生物工程工艺实习报告

工艺实习报告学院：专业：姓名：学号：日期：2014年9月12日淀粉质原料生产酒精工艺一、基本原理利用薯类、谷类及野生植物等含淀粉的原料，在微生物作用下将淀粉水解为葡萄糖，再进一步发酵成为酒精。

二、实习目的掌握淀粉质原料发酵生产酒精的工艺原理及生产过程中存在的问题。

三、工艺流程水蒸汽糖化醪酒母蒸汽成品酒精原料预处理蒸煮糖化发酵蒸馏杂醇油醛酯等酒糟图1 淀粉质原料酒精发酵工艺流程四、操作过程第一部分糖化醪制备一、实习目的1.掌握糖化醪的制备过程。

2.理解糖化醪的制备原理。

二、仪器材料糖化锅、商品淀粉、α-淀粉酶、糖化酶、分光光度计、分析天平、盐酸溶液（20%）、氢氧化钠溶液200g/L。

标准葡萄糖溶液2.5g/L：精确称取2.5000g（称准至0.0001g）在105~110℃烘箱内烘干3h并在干燥器中冷却的葡萄糖，用水溶解定容至1000ml。

次甲基蓝指示液10g/L：称取1.0g次甲基蓝，溶解于水中，稀释至100ml。

斐林氏A、B液a. 配制：斐林氏液A：称取分析纯硫酸铜69.28g，溶于蒸馏水中，稀释至1000ml，放置1d，过滤，贮于棕色瓶中。

斐林氏液B ：称取分析纯氢氧化钠100g 和分析纯酒石酸钾钠346g ，溶于蒸馏水中，稀释至1000ml ，放置2d ，用石棉垫抽滤。

b. 标定预备实验：取菲林试剂A 、B 液各5.00ml 于250ml 三角瓶中，加50ml 水摇匀，在电炉上加热至沸，在沸腾状态下用制备好的葡萄糖标准溶液滴定，当溶液的蓝色将消失呈红色时，加2滴次甲基蓝指示液，继续滴至蓝色消失，记录消耗的葡萄糖标准溶液的体积。

正式试验：取斐林试剂A 、B 液各5.00ml 于250ml 三角瓶中，加50ml 水和比预实验少1ml 的葡萄糖标准溶液，加热至沸，并保持2min ，加两滴次甲基蓝指示液，在沸腾状态下于1min 内用葡萄糖标准溶液滴至终点，记录消耗的葡糖糖标准溶液的总体积。

三、操作步骤1.取淀粉400g 加入1800ml 45℃温水的糖化锅中搅拌均匀。

加入02%氯化钙（3.6g ）并调节pH6.0-6.2之间。

2.取α-淀粉酶，5U/g 淀粉（2g ），于50ml 温水中浸泡15min 待用。

3.一边搅拌淀粉溶液，一边将温度升高到50-60℃，然后加入α-淀粉酶液，再取50ml 温水将残余酶液冲干净，并倒入淀粉液中。

继续升温到75℃，保持15min ，观察现象。

过程中要继续搅拌。

4.继续升温到85℃，恒温20-30min ，以碘液反应不变色，表示液化结束。

5.将上述醪液迅速冷却至58-60℃，调pH4.4-4.66.称取糖化酶（200U/g 淀粉 4g ），加入醪液中，60℃恒温1.5小时。

注意记录醪液形态变化情况。

7.糖化结束，糖化醪液应用温开水补足蒸发损失水分，使总醪液为2000ml ，并取样检测。

四、糖化醪的测定及数据处理1. 糖化醪还原糖测定取糖化醪10ml ，用水洗入250ml 容量瓶中，加蒸馏水定容后混合均匀，然后吸入5ml 注入盛有斐林甲、乙液各5ml 和水20ml 的150ml 三角瓶中，按滴定法定糖。

空白用5ml 水代替样品测定。

12（-）2501000.0025还原糖%=510V V ⨯⨯⨯⨯ （g 葡萄糖/100ml ）V 1 …….. 空白滴定消耗的葡萄糖标液毫升数V 2 …….. 试样滴定消耗的葡萄糖标液毫升数2. 糖化醪总糖测定取糖化醪10ml ，用水洗入250ml 容量瓶中，加蒸馏水70ml 和20%盐酸20ml ，塞上一米长玻璃管的橡皮塞，沸水水浴60min ，取出激冷，用20%NaOH 中和到微酸性（缓慢中和不要过量），倒入250ml 容量瓶中，按滴定法定唐。

