发酵与设备的总结.doc

发酵与设备的总结第一章 狭义“发酵”的定义 在生物化学或生理学上发酵是指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出二氧化碳，同时获得能量。丙酮酸被还原为乳酸而获得能量等。广义 “发酵”的定义 泛指指微生物进行的一切活动。泛指利用生物细胞（含动、植物细胞和微生物）获得产品的所有过程。它包括厌氧培养的生产过程，如酒精、丙酮、丁醇、乳酸等，以及通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。 产品既有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。发酵工艺研究、优化和控制微生物发酵过程中的各种参数、以利于提高微生物的发酵能力和产品得率的工艺技术。2、 食品发酵的历史（1） 天然发酵阶段（二）纯培养阶段1680年，列文虎克第一台显微镜。1859年，巴斯德发酵是微生物作用的结果。发酵的本质特点：科赫纯培养技术建立。 1905年诺贝尔生理学及医学奖。第一次发现了炭疽热的病原细菌。第一次分离出结核病细菌 。发酵的化学反应本质？ 产品：酒精、丙酮、丁醇等。单种微生物分离和纯培养技术的建立是食品发酵技术发展的第一个转折点。（三）通气培养阶段 1928年弗莱明发现青霉素。1941年英美两国联合对青霉素进行生产研究，发明了一个2吨的通气搅拌发酵罐。特点：采用通气搅拌发酵罐，连续发酵。产品：抗生素、有机酸、酶制剂、维生素等。好氧性发酵工程技术是食品发酵技术发展的第二个转折点。（四）代谢控制阶段 特点：用人工诱变的方法选育代谢调节缺陷型菌株。 产品：氨基酸、核苷酸等。1956年，日本首先利用生物缺陷菌株进行谷氨酸发酵生产。人工诱变育种和代谢控制发酵工程技术是食品发酵技术发展的第三个转折点。（五）全面发展阶段 特点：使用其它碳源进行生产，生物反应器连续化、自动化。产品：有机酸等化学合成与微生物发酵相结合的工程技术的建立是食品发酵技术发展的第四个转折点。（6） 基因工程阶段特点：传统的发酵工艺的意义开始转变从利用微生物个体及酶生产转变到利用细胞进行生产的阶段；生物反应器概念的广义化。 产品：胰岛素、干扰素等。如基因工程菌构建，绵羊多莉产生。1982年，首例基因工程产品人胰岛素投放市场。三、食品发酵工业的特点与化学工业的区别：利用生物体或其产生的酶进行的化学反应。安全简单：常温下进行，过程安全，条件简单。原料广泛：通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品主原料，此外，矿产资源和石油产品都可以作为原料。 反应专一：生物体的自动调节方式来完成的，反应专一性强。代谢多样：生物体代谢方式、代谢过程多样化；生物体化学反应的高度选择性。易受污染：发酵培养基营养丰富。菌种选育：优良菌种，检测变异，保持菌种的基本特征和优良性状。 四、食品发酵的发展趋势利用基因工程技术，人工选育和改良菌种。结合细胞工程技术，用发酵技术进行动植物细胞培养次生代谢产物的生产。应用酶工程技术，将固定化酶或细胞广泛用于发酵工业。重视生化工程在发酵业的应用：生化工程是生化反应器、生物传感器和生化产品的分离提取纯化等下游工程。发酵法生产单细胞蛋白人类粮食、动物饲料。加强代谢研究，进一步搞好代谢控制，开发更多代谢产品。第二章 发酵罐(一）广义的发酵罐是指为一个特定生物化学过程的操作提供良好而满意的环境的容器。工业发酵中一般指进行微生物深层培养的设备。（二）发酵设备的类型1. 按微生物生长代谢分类： 1）非通风发酵罐：酒精发酵罐、啤酒发酵罐 2）通风发酵罐：机械搅拌、气升式、伍式、自吸式等2. 按发酵罐设备特点分类： 1）机械搅拌通风发酵罐：伍式、文式、自吸式等2）非机械搅拌通风发酵罐：气提式、液提式等3. 按操作方式分类：1）分批发酵在一个培养体积中接种细胞和添加培养基后，中途不添加也不更换培养基的方式。优点：污染杂菌比例小，操作灵活，可进行不同产品的生产。缺点：效率低，非稳态工艺过程设计和操作困难（培养过程中细胞生长、产物积累、以及培养基的物理状态常常随时间变化而变化） 。2）连续发酵在培养过程中，不断向反应器中流加新鲜培养基，同时以相同的流量从系统中取出培养液，从而维持培养系统内在细胞密度、产物浓度以及物理状态相对平衡的培养方式。优点： 增加目的产物产量（细胞培养周期延长，导致目的产物积累时间延长）； 便于对系统的检测（系统进入稳定状态后，细胞密度、基质、产物浓度等趋于恒定）。缺点：装置较复杂，容易污染杂菌。（三）通风发酵罐又称好气性发酵罐，需要将空气不断通入发酵液中，以供微生物所消耗的氧。通入发酵液中的气泡越小，气泡与液体的接触面积就越大，液体中的氧的溶解速率也越快。类型： 包括：机械搅拌式、自吸式、气升式、伍式、文氏罐等类型的发酵罐。