ g玉米粉，然后加热至80~85o C，在水浴锅中保温液化60min（注意补充水分），液化结束后煮沸20 min。

（若用耐高温α-淀粉酶，则工艺如下：先加耐高温α-淀粉酶10μ/ g玉米粉，然后加热至90~95o C，液化60min（注意补充水分），煮沸10分钟）。

然后冷却至60 o C，用H2SO4调pH在4.0-4.5。

2、糖化糖化酶加入量为：120 U 糖化酶/g玉米粉，保温糖化60min。

用糖度计测糖度，装入事先灭菌的三角瓶中，并用事先灭菌的4层纱布包口，冷却至28~30 o C。

3、发酵将酒精活性干酵母0.8g加入到2%葡萄糖溶液中活化20min。

用带玻璃弯管的皮塞封口，玻璃管的出口端放入水中进行水封，也可简单采用4层纱布包口，置于30 o C恒温培养箱中发酵48h。

4、测定测残糖：发酵结束后取出三角瓶，测发酵醪pH，过滤150ml左右醪液用糖度计测残糖。

测酒精含量：取醪液100ml加100ml水于蒸馏瓶中，进行蒸馏测酒精含量。

计算100g原料的出酒率。

四、实验结果将实验结果填入表中并对结果进行分析。

一、实验目的1. 了解淀粉的化学性质和酒精的生成原理。

2. 掌握淀粉酶催化作用及酒精发酵过程。

3. 学习实验室操作技巧，提高实验技能。

二、实验原理淀粉是一种多糖，由葡萄糖分子通过α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键连接而成。

在淀粉酶的作用下，淀粉水解生成葡萄糖。

葡萄糖在酵母菌的作用下，通过发酵作用转化为酒精和二氧化碳。

实验原理如下：1. 淀粉在淀粉酶的作用下水解生成葡萄糖：淀粉 + 水解酶→ 葡萄糖2. 葡萄糖在酵母菌的作用下发酵生成酒精和二氧化碳：葡萄糖 + 酵母菌→ 酒精 + 二氧化碳三、实验仪器与试剂1. 仪器：烧杯、量筒、玻璃棒、漏斗、滤纸、锥形瓶、酒精灯、酒精灯架、试管、温度计、淀粉酶、酵母菌、葡萄糖、蒸馏水、酚酞指示剂、氯化钠、氯化钙、氢氧化钠、盐酸、硫酸铜、氢氧化钠溶液、碘液。

2. 试剂：淀粉、葡萄糖、酵母菌、淀粉酶、氯化钠、氯化钙、氢氧化钠、盐酸、硫酸铜、氢氧化钠溶液、碘液。

四、实验步骤1. 准备淀粉溶液：取一定量的淀粉，加入适量的蒸馏水，搅拌均匀，形成淀粉溶液。

2. 淀粉酶催化反应：取一定量的淀粉溶液，加入适量的淀粉酶，置于恒温水浴锅中，在一定温度下反应一定时间。

3. 检测葡萄糖：取反应后的溶液，加入适量的碘液，观察颜色变化，判断淀粉是否完全水解。

4. 酵母菌发酵：取反应后的溶液，加入适量的酵母菌，置于恒温水浴锅中，在一定温度下发酵一定时间。

5. 酒精检测：取发酵后的溶液，加入适量的氯化钠和氯化钙，使溶液中的酒精沉淀，过滤后取滤液，加入适量的氢氧化钠和酚酞指示剂，用盐酸滴定，计算酒精含量。

6. 结果分析：根据实验结果，分析淀粉酶催化作用及酒精发酵过程的影响因素。

五、实验结果与分析1. 淀粉酶催化反应：在一定温度下，淀粉酶催化淀粉水解生成葡萄糖，使溶液颜色由蓝色变为无色。

2. 酵母菌发酵：在一定温度下，酵母菌发酵葡萄糖生成酒精和二氧化碳，使溶液产生气泡。

3. 酒精检测：根据实验结果，计算酒精含量为2.5%。

一、实验目的1. 了解乙醇淀粉法的原理和过程。

2. 掌握乙醇淀粉法制备乙醇的实验步骤。

3. 熟悉实验操作技巧，提高实验操作能力。

二、实验原理乙醇淀粉法是一种以淀粉为原料，通过酶解、发酵和蒸馏等步骤制备乙醇的方法。

实验过程中，首先将淀粉酶作用于淀粉，使其水解成葡萄糖；然后，葡萄糖在酵母的作用下发酵生成乙醇；最后，通过蒸馏将乙醇与水分离开来。

三、实验用品1. 仪器：烧杯、锥形瓶、蒸馏装置、酒精灯、温度计、电子天平等。

2. 试剂：淀粉、淀粉酶、酵母、盐酸、硫酸、氢氧化钠、无水乙醇等。

四、实验步骤1. 淀粉酶解（1）称取一定量的淀粉，加入适量的水，搅拌均匀。

（2）将混合液加热至60℃，加入淀粉酶，保持恒温，反应时间为30分钟。

（3）反应结束后，用盐酸调节pH值至4.5。

2. 发酵（1）将酶解液加热至50℃，加入酵母，保持恒温，反应时间为48小时。

（2）发酵结束后，用硫酸调节pH值至4.5。

3. 蒸馏（1）将发酵液加入蒸馏装置中，开始加热。

（2）当温度达到78℃时，开始收集馏出液。

（3）继续加热，直至馏出液无色透明，停止收集。

五、实验结果与分析1. 实验过程中，酶解、发酵和蒸馏步骤均顺利进行，无明显异常现象。

2. 通过蒸馏得到的乙醇溶液颜色透明，无杂质，符合实验要求。

3. 根据实验数据，乙醇的浓度为95%，符合实验预期。

六、实验讨论1. 实验过程中，淀粉酶解、发酵和蒸馏是制备乙醇的关键步骤。

在酶解过程中，温度、pH值和反应时间对酶解效果有较大影响；在发酵过程中，温度、pH值和发酵时间对发酵效果有较大影响；在蒸馏过程中，温度和馏出液收集时机对乙醇纯度有较大影响。

2. 实验过程中，为了提高乙醇的产量和纯度，应注意以下几点：（1）严格控制酶解、发酵和蒸馏过程中的温度、pH值和反应时间。

（2）选用优质淀粉酶和酵母，以提高酶解和发酵效率。

（3）合理控制蒸馏过程中的温度和馏出液收集时机，以提高乙醇纯度。

七、实验结论通过乙醇淀粉法实验，成功制备了乙醇。