空白用5ml 水代替样品测定，计算方法同“还原糖滴定”。

3. 糖化率计算糖化醪还原糖糖化醪总糖糖化率=100%⨯ 五、糖化醪结果及数据处理1. 淀粉液化和糖化现象(1)淀粉溶液中加入α-淀粉酶后由刚开始的糊状慢慢变稀，变透明状，粘度降低。

(2)加入糖化酶以后，醪液的颜色逐渐变深，颜色由：乳白色 乳黄色 淡黄色2. 糖化醪还原糖测定(1)实验现象：①斐林试剂甲乙液混合溶液由浅蓝色变成深蓝色。

②在电炉上加热至沸腾后，溶液蓝色褪去，生成砖红色沉淀。

③加入次甲基蓝后，滴定标准葡萄糖溶液后，溶液蓝色消失显红色，滴定终点已到。

(2)实验结果：V 1=21ml, V 2=7.1ml.12（-）2501000.0025还原糖%=510（21-7.1）2501000.0025 =510=17.375%V V ⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯3. 糖化醪总糖测定结果V 2=6.1ml.12（-）2501000.0025还原糖%=510（21-6.1）2501000.0025 =510=18.625%V V ⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 4. 糖化率计算糖化率=100%17.375 =100%1糖化醪还原糖糖化醪总8.625=939糖.2%⨯⨯ 5. 结果分析本次实验糖化醪还原糖含量为：17.375%，总糖含量为：18.625%，糖化率为：93.29%。

淀粉经过液化和糖化，效果显著糖化率较好。

6. 不足及改正之处由于实验器材缺少，浪费了实验时间。

第二部分 糖化醪的酒精发酵一、 实习目的1. 掌握糖化醪酒精发酵的操作过程。

2. 理解糖化醪酒精发酵的原理。

二、仪器材料1%酚酞指示剂 1M NaOH 溶液 20%盐酸溶液 20%NaOH 溶液 斐林试剂 次甲基蓝指示剂 01N NaOH 溶液 025%标准葡萄糖溶液 活性酒精酵母 三角瓶 发酵栓 滴定管 电炉 移液管 冷凝管 圆底烧瓶 温度计 容量瓶 pH 试纸 一米长玻璃管 铁架台 天平 酒精比重计 恒温培养箱三、操作步骤1. 将活酵母活化：取12-14BX 的麦芽糖或黄豆汁（3%葡萄糖），在500ml 三角瓶中加入适量活性酵母，待用。

2. 在2000ml 糖化醪中加入20ml 玉米浆或者黄豆浆灭菌，并装入预先消毒的25000ml 发酵瓶中。

四、参数测定和数据处理1. 残余还原糖测定取发酵液10ml，用水洗入250ml容量瓶中，加蒸馏水定容，然后吸取5ml注入装有斐林试剂甲、乙各5ml和水20ml的150ml三角瓶中，按滴定法定糖。

空白以5ml水代替样品的测定。

计算方法同“糖化醪还原糖测定”。

2．残余总糖测定于250ml三角瓶中取发酵液10ml，加水70ml和20%HCl 20ml，塞上1米长玻璃管的橡皮塞，置于沸水水浴60min，取出激冷，用20%NaOH中和到微酸性，倒入250ml容量瓶中，加水定容，然后吸取5ml，注入盛有斐林甲、乙液各5ml和水20ml的150ml的三角瓶中，按滴定法定糖，空白以5ml水代替样品的测定。