（四）发酵罐的基本条件机械搅拌发酵罐是利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液充分混合，促使氧在发酵液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需的氧气。又称通用式发酵罐。（五）通用式发酵罐的主要部件：罐体、搅拌器、挡板、轴封、空气分布管、消泡器 、冷却管（或夹套）、联轴器、中间轴承、人孔、管路等（六）发酵罐的结构（1）罐体： 由圆柱体和椭圆形或碟形封头焊接而成。材料为炭钢或不锈钢，且应有一定的承压能力，2.5kg/cm2。罐顶上的接管有：进料管、补料管、排气管、接种管和压力表接管。罐身上的接管有：冷却水进出管、进空气管、温度计管和测控仪表接口。2） 搅拌器： 作用：使通入的空气分散成气泡并与发酵液充分混合，使氧溶解于发酵液中。形式：径向式（蜗轮式）-平叶式、弯叶式和箭叶式 轴向式（推进式）-螺旋桨式、浆叶式径向式搅拌器 优点：气体分散能力强 缺点：功耗较大,作用范围小。轴向式搅拌器 优点：轴向混合性能较好，功耗低，作用范围大 缺点：对气体的控制能力弱。（3）挡板的作用： 改变液流的方向，促使液体激烈翻动，增加溶解氧。 防止搅拌过程中漩涡的产生，而导致搅拌器露在料液以上，起不到搅拌作用。竖立的蛇管、列管、排管也可以起挡板作用。挡板与罐壁之间的距离：(1/5-1/8)D，避免形成死角，防止物料与菌体堆积。全挡板条件：能消除液面漩涡的最低挡板条件。（4）消泡器：发酵液中含有蛋白质等发泡物质，通气搅拌是会产生气泡，发泡严重时会使发酵液随排气而外溢，增加杂菌污染的机会。消泡器的作用：将泡沫打破。消泡方法：化学法天然油脂、聚醚类、高级醇类等。物理法机械消泡装置，常用耙式消泡器。（5）联轴器及轴承： 用联轴器使几段搅拌轴上下成牢固的刚性联接。为了减少震动，中型发酵罐装有底轴承，大型发酵罐装有中间轴承。 （6）空气分布装置 作用：吹入无菌空气，使空气分布均匀。 形式：单管和环形管。 常用单管，简单实用，单次通入量较大。环形管属于多孔管式，空气分布较均匀，但喷气孔容易被堵塞。（7）轴封 定义：运动部件与静止部件之间的密封叫作轴封。如搅拌轴与罐盖或罐底之间。作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和污染杂菌。形式：填料函和端面轴封两种。目前多用端面式轴封。（七）自吸式发酵罐与通用发酵罐的区别：有一个特殊的搅拌器，没有通气管。自吸式发酵罐的充气原理： 搅拌器由罐底向上伸入的主轴带动。叶轮旋转时叶片不断排开周围的液体使其背侧形成真空，由导气管吸入罐外空气。吸入的空气与发酵液充分混合后在叶轮末端排出，并立即通过导轮向罐壁分散，经挡板折流涌向液面，均匀分布。 酒精发酵罐 啤酒发酵罐：圆筒体锥底立式发酵罐（锥底：便于酵母沉淀回收）CIP清洗系统第3章 空气过滤除菌系统一、空气除菌的方法和杀菌机理（一） 化学杀菌 种类：甲醛、苯酚、臭氧等 原理：破坏蛋白质或核酸等生物活性物质的活性而起杀菌作用。（二） 辐射杀菌 种类：超声波、高能阴极射线、X射线、射线、射线、紫外线等原理：破坏蛋白质或核酸等生物活性物质的活性而起杀菌作用。目前应用较广泛的还是紫外线。紫外线波长为253.7-265 nm时杀菌效力最强，它的杀菌力与紫外线的强度成正比，与距离的平方成反比。应用：常用于无菌室和医院手术室等空气对流不大的环境下消毒。缺点：效率低，需要时间长，一般要结合其他方法（甲醛熏蒸等）。 （三）热灭菌法 热杀菌是一种有效的、可靠的杀菌办法。直接加热：消耗大量能源，增设许多换热设备，不经济。可直接利用空气压缩时的温度升高来实现。利用余热进行杀菌：空气在进入培养系统之前，一般需用空压机以提高压力，所以空气热灭菌时所需温度的提高，四）静电除菌原理：利用静电引力来吸附带电离子而达到除尘灭菌的目的。悬浮于空气中的微生物、微生物孢子大多数带有不同的电荷，没有电荷的微粒进入高压静电场时则会被电离成带正电荷。优点：除尘效果好，耗能小（每处理1000m3空气每小时只耗电0.2-0.8 kW），设备较小。缺点：对设备维护和安全技术措施要求较高（微粒积累到一定厚度时，极板间放电，极板电压下降，微粒吸附力减弱）。应用：洁净工作台，洁净工作室。但对于一些直径很小的微粒，它所带的电荷很小，当产生的引力等于或小于气流对微粒的拖带力或微粒布朗运动的动量时，微粒就不能被吸附而沉降，所以静电除尘对很小的微粒效率较低。5） 过滤除菌 过滤除菌:使空气通过经高温灭菌的介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中，而达到除菌的目的。常用的过滤介质棉花、活性炭、超细玻璃纤维、石棉滤纸、PVA烧结材料过滤介质、烧结金属过滤介质等。常用的过滤介质按孔隙大小可以分为两类：介质孔隙大于微生物需有一定厚度的介质滤层才能除菌，也称相对过滤。介质孔隙小于微生物微生物直接被截留，也称绝对过滤。