发酵工艺及设备概论(编辑修改稿)

发酵工艺及设备概论(编辑修改稿)内容摘要：

中起重要作用 新型发酵工业：年产量 115 万吨；产值 150亿；利税 50亿。 酿酒工业（不包括酒精）：年产量 2020 万吨左右；产值 450 亿；利税 120 亿。 2，科技进步，技术水平提高 例如：糖化酶的发酵液酶活力由 7000u／ ml 提高至 3000040000u／ ml；味精和柠檬酸三个主要指标：产酸率、转化率和提取率提高 5%左右。 3，积极开发新产品 特鲜味精；无水柠檬酸、柠檬酸盐；高温α 淀粉酶；纤维素酶；β 葡聚糖酶；异淀粉酶等酶制剂； L苹果酸； L乳酸；衣康酸；黄原胶。 功能性发酵制品 : r亚麻酸；冬虫夏草；蘑菇、灵芝多糖。 活性肽；红曲色素 , 低聚异麦芽糖、果糖、半乳糖、木糖；海藻糖等等。 六、与国际先进水平的差距 虽然我国发酵工业取得了长足的发展，但 总体水平与先进国家相比还是有较大差距，主要表现在： 1， 多数工厂规模小、效益低 味精生产万吨以上产量的工厂有 17 家，其余都在万吨以下，最大规模是周口莲花味精集团公司，年产 12 万吨，其次是菱 花集团，年产 8 万吨。 发酵罐容量我国只有个别工厂在6060 立方米，而国外普遍在 500600 立方米以上。 味精生产原料我国主要以淀粉为原料，成本相对比较高，吨产品制造成本比国外高 2020 元左右。 日本劳动生产率高，在技术和经济上具有较强的竞争力。 1998 年味精生产企业 89 家，其中亏损 37 家，占 41％。 柠檬酸行业万吨以上的工厂有六家，其余均在万吨以下，最大规模是安徽丰原生化集团，年产 6 万吨以上。 1998 年有 28 家生产，亏损企业 12 家，占 42％。 酶制剂行业有 39 家，其中万吨以上，销售额 2020万以上有 8 家，其余均 在万吨以下。 2， 生产技术水平比较低 我国淀粉生产企业约 400 家，玉米淀粉原料干物收率平均在 90％左右，比国外低 5％8％，多数工厂付产品回收利用较差。 味精和柠檬酸三率与国外先进水平比也有差距，我国味精主要以淀粉为原料，其产酸率、转化率、提取收率与国外比较，如： 产酸率 转化率 提取收率 国内 (平均 ) 国外 12％以上 5560％ 9095％ 主要酶制剂品种发酵水平对比 发酵水平 μ／ m1 国内水平 国际水平 中温淀粉酶 400500 1000 以上 2709 碱性蛋白酶 1500020200 30000 以上 糖化酶 2020025000 30000 以上 3， 产品品种单一，结构不合理 酶制剂行业比较突出，在产品结构方面比较单一，主要以淀粉酶类为主，如： 1991 年酶制剂总产量为 9万吨，其中糖化酶总产量 7万吨，占总产量 78％，其他品种只占 22％。 8年来结构调整仍变化不大， 1999 年糖化酶占总产量比例达到 64％。 与国外产品结构对照显然不合理，当然我们不能照搬，但是可以借鉴，可以根据中国国情依市场需求加以调整。 国内外酶制剂产品结构对比 国别／品种 国外 (占比例 )％ 国内 (占比例 )％ 诺和诺德 1997 年年报 (世界 )％ 蛋白酶 37 21 洗涤剂用酶 38 糖化酶 11 61 淀粉加工用酶 11 淀粉酶 15 17 纺织用酶 9 凝乳酶 9 0 其他行业 42 果胶酶 9 少量 2 2 葡萄糖异构酶 11 少量 2 2 其他 8 1 2 2 4， 应用的深度和广度不够 柠檬酸产品以出口为主，国内市场只占 20％左右，主要应用于食品饮料，其他方面应用很少，美国和西欧已广泛开展应用于家用洗涤剂、清洁剂、医药化妆品以及饲料工业中，我国这方面研究的很少。 酶制剂由于品种的缺乏，以及应用技术上开展不够，因此应用面拓展缓慢。 5， 技术装备和检测手段落后，自动化水平低。 