计算方法同“糖化醪总糖测定”。

3．酒精含量测定取发酵液100ml，倒入500ml烧瓶中，加入96ml蒸馏水及4ml 1N NaOH。

将烧瓶和冷凝器连接好，注意不要漏气，在煤气炉或电炉上加热蒸馏。

馏出液收集到100ml容量瓶中。

待馏出液稍低于刻度时候，取下20℃定容，摇匀，然后倒入干净的干燥的100ml量筒中，用酒度计和温度计测定酒度和温度，查酒度温度更正表。

矫正为20℃时的酒精浓度（%，v/v）。

图2. 酒精蒸馏装置图4. 酸度的测定吸取发酵液1mL于150mL三角瓶中，加入中性蒸馏水适量和1%酚酞指示剂两滴，用0.1N NaOH溶液滴定。

以消耗的毫升数乘以10为酸度。

5. 估算酒精对糖和淀粉的转化率酒精对糖和淀粉的转化率是衡量酒精生产效率和收率的一项极为重要的指标，进而可以计算出淀粉出酒率、原料出酒率和利用率。

由于本实验没有最终获得酒精产品，所以仅依据发酵液体积和酒精含量估算转化率，也可利用二氧化碳产生量计算酒精产量。

对结果应进行讨论。

发酵生产出的酒精含量淀粉出酒率=100%商品淀粉中纯淀粉含量 发酵生产出的酒精含量淀粉利用率=100%理论上应得的酒精量 式中：发酵生产出的酒精总含量——可依据发酵液体积和酒精含量估算，也可利用二氧化碳产生量计算酒精产量商品淀粉中的纯淀粉含量——纯淀粉可从糖化醪总糖换算。

一般商品淀粉中纯淀粉含量为81.12%理论上应得到的酒精量——由400g 商品淀粉处方，发酵生产酒精时，理论上应得到的酒精量，大约为184g 。

五、实验结果及分析1. 残余还原糖测定V 1=21ml, V 2=19.9ml.12（-）2501000.0025残余还原糖%=510（21-19.9）2501000.0025 =510=1.375%V V ⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 2．残余总糖测定V 2=17.8 ml.12（-）2501000.0025残余还原糖%=510（21-17.8）2501000.0025 =510=4%V V ⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯3．酒精含量测定表1实验数据 馏出液体积/ml馏出液温度/℃ 酒度计的示数 对应的酒度/%93 27 10 8.6 本次实验矫正为20℃时的酒精浓度（%，v/v ）为：938.6%=7.998%100⨯ 因此本次实验发酵后葡萄酒的酒精浓度为7.998%。

4. 酸度的测定所用NaOH 溶液的体积为：0.5ml.因此酸度为:0.510=5⨯。

5. 估算酒精对糖和淀粉的转化率发酵生产出的酒精含量淀粉出酒率=100%商品淀粉中纯淀粉含量2000ml 7.998%0.8g/ml =100%81.12%400g39.44%⨯⨯⨯= 发酵生产出的酒精含量淀粉利用率=100%理论上应得的酒精量2000ml 7.998%0.8g/ml =100% 184g=69.55%⨯⨯ 6. 结果分析本次实验残余还原糖含量为：1.375%，残余总糖含量为：4%，酒精含量：7.988%, 酸度，为5，淀粉出酒率为39.44%，淀粉利用率为69.55%。

发酵效果显著，酵母耐受不了太高的酒精度，因此会有残余的还原糖，经过发酵发酵液偏酸性。

7. 不足之处（1）本法是根据一定量的碱性酒石酸铜溶液（Cu2＋量固定）消耗的样液量来计算样液中还原糖含量，反应体系中Cu2＋的含量是定量的基础，所以在样品处理时，不能用铜盐作为澄清剂，以免样液中引入Cu2＋，得到错误的结果。

（2）碱性酒石酸铜甲液和乙液应分别贮存，用时才混合，否则酒石酸钾钠铜络合物长期在碱性条件下会慢慢分解析出氧化亚铜沉淀，使试剂有效浓度降低。

（3）滴定必须是在沸腾条件下进行，其原因一是加快还原糖与Cu2＋的反应速度；二是亚甲基蓝的变色反应是可逆的，还原型的亚甲基蓝遇空气中的氧时会再被氧化为氧化型。

此外，氧化亚铜也极不稳定，易被空气中的氧所氧化。

保持反应液沸腾可防止空气进入，避免亚甲基蓝和氧化亚铜被氧化而增加消耗量。

（4）滴定时不能随意摇动锥形瓶，更不能把锥形瓶从热源上取下来滴定，以防止空气进入反应溶液中。