空气中微生物粒子通常0.5-2 um。一般过滤介质的孔隙都较微生物大。3、 相对过滤除菌机理原理：也称深层过滤，是依靠气流通过滤层时，基于滤层纤维的层层阻碍，迫使空气在流动过程中出现无数次改变气速大小和方向的绕流运动，从而导致微生物微粒与滤层纤维间产生撞击、拦截、布朗扩散、重力及静电引力等作用，从而把微生物微粒截留、捕集在纤维表面上，实现了过滤。除菌机理分类：惯性冲击滞留作用机理、拦截滞留作用机理、 布朗扩散作用机理、重力沉降作用机理、静电吸附作用机理1.惯性冲击滞留作用机理 原理：当微粒随气流以一定的速度垂直向纤维方向运动时，空气受阻即改变运动方向，绕过纤维前进，而微粒由于它的运动惯性较大，未能及时改变运动方向随主导气流前进，于是微粒直冲到纤维的表面，由于磨擦粘附，微粒就滞留在纤维表面上。、 拦截滞留作用机理 原理：当气流速度下降到一定值时，若微粒随气流慢慢靠近纤维时，受纤维所阻改变方向，绕过纤维前进，并在纤维的周边形成一层边界滞留区，滞留区的气流流速更慢，当与纤维表面接触时就被捕集。、 布朗扩散作用机理 原理：直径很小的微粒在很慢的气流中能产生一种不规则的直线运动，称为布朗扩散。气体分子的热运动对空气中细微尘粒的碰撞，使尘粒也随之做布朗运动。尘粒越小，布朗运动越显著。注意：布朗扩散作用在较大的气速或较大的纤维间隙中是不起作用的。、 重力沉降作用机理 原理：重力沉降是一个稳定的分离作用，当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就容易沉降。这种作用只有在尘粒较大时才存在。、 静电吸附作用机理 原理：悬浮在空气中的微粒大多带有不同电荷，这些带电的微粒会受带异性电荷的物体所吸引而沉降。同时，气流通过纤维介质时，由于气流磨擦，使纤维和尘粒上都带电荷。 当空气流过介质时，上述五种除菌机理同时起作用，不过气流速度不同，起主要作用的机理也就不同。当气流速度较大时，除菌效率随空气流速的增加而增加，此时惯性冲击起主要作用；当气流速度较小时，除菌效率随气流速度的增加而降低，此时扩散起主要作用；当气流速度中等时，可能是截留起主要作用。如果空气流速过大，除菌效率又下降，则是由于已被捕集的微粒又被湍动的气流夹带返回到空气中。 二、过滤除菌的流程1.高效前置过滤除菌流程 原理：利用压缩机的抽吸作用，使空气先经中、高效过滤后，再进入空气压缩机，这样就降低了主过滤器的负荷。特点：采用了高效率的前置过滤设备，使空气经过多次过滤，因而所得的空气无菌程度比较高。高效前置过滤器采用泡沫塑料（经典除菌）和超细纤维纸串联使用做过滤介质。2.空气压缩冷却过滤流程设备简单，包括压缩机、贮罐、空气冷却器和过滤器。适用于气候寒冷、相对湿度很低的地区。3.冷却空气直接混合式空气除菌流程利用压缩后热空气和冷却后的冷空气进行交换，使冷空气的温度升高，降低相对湿度。特点：可省去第二次冷却后的分离设备和空气加热设备，流程比较简单，利用压缩空气来加热吸水后的空气，冷却水用量少等。应用范围：中等含湿地区，不适合于空气含湿量高的地区。4、两级分离、冷却、加热的空气除菌流程 比较完善的空气除菌流程，可适应各种气候条件，能充分地分离油水，使空气达到低的相对湿度下进入过滤器，以提高过滤效率。 特点：两次冷却、两次分离、适当加热。尤其适用潮湿的地区，其他地区可根据当地的情况，对流程中的设备作适当的增减。两级分离、冷却、加热的空气除菌流程 三、常用空气过滤器及过滤除菌系统无菌空气制备的整个过程包括两部分内容： 对进入空气过滤器的空气进行预处理，达到合适的空气状态（温度、湿度）； 对空气进行过滤处理，以除去微生物颗粒，满足生物细胞培养需要。（一、）空气预处理设备 粗过滤器 、空气压缩机、贮气罐、空气冷却器、气液分离器、加热器1、粗过滤器 安装在空气压缩机前的粗过滤器。作用：捕集较大的灰尘颗粒，防止压缩机受损，同时也可减轻总过滤器负荷。要求：过滤效率高，阻力小，否则会增加空气压缩机的吸入负荷和降低空气压缩机的排气量。分类：布袋过滤、填料式过滤、油浴洗涤和水雾除尘等。空气除菌中除去水雾油雾的原因，否则： （1）导致传热系数降低，给空气冷却带来困难。（2）如果油雾的冷却分离不干净，带入过滤器会堵塞过滤介质的纤维空隙，增大空气压力损失。（3）黏附在纤维表面，可能成为微生物微粒穿透滤层的途径，降低过滤效率，严重时还会浸润介质而破坏过滤效果。贮气罐的作用：（1）消除脉动维持罐压的稳定。（2）使部分液滴在罐内沉降。（3）保温灭菌。气液分离器 将空气中冷凝成雾状的水雾和油雾粒子除去。 分类：旋风分离器和丝网分离器两种。旋风分离器：利用气体在切线方向进入容器时在容器内形成的螺旋转动产生的离心力场来分离重度较大的粒子。优点：结构简单，制造方便。适用于分离10 um以上的微粒。丝网分离器优点：分离器体积小，丝网表面间隙小，可除去小至5 um的雾状微粒，分离效率可达98%-99%，阻力损失小。