多数工厂还是沿用传统工艺和手工操作，劳动生产率比较低。 6， 综合利用和环境治理差 目前三河和三湖一带的发酵工厂的废水已初步得到了治理，重点工厂已达到了国家规定的排放标准，但是离清洁生产还有较大距离，表现在原料利用率比较低，一般比国外先进水平低 3％ 5％。 七、发酵工程在轻工、食品领域的展望 1，高产菌种和特殊环境微生物的遗传育种 2，新酶品种开发和应用 3，食品添加剂新品种开发和应用 4，生物 技术产物工业规模的分离和提取 第一部分 啤酒工艺综合实验 实验一 还原糖的测定 3 实验二 α 氨基氮的测定（茚三酮法） 4 实验三 双乙酰（紫外分光光度法） 5 实验四 总酸（电位滴定法） 6 实验五 酒精度 7 实验六 原麦汁浓度（蒸馏 ——密度法） 9 实验七 真正发酵度 (实际发酵度 ) 10 实验八 协定法糖化和外加酶糖化法 11 第二部分 通风发酵综合实验 实验一 淀粉质原料的水分测定 12 实验二 原料中粗淀粉的测定 13 实验三 还原糖的测定 17 实验四 蛋白酶活力的测定方法 19 实验五 糖化酶的测定方法 22 实验六 玉米 淀粉 液 化 及 糖化 24 实验七 面包酵母流加培养与分批培养试验 27 实验八 糖化酶的发酵和提取实验 31 目 录 实验讲义 实验九 酸性蛋白酶固态发酵实验 34 第一部分 啤酒工艺综合实验 实验一 还原糖的测定 1 原理 本法是利用含有自由醛基的还原糖，在碱性溶液中，能将二价铜还原成氧化亚铜的性质进行测定。 2 仪器 下端弯曲与管身成直角的滴定管。 3 试剂 （ 1） 硫代硫酸钠标准溶液 配制：溶 26克硫代硫酸钠及 1000ml水中。 缓和煮沸 10min，冷却。 将溶液保存于棕色具塞瓶中，放置一周后过滤备用。 标定： 称取于 120℃烘至恒重的重铬酸钾 克，称准至 ，置于 500ml具塞锥形瓶中，溶于 25ml煮沸并冷却的水中，加 2 克碘化钾及 20ml 4N 的硫酸。 待碘化钾溶解后，于暗处放置 10min，加 250ml水，用 N硫代硫酸钠溶液滴定，近终点时加 3ml %淀粉指示剂，继续滴定至溶液由蓝色转变成亮蓝绿色。 同时作空白试验校正结果。 硫代硫酸钠标准溶液当量浓度 N 按下式计算： N= G/ 式中： G—— 重铬酸钾的重量（克） V—— 硫代硫酸钠溶液的用量（ ml） —— 每毫克当量 重铬酸钾的克数 （ 2） 4N 的硫酸溶液 边搅拌边将 56ml的浓硫酸小心地加入到约 350ml蒸馏水中，并定容至 500ml。 （ 3） %淀粉溶液 ，加少量水调成糊状，在不断搅拌下注入 200ml沸水中，微沸 2min，冷却，加水稀释成 250ml。 （ 4） 30%醋酸溶液 取 ，用水定容至 100ml. （ 5） 斐林溶液 A. 硫酸铜溶液 溶 克硫酸铜于水中，稀释至。 B. 碱性酒石酸盐溶液 溶 173 克酒石酸钾钠， 50 克氢氧化钠溶于水中，稀释至。 4 标定： 取 斐林溶液的 A 液，加 4ml30%醋酸溶液和 3g 碘化钾，加 25ml 煮沸后冷却的水，使碘化钾溶解，以 硫代硫酸钠标准溶液滴定溶液呈微黄色，加硫氰酸铵 2g， %淀粉溶液 3ml，搅拌后，继续滴定至蓝色消失。 斐林溶液的校正系数 f 计算如下： 式中： V—— 硫代硫酸钠标准溶液的用量（ ml） —— 每毫升 硫代硫酸钠溶液相当的铜的克数 —— 每毫升斐林溶液的 A液中含有的铜的克数 （ 6）次甲基蓝指示液， 1% 1g次甲 基蓝溶于 100ml水中。 5 操作步骤 （ 1）取糖化试验的麦芽汁，稀释至 20 倍或更合适的倍数，使其滴定量在 15～ 50ml之间。 （ 2） 预备实验 取斐林溶液 A、 B 各 ，置锥形瓶中，加 10ml 水稀释，加热使其于 5min 内沸腾，在沸腾状态下用滴定管滴入稀释麦芽汁至蓝色即将消失时，加 1～ 2 滴次甲基蓝指示液，继续滴定至蓝色消失，记录所用稀释麦芽汁的数量。 （ 3） 正式测定 在 200ml锥形瓶中加入斐林溶液 A、 B 各 ，再加少于预备实验所用 1ml的麦芽汁，加热至沸后，加 1～ 2 滴次甲基蓝指示液，用稀释麦 芽汁滴至终点，记录用去稀释麦芽汁的总量。 6 计算 根据稀释麦芽汁在正式测定中的用量，查表得相应麦芽糖量，再用下式计算： 总还原糖（麦芽糖， g/ml麦汁）＝ f179。 n 或 总还原糖（麦芽糖， g/100g浸出物）＝ 式中： f—— 斐林溶液系数 n—— 稀释倍数 G—— 麦芽汁中浸出物含量（ %） D—— 麦芽汁 20℃比重 注意事项： （ 1） 本测定的操作条件必须严格控制，加热时间、滴定速度每次测定都必须一致，由沸腾至滴定完毕必须在 3min 内结束，否则应重做。 （ 2） 用硫代硫酸钠标准溶液标定斐林溶液，标准溶液的浓度应正好 ，否则计算时应把用量换算成相当于 的用量。 实验二 α 氨基氮的测定（茚三酮法） 实验试剂 a 显色剂 100 克磷酸氢二钠（ ） 60 克磷酸二氢钾（ KH2PO4） 克水合茚三酮 克果糖 用水溶液溶解后稀释至 1 升（此溶液在低温下用棕色瓶可保存 2周， pH应为。 操作时可以按比例配成 100ml）。 b 稀释溶液 ： 2 克碘酸钾溶于 600ml水中，再加入 96%乙醇 400ml. c 标准溶液： 溶 100ml水中， 0℃贮藏。 用时按要求稀释。 该溶液含有 200mgα 氨基氮 /升。 查表得 100ml麦芽汁中麦芽糖毫克数 1000 f179。 查表得 100ml麦芽汁中麦芽糖毫克数 179。 n 1000179。 G179。 D 实验操作 取糖化的麦芽汁 （或者是其他的合适量，使稀释后的浓度为 13mgα 氨基氮 /升），放入 100ml的容量瓶中，稀释到刻度，摇匀。 标准甘氨酸溶液稀释液：取 ，在 100ml的容量瓶中稀释到刻度。 取麦芽汁稀释溶液、水、标准的甘氨酸溶液（三个）稀释液各 ，放入比色管中，（水用于空白对照），各比色管中分别加入 的显色剂，摇匀，在 沸水中加热 16min。 （此时应该准备 20℃的水浴） 20℃水浴中冷却 20min。 加入 ，摇匀，在 30min 内于 570nm 处测定吸光度值。 计算 游离的α 氨基氮（毫克 /升麦芽汁） =2179。 100179。 样品溶液吸光度值 / 标准溶液平均吸光度 实验三 双乙酰（ 紫外分光光度法） 1 原理 双乙酰作为挥发性组份从啤酒样中蒸发出来，与邻苯二胺反应，生成 2， 3－二甲喹喔啉，在 335nm 波长下进行测定。 由于其他联二酮类都具有相同的反应特性，再加上蒸馏过程中部分前驱 体要转化成联二酮，因此上述测定结果为总联二酮含量 (以双乙酰表示 )。 2 仪器 a) 带有加热套管的双乙酰蒸馏器 ； b) 具有锥形瓶 (或平底蒸馏烧瓶 )的蒸汽发生瓶： 2020mL(或 3000mL) ； c) 容量瓶： 25 mL ； d) 紫外分光光度计：备有 10mm 石英比色皿或 20mm 玻璃比色皿。 3 试剂和溶液 a) 4mol/L 盐酸溶液：按 GB/T 601 配制； b) l0g/L 邻苯二胺溶液：称取邻苯二胺 ，溶于 4mol/L 盐酸溶液中，并定容至10mL，摇匀，放于暗处。 此溶液须当天配制与使用；若配制出来的溶液呈红色，应重新更换新试 剂； c) 有机硅消泡剂 (或甘油聚醚 )。 4 分析步骤 蒸馏 将双乙酰蒸馏器安装好，加热蒸汽发生瓶，使水至沸。 通汽预热后，置 25mL 容量瓶于冷凝器出口接受馏出液，外加冰浴冷却，加 2～ 4 滴消泡剂于 100mL量筒中，再注入未经除气的预先冷至 5℃左右的酒样 100mL，迅速。