（2） 常用的空气过滤器：深层棉花（活性炭、玻璃纤维）过滤器、平板式纤维纸/板过滤器 管式过滤器、接迭式过滤器第5章 微生物的代谢调控理论及其在食品发酵中的应用新陈代谢：简称代谢，是营养物质在生物体内所经历的一切化学变化的总称。初级代谢：提供能量、前体、结构物质等生命活动所必需的代谢物的代谢类型；合成的产物称为初级代谢产物，包括：氨基酸、核苷酸等。 次级代谢：在一定生长阶段出现非生命活动所必需的代谢类型；合成的产物称为次级代谢产物，包括：抗生素、色素、激素、生物碱等。1、同工酶 能催化同一种化学反应，但酶蛋白的分子结构不同的一组酶，存在于生物的同一种属或同一个体的不同组织中，甚至是同一组织或细胞中。2、别构酶又称变构酶，具有变构作用（别构作用）的酶称为别构酶。迄今所有已知的别构酶都是寡聚酶，即含有两个或两个以上的亚基。特点：多亚基、两中心（活性中心、调节中心）。调节中心结合调节因子或效应物。活性中心结合底物。活性中心和调节中心是通过构象的变化而相互联系的。3、 多功能酶 指在结构上只有一个多肽链，但具有两种或两种以上的催化活力或结合功能的蛋白质。微生物的代谢调控作用：诱导作用、分解代谢物调节、反馈调节、能荷调节酶的调节 酶合成的调节、酶活性的调节1、酶合成的调节：大肠杆菌对葡萄糖和乳糖的利用差异。 微生物细胞中的酶 ：组成酶细胞中始终存在的酶 基因处于打开状态 诱导酶环境中某种物质诱导下产生的酶 基因有条件的表达2、酶活性的调节 通过改变已有酶的催化活性来调节代谢的速率代谢产物和酶结合，致使酶的结构发生改变。但这种变化是可逆的，当代谢产物和酶脱离后，酶结构就会复原，又恢复原有活性。如谷氨酸的积累会抑制谷氨酸脱氢酶的活性意义：微生物细胞内一般不会积累大量的代谢产物。1、 诱导作用微生物在诱导物的作用下，产生诱导酶从而实现对某些物质的分解和利用的现象称为诱导作用。 乳糖操纵子模型。2、 分解代谢物调节分解代谢物阻遏作用：细胞内同时有两种分解底物（碳源或氮源）存在时，利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关酶合成的现象。大肠杆菌可以利用葡萄糖、乳糖、麦芽糖、阿拉伯糖等作为碳源而生长繁殖。当培养基中有葡萄糖和乳糖时，细菌优先使用葡萄糖，当葡萄糖耗尽，细菌停止生长，经过短时间的适应，就能利用乳糖，细菌继续呈指数式繁殖生长，从而出现二次生长曲线。3、 反馈调节反馈调节是指代谢过程的中间产物或终产物对代谢过程早期阶段的关键酶的抑制作用。抑制酶的活性称为反馈抑制；抑制酶的合成称为反馈阻遏。（1） 反 馈 阻 遏 乳糖操纵子酶合成的诱导色氨酸操纵子酶合成的阻遏 通过辅阻遏物来进行调节（2） 反 馈 抑 制协同反馈抑制 是指分支代谢途径中的几个末端产物同时过量时才能抑制共同途径中的第一个酶的一种反馈调节方式。合作反馈抑制又称增效反馈抑制，是指两种末端产物同时存在时可以起到比一种末端产物大得多的反馈抑制作用。积累反馈抑制 每一分支途径末端产物按一定百分比单独抑制共同途径中前面的酶，所以当几种末端产物共同存在时它们的抑制作用是积累的，各末端产物之间既无协同效应，亦无拮抗作用。（只影响酶促反应速率）顺序反馈抑制 一种终产物的积累，导致前面一中间产物的积累，通过后者反馈抑制合成途径关键酶的活性，使合成终止。4、 能荷调节细胞内ATP、ADP、AMP之间的比例实际上是在不断的变动的，细胞通过改变这三者的比例来调节其代谢活动，称为能荷调节或腺苷酸调节。调节形成ATP的分解代谢酶类活性，也调节利用ATP的生物合成酶类的活性。从有氧条件转入无氧条件时，酵母菌的发酵作用增强；反之，从无氧转入有氧时，酵母菌的发酵作用受到抑制，这种氧气抑制酒精发酵的现象叫做巴斯德效应。代谢调控在食品发酵中的应用:发酵工艺条件的控制、菌种遗传特性的调控、控制细胞膜的渗透性第6章 白酒的生产工艺酒：酿造酒、蒸馏酒、配制酒凡用水果、乳类、糖类、谷物等原料，经过酵母菌发酵后，蒸馏得到无色、透明的液体，再经陈酿和调配，制成透明的、含酒精浓度大于20(V/V )的酒精性饮料，称做“蒸馏酒”。六大蒸馏酒：中国白酒、威士忌 Whisky、 伏特加Vodka、白兰地 Brandy、老姆酒 Rum、金酒 Gin中国的蒸馏酒中99以上是称做白酒(烧酒)（一）按糖化发酵剂分类（曲的种类） 1、大曲酒：以大曲为糖化发酵剂 2、小曲酒：以小曲为糖化发酵剂 3、麸曲酒母白酒：以麸曲为糖化剂，以纯种酵母培养制成酒母做发酵剂按香型物质分类清香型：汾香型、山西汾酒为代表。浓香型：泸香型、四川泸洲老窖，五粮液，古井贡酒等为代表。酱香型：茅香型、贵州茅台酒为代表，酒味酱香浓郁，纯正绵甜，余香悠长。米香型：广西桂林三花酒为代表。凤香型：陕西西凤酒为代表。2、 白酒风味物质成分主要成分为乙醇、水、微量成分：使白酒呈香呈味，形成白酒特有风格。 高级醇：三个碳以上的醇，为主要的香味和口味物质之一。酯类：最重要的香味物质，主要有乙酸乙酯、己酸乙酯和乳酸乙酯，统称三大酯。有机酸：呈味作用，作为酯的前体物质及稳定剂。与白酒酿造有关的微生物主要是酵母菌、细菌和霉菌。霉菌：酿酒所用的糖化菌种。 酵母菌：酒精酵母和产酯酵母。细菌：乳酸菌、醋酸菌、丁酸菌、己酸菌等，乳酸菌使乳酸酯化产生乳酸乙酯（应适量）。大曲白酒生产大曲及其特点和类型（1） 定义：以小麦或大麦和豌豆为主要原料，将其粉碎、加水、压制成砖状的曲胚，在一定温度和湿度下使自然界的微生物进行富集和扩大培养，再经风干而制成的含有多种菌的一种糖化发酵剂。 特点：1、既是糖化发酵剂也是酿酒原料 酿酒时利用大曲中各种微生物和酶对原料进行糖化发酵，同时大曲本身所含的淀粉、蛋白质等成分在发酵过程中也被分解利用。2、生料制曲 利于保存原料中所含有的丰富的水解酶类，利于大曲酒酿造过程中淀粉的糖化作用。3、自然接种 大曲是我国古老曲种，周围环境中的微生物转移到曲块上进行生长繁殖，它巧妙地将野生菌进行人工培养，选育有益微生物的生长和作用，最后在曲内积累酶及发酵前提物质，并为发酵提供营养物质。4、使用陈曲 大曲经过曲房培养成熟，不能立即使用，需要经过26个月的贮存，成为陈曲后才投入使用。（二）大曲类型根据制曲过程中对控制曲胚最高温度的不同，大致地分为中温曲、中高温大曲和高温曲三种类型。 高温曲：制曲最高温度达60以上。主要用于酿造酱香型白酒。 中温曲：制曲最高温度不超过50用于酿造清香型白酒和浓香型白酒。中高温曲：制曲最高温度在5059 主要用于生产浓香型大曲酒。应贮存3-4个月，称陈曲，然后再使用。原因：使制曲时潜入的大量产酸细菌，在生长比较干燥的条件下大部分死掉或失去繁殖能力；大曲经贮藏后，其酶活力会降低，酵母数也能减少，所以在用适当贮存的陈曲酿酒时，发酵温度上升会比较缓慢，酿制出的酒香味较好。大曲酒生产中，原料蒸煮称为“蒸”，酒醅的蒸馏称为“烧”，粉碎的生原料一般称为“渣”（茅台称为“沙”，汾酒中称为“糁”）。酒醅是指经固态发酵后，含有一定量酒精的固体醅子。大曲白酒生产分为清渣和续渣两种方法。根据生产原料蒸煮和酒醅蒸馏时的配料不同，大曲酒的生产可分为：清蒸清渣原辅料清蒸，酒醅蒸馏。清蒸续渣原料蒸煮和酒醅蒸馏分开进行，然后混合发酵。混蒸续渣酒醅与粉碎的新料按比例混合，同时蒸粮蒸酒。混蒸续渣法有两种典型的工艺： 万年糟红粮续渣法：以川酒为代表 老五甑法：以苏、鲁、皖、豫产酒为代表老五甑操作，就是每次出窖蒸酒时，将每个窖的酒醅拌入新投的原料，分成五甑蒸馏，蒸后其中四甑料重新回入窖内发酵，另一甑料作为废糟扔出，这种操作概括为“蒸五下四”。老五甑正常操作时，窖内有四甑材料【大渣1、大渣2（二渣）、小渣（三渣）、 回糟】。出窖后加新料作成五甑材料（大渣1、大渣2、小渣、回糟、扔糟），分为五次蒸馏（料），其中四甑下窖，一甑扔糟。第一排 根据甑桶大小，考虑每班投入新原料(高粱粉)的数量，加入为投料量30一40的填充料，配入2-3倍于投料量的酒糟，进行蒸料冷却后加曲入窖发酵，立两渣料。第二排 将第一排两甑酒醅，取出一部分，加入占用料总数20左右的新原料，配成一甑作为小渣，其余大部分酒醅加入占用料总数80左右的原料，配成两甑大渣，进行混烧(蒸酒和蒸料），两甑大渣和一甑小渣分别冷却， 加曲后，分层入一个窖内进行发酵。第三排 将第二排小渣不加新料蒸酒后冷却，加曲，即做成回糟入窖发酵。两甑大渣按第二排操作，配成两甑大渣和一甑小渣。这样入窖发酵有四甑料，它们是两甑大渣，一甑小渣和一甑回糟，分层在窖内发酵。第四排(圆排) 将上排的回糟酒醅，进行蒸酒后，作为扔糟，两甑大渣和一甑小渣，按第三排操作配成四甑。从第四排起已经做到圆排了，以后可按此方式循环操作。每天出窖加入新料后投入甑中为五甑料，其中四甑入窖发酵，一甑为扔糟。小曲白酒是以大米、高粱、玉米为原料，小曲为糖化发酵剂，采用固态或半固态发酵，再经蒸馏并勾兑而成。小曲也称酒药、白药、酒饼等，是用米粉或米糠为原料，添加或不添加草药，自然培养或接种曲母，或接种纯粹根霉和酵母，然后培养而成。第7章 啤酒的生产工艺啤酒的定义：以大麦和水为主料，大米或其它谷物、酒花为辅料，经制麦、糖化、酵母发酵酿造而成的一种含有CO2、低酒精度和多种营养成分的饮料酒。2、 啤酒的分类1、按灭菌方式分熟啤酒：巴氏热灭菌，瓶装。保质期为120 d。鲜啤酒：不经巴氏热灭菌，桶装。味道鲜美但容易变质，保质期7 d左右。纯生啤酒：使用0.45 m微孔膜过滤除菌，新鲜，可口，保质期达半年以上。2、 按啤酒色泽分类淡色啤酒：色度在5-13 EBC之间。产量最大的啤酒。 浅黄色啤酒：口味淡爽，酒花香味突出。 金黄色啤酒：口味淡爽而醇和，有明显的酒花香味和麦芽香味。 棕黄色啤酒：口味醇厚，有明显的麦芽香和酒的酯香。浓色啤酒色泽呈红棕色或红褐色，色度在14-40 EBC之间。浓色啤酒麦芽香味突出、口味醇厚，酒花口味较轻。黑色啤酒色度在50-130 EBC之间，色泽呈深红褐色乃至黑褐色。黑啤酒麦芽香味突出、口味浓醇、泡沫细腻，苦味根据产品类型而有较大差异。3、 按原料分全麦芽啤酒：全部采用麦芽，不添加任何辅料。成本较高但麦芽香味突出。头道麦汁啤酒：利用过滤所得的麦汁直接发酵，不掺二道麦汁。口味醇爽、后味干净。黑啤酒：原料中加入部分焦香麦芽。色泽深、苦味重、泡沫好、酒精高，并有焦糖香味。小麦啤酒：以小麦为主要原料的啤酒。还有玉米和猕猴桃啤酒。4、 按酵母性质分上面发酵啤酒：采用上面酵母。发酵过程中，酵母随CO2浮到发酵面上，发酵温度15-20。啤酒的香味突出。下面发酵啤酒：采用下面酵母。发酵完毕，酵母凝聚沉淀到发酵容器底部，发酵温度5-10 。啤酒的香味柔和。世界上绝大部分国家采用下面发酵啤酒。5、 其他低（无）醇啤酒：普通啤酒脱醇去酒精。无醇啤酒的酒精含量应少于0.5%（v/v）。冰啤酒：将啤酒冷却至冰点，出现微小冰晶，过滤。色泽清亮，酒精较高，口味柔和、醇厚、爽口。果味啤酒：加入果汁，酒精度低。有啤酒的清爽口感又有水果的香甜味道。干啤酒：发酵度高，残糖极低，口味干爽，后味干净，无杂味。 啤酒酿造的原料：大麦、啤酒花、啤酒酵母、水、辅助原料为什么大麦是酿造啤酒的主要原料？分布广，价格廉。皮壳是良好的麦汁过滤介质。发芽力较强、酶系统较完全，丰富的可浸出物。大麦发芽的作用：发芽大麦含有各种水解酶和丰富的大分子物质，且这些酶可以将大分子物质分解，以供酵母生长。产生色香味物质。啤酒花简称酒花，又称蛇麻花、忽布花。雌雄异株，酿酒用雌花。淡黄绿色。常温易氧化，需低温干燥保存。啤酒花成分 酒花树脂：-酸 异-酸 （主要的苦味物质） -酸 希鲁酮酒花油：含量为0.5%-2.0%。主要成分是葎草烯和香叶烯。多酚物质：含量为2%-5%，主要是花色苷、单宁、花青素、翠雀素等。酒花在啤酒酿造中的作用赋予啤酒特有的香气和清爽的苦味；形成啤酒优良的泡沫，增加啤酒的泡沫性和稳定性；使蛋白质沉淀，有利于麦汁的澄清；酒花有抑菌作用，能增强麦芽和啤酒的防腐能力；酒花对啤酒酿造的不利影响是，酒花的花色苷能引起啤酒的非生物性浑浊。上面发酵啤酒酵母：在发酵时随CO2漂浮在液面上，发酵终了形成泡盖，经长时间放置，酵母也很少下沉。下面发酵啤酒酵母：在发酵时，酵母悬浮在发酵液内，发酵终了，酵母很快凝结成块并沉积在容器底，形成紧密的沉淀层。上面酵母和下面酵母的区别 上面酵母 下面酵母细胞形态 圆形 卵圆形发酵时的现象 聚集上浮 聚集下沉芽细胞 易形成芽簇不形成芽簇对棉籽糖的分解 1/3 全部37培养 生长不生长子囊孢子 易形成难形成利用酒精生长 能不能啤酒的酿造工艺：麦芽制备麦芽汁制备发酵过滤灭菌灌装1、 麦 芽 制 备1、 精选大麦2、浸麦3、发芽4、干燥浸麦方法：湿浸法（已淘汰）、间歇浸麦法（断水浸麦法）、喷雾浸麦法绿麦芽：浸麦后开始露头的大麦从进入发芽床开始到干燥之前的整个过程中，均称为绿麦芽。干燥目的：终止绿麦芽的生长和酶的分解作用，便于贮存、粉碎。麦芽经过焙焦产生色、香、味物质；且根较脆，易于除去。 二、麦汁制备 麦芽的粉碎糖化麦汁过滤麦汁煮沸和添加酒花麦汁处理糖化是利用麦芽中所含有的各种水解酶，在适宜的条件下将麦芽和辅助原料中的不溶性大分子物质（淀粉、蛋白质、半纤维素及其中间分解产物等）逐步分解为可溶性的低分子物质的分解过程。糖化最主要的目的就是把淀粉分解为酵母所能利用的可发酵糖以及低分子糊精等。麦芽中的淀粉分解酶包括：-淀粉酶、-淀粉酶、R酶等。淀粉水解包括三个过程，即糊化、液化、糖化。糊化：热水溶液中，水分子大量进入淀粉分子中，体积膨胀，淀粉颗粒吸水膨胀到一定程度，颗粒破裂溶于水中，形成粘稠的溶液，此过程称为糊化。液化：由许多葡萄糖残基组成的淀粉长链（支链淀粉和直链淀粉）被-淀粉酶迅速分解为许多短链（糊精）。因而使糊化醪液的粘度迅速下降，此过程即液化。由于酶的存在，糊化和液化两个过程几乎同时发生。糖化的方法（1）煮出糖化法（2）浸出糖化法煮出糖化法方法：取部分醪液加热到沸点然后并入未煮沸的醪液混合，使不同醪液温度升高到不同酶分解所要求的温度，以完成糖化。优点：浸出物得率提高，糖化时间缩短。浸出糖化法方法：把总醪液从一定的温度开始加热至几个温度休止阶段，进行休止，最后达到并醪糖化终止温度。优点：操作简单，易实现自动化，能耗降低20%-50%。缺点：碘反应稍差，糖化得率低。糖化温度的控制3.麦芽醪过滤目的：获得澄清的麦汁。方法：过滤槽法、压滤机法。第一麦汁：用过滤法提取的糖化醪中的麦汁。第二麦汁：用热水洗出的第一麦汁过滤后残留于麦槽中的麦汁。4麦汁煮沸和酒花添加 作用：蒸发掉多余水分，使麦汁浓缩；灭菌和灭酶作用（固定麦汁成分）；溶出酒花的有效成分；使蛋白质凝固析出，增加啤酒的稳定性；灭菌，提高生物稳定性；挥发不良气味。5麦汁处理（1）酒花糟的分离（2）热凝固物的分离（3）麦汁冷却充氧热凝固物的分离热凝固物又称粗凝固物，它是以蛋白质和多酚物质为主的复合物，煮沸的麦汁在冷却到60前均可析出。 多用回旋沉淀槽。麦汁冷却充氧作用：冷却到适于酵母发酵的温度（6-8）；通入无菌空气，氧浓度6-10 mg/L，利于酵母生长繁殖；将麦汁中的冷凝固物分离出来。主发酵过程控制：（1）温度控制 接种温度：6-8发酵最高温度：8-9 为低温发酵 10-13为高温发酵 主发酵结束温度：4-5 （缓慢降温） （2）降糖速度起泡期：0.3-0.5 Bx/d高泡期： 1.5 Bx/d落泡期： 0.5-0.8 Bx/d泡盖形成期：0.2-0.4 Bx/d（1）后发酵的目的和作用 促进啤酒的成熟、残糖继续发酵、饱和CO2，体积分数0.5%、促进酒液澄清第八章 葡萄酒的生产工艺1892年，张弼士在烟台建立张裕葡萄酒公司。葡萄酒的分类1、按酒的颜色分类 红葡萄酒：采用皮红肉白或皮肉皆红的葡萄经葡萄皮和汁混合发酵而成。酒色呈自然深宝石红、宝石红、紫红或石榴红。白葡萄酒：用白葡萄或皮红肉白的葡萄分离发酵制成。酒色微黄带绿，近似无色或浅黄、禾秆黄、金黄。桃红葡萄酒：用带色的红葡萄带皮发酵或分离发酵制成。酒色为淡红、桃红、橘红或玫瑰色。4、按葡萄的来源分类 家葡萄酒、山葡萄酒5、按葡萄汁含量分类全汁葡萄酒、半汁葡萄酒2、 按糖含量分类3.按酿造方法分类第二节 葡萄汁成分调整原因：受气候条件、栽培管理、采摘的成熟期不同等因素影响，压榨出的果汁成分不尽相同。内容： 糖分的调整、酸度的调整一、糖分的调整方法：添加白砂糖、添加浓缩葡萄汁。以每1.7 g糖可生成1（即1 ml）酒精，按此计算，一般干酒的酒精在11左右，甜酒在15左右，若葡萄汁中含糖量低于应生成的酒精含量时，必须提高糖度，发酵后才能达到所需的酒精含量。 1、 添加白砂糖加糖量的计算 例如：利用潜在酒精含量为9.5%的5000 L葡萄汁发酵成酒精含量为12%的干白葡萄酒，则需要增加酒精含量为12%9.5 % =2.5%。 需添蔗(98.099.5 )量：2.517.05000=212500g=212.5kg 17.0以1.7 g糖可生成1%（即1 mL）酒精计算加糖操作的要点加糖前应量出较准确的葡萄汁体积；加糖时先将糖用葡萄汁溶解制成糖浆；用冷汁溶解，不要加热；加糖后要充分搅拌，使其完全溶解；溶解后的体积要有记录，作为发酵开始的体积；加糖的时间最好在酒精发酵刚开始的时候。2、 添加浓缩葡萄汁例如：已知浓缩汁的潜在酒精含量为50%，5000 L发酵葡萄汁的潜在酒精含量为10%，葡萄酒要求达到酒精含量为11.5%，可用交叉法求出需加入的浓缩汁量。 浓缩汁 50% 1.5 要求酒精含量 11.5 发酵用葡萄汁 10% 38.5 即在38.5 L的发酵液中加1.5 L浓缩汁，才能使葡萄酒达到11.5%的酒精含量。则求得浓缩汁添加量为： 1.55000/38.5=194.8 L二、酸度调整葡萄汁在发酵前一般酸度调整到6g/L左右，pH3.3-3.5。原因：酸可抑制细菌的繁殖，使发酵顺利进行；使酒味清爽，并具有柔软感； 与醇生成酯，增加酒的芳香；增加酒的贮藏性和稳定性。SO2的作用1、杀菌作用2、澄清作用：抑制微生物活动，推迟发酵；利于悬浮物沉淀。3、 抗氧作用：抑制多酚氧化酶活性 4、溶解作用：果皮中色素等成分的溶出5、 增酸作用：使苹果酸、酒石酸盐成为游离酸。红葡萄酒生产工艺 酿制红葡萄酒一般采用红皮白肉或皮肉皆红的葡萄。我国酿造红葡萄酒主要以干红葡萄酒为原酒，然后按标准调配、勾兑成半干、半甜、甜型葡萄酒。葡萄入厂后经破碎去梗，带渣进行主发酵，发酵一段时间后，分离出皮渣，葡萄酒继续发酵一段时间，调整成分后转入后发酵，得到新干红葡萄酒，再经陈酿、调配、澄清处理，除菌和包装后便可得到干红葡萄酒的成品。（1） 原料处理 分选：葡萄完全成熟后进行采摘，并在较短的时间内运到葡萄加工车间。经分选剔除青粒、烂粒葡萄后送去破碎。除梗：富含单宁、苦味树脂及鞣酸等物质，使酒产生过重的涩味。破碎：葡萄及汁不能与铁、铜等金属接触。果皮含有单宁、多种色素及芳香物质，这些成分对酿制红葡萄酒很重要。其生产工艺如下：（2） 前发酵 目的：酒精发酵；浸提色素物质及芳香物质。温度：25-30 时间：4-6 d1、 皮渣的浸渍：酒盖”或 “皮盖”压盖：将皮盖压入醪中的过程。目的：充分浸渍皮渣上的色素及香气物质。2、发酵温度的控制发酵温度是影响红葡萄酒色素物质含量和色度值大小的主要因素。发酵温度高，葡萄酒的色素物质含量高，色度值高。红葡萄酒发酵温度一般控制在25-30。进入主发酵期，必须采取措施控制发酵温度。控制方法有外循环冷却法、循环倒池法和池内蛇管冷却法。3、二氧化硫的添加 在葡萄破碎之后，发酵醪产生大量酒精以前添加。此时是细菌繁殖之际。4、酒母的添加 一般在葡萄醪加入SO2 4-8 h后再加入，以减少游离SO2对酵母的影响。5、葡萄汁的循环 作用： 增加葡萄酒色素物质含量；降低葡萄汁的温度；使葡萄汁与空气接触，增加酵母的活力；促进酚类物质与蛋白质结合成沉淀，加速酒的澄清。（三）出池与压榨 当残糖降至5 g/L以下，发酵液面只有少量CO2气泡，皮盖已经下沉，液面较平静，发酵液温度接近室温，并伴有明显的酒香时表明主发酵已经结束，可以出池。一般主发酵时间为4-6 d。出池时先将自流原酒由排汁口放出，放净后打开人孔清理皮渣进行压榨。（四）后发酵1、目的：u残糖的继续发酵 澄清作用：酵母自溶或沉淀；果肉、果渣等沉降；w 陈酿作用：缓慢的氧化还原作用，促使醇酸酯化，使酒的口味变得柔和，风味更趋完善；x 降酸作用：苹果酸-乳酸发酵，降酸、改善口味。2、后发酵的工艺管理要点补加SO2：添加量（以游离SO2计）为30-50 mg/L。控制温度：温度控制在18-25。若太高，不利于酒的澄清，并给杂菌繁殖创造条件。隔绝空气：厌氧发酵。卫生管理：含多种营养物质，易染菌，影响酒质。 正常后发酵时间为3-5 d，但可持续1个月左右。2、 红葡萄酒发酵新工艺：旋转罐法、二氧化碳浸渍法 、热浸提法白葡萄酒生产工艺以酿造白葡萄酒的葡萄品种为原料，经果汁分离、果汁澄清、控温发酵、陈酿及后加工处理而成。1、 果汁分离白葡萄酒与红葡萄酒前加工工艺不同。白葡萄经破碎（压榨）或果汁分离，果汁单独进行发酵。也就是说白葡萄酒压榨在发酵之前，而红葡萄酒压榨在发酵之后。注意：分离速度快（减少与O2接触时间，减少氧化）；v分离后立即进行SO2处理，以防果汁氧化。2、 果汁澄清目的：在发酵前将果汁中的杂质尽量减少到最低含量，以避免葡萄汁中的杂质因参与发酵而产生不良成分，给酒带来异味。方法：uSO2澄清法低温（15 以下效果最佳）下静止澄清16-24 h。SO2的作用：加速胶体凝聚，对非生物杂质起到助沉作用；抑制杂菌；防止葡萄汁被氧化。果胶酶法原理：果胶酶可以软化果肉组织中的果胶质，使之分解成半乳糖醛酸和果胶酸，使葡萄汁的黏度下降，原来存在于葡萄汁中的固形物失去依托而沉降下来，以增强澄清效果，同时也可加快过滤速度，提高出汁率。皂土澄清法皂土亦称膨润土，是一种天然粘土精制的胶体铝硅酸盐。具有强吸附能力，采用澄清葡萄汁可获得最佳效果。一般用量为1.5 g/L。机械澄清法利用离心机高速旋转产生巨大的离心力，使葡萄汁与杂质因密度不同而得到分离。配合其他方法使用，效果更佳。3、白葡萄酒发酵前发酵高温危害：（1）易于氧化，减少原葡萄品种的果香。（2）低沸点芳香物质易于挥发，降低酒的香气。（3）酵母活力减弱，易感染醋酸菌、乳酸菌等杂菌，造成细菌性病害。（一）换桶目的 （1）分离酒脚，使澄清的酒和底部酵母、酒石等沉淀物质分离，并使桶（池）中酒质混合均一。（2）起通气作用，使酒接触空气，溶解适量的氧，促进酵母最终发酵的结束。 （3）新酒被CO2饱和，换桶可使过量的挥发性物质挥发逸出。（4） 亚硫酸化，加亚硫酸溶液来调节SO2的含量（100-150 mg/L）。满桶的目的 为了避免菌膜及醋酸菌的生长，必须随时使贮酒桶内的葡萄酒装满，不让它的表面与空气接触。 贮酒桶表面产生空隙的原因为：（1）由于贮酒温度低，葡萄酒的容积收缩。（2）由于溶解在酒内的CO2气体缓慢逸出。（3）由于微量的液体通过容器四壁而蒸发（主要是橡木桶）。葡萄酒的后处理 葡萄酒是不稳定的胶体溶液。对陈酿后的酒体进行处理，包括：澄清处理、冷处理、热处理、过滤、瓶储（1） 澄清处理 方法：下胶净化和离心法。1、下胶净化 澄清剂种类：明胶 、鱼胶 、蛋清 、干酪素、 皂土、 亚铁氰化钾等。原理：在葡萄酒中加入澄清剂，它和葡萄酒胶体物质相互作用，产生一种不溶性化合物，形成絮状而沉淀下来，同时将酒中悬浮的微粒沉淀下来，使酒澄清。（2） 葡萄酒的冷处理 1、目的：有利于成熟及稳定性的提高使过量的酒石酸盐与不安全的色素析出沉淀。因酒石酸氢钾的折出，酸味降低，口味变得柔和。使发酵后残留于酒中的蛋白质、死酵母、果胶等有机物质加速沉淀。在低温下可加速新酒的陈酿，有利于酒的成熟。 2、 冷处理温度 一般冷至葡萄酒的冰点以上0.5，因各类葡萄酒的酒精含量和浸出物含量不同，其冰点也不同。 热处理也称马德拉（Madeira）化 。作用：（1）加速葡萄酒老熟（2）可除去有害物质，（3） 防止酒石酸氢钾沉淀（4）产生保护胶体，使酒变得更为澄清，增强了酒的稳定性。（葡萄酒中胶体状态的树脂经加热膨胀变大而形成保护胶体） 葡萄酒在装瓶时偶尔带入的氧消耗之后，将促进香味形成。软木塞的密封防止酒的氧化。第9章 酱油的酿造工艺酱油的分类和定义1、 酿造酱油 定义：以蛋白质原料和淀粉质原料为主料，经微生物发酵制成的具有特殊色泽、香气、滋味和体态的调味液。按发酵工艺分为两类：（1）高盐稀态发酵酱油 ：稀态发酵酱油 固稀发酵酱油 （2）低盐固态发酵酱油2、 配制酱油以酿造酱油为主体，与酸水解植物蛋白调味液，食品添加剂等配制成的液体调味品。配制酱油中的酿造酱油比例不得少于50%。配制酱油中不得添加味精废液、胱氨酸废液以及用非食品原料生产的氨基酸液。3、 化学酱油也叫酸水解植物蛋白调味液，是以含有食用植物蛋白的脱脂大豆、花生粕、小麦蛋白或玉米蛋白为原料，经盐酸水解，碱中和制成的液体调