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文档简介
1、一、绪论固态发酵的概念和特点P2概念:固态发酵是指微生物在不含或几乎不含自由水的固态基质中进行生长及生物反应的过程。特点:(1) 培养基原料种类较少,多为来源广泛的天然基质或加工业副产物,所以用原料通常不需经过复杂加工。(2) 固态发酵基质含水量较少,水分活度较低,可模拟某些微生物生长的自然环境,有利于这些微生物生长及代谢特殊产物;同时,在水分活度较低的情况下,杂菌不易生长。(3) 固态基质存在明显的固、液、气三相界面,通过固态发酵可以得到液态发酵难以得到的发酵产物。(4) 在固态发酵中,单位体积的产物浓度较高,产物提取容易,但萃取产物过程中易污染基质成分;同时,固态发酵过程很少或不产生有机废
2、水,而液态发酵过程产生大量的有机废水,因而固态发酵的废水污染治理相对容易。(5) 固态发酵体系中物料层疏松,通入空气的压力降较小,大量供气过程中的动力消耗也较小,而液态发酵的供气动力消耗较大。(6) 由于固态基质不含游离水或含有游离水较少,固态颗粒内营养物质的扩散是制约微生物生长的主要因素,发酵过程中去除生物热比较困难,许多参数在线检测和自动监控不易进行,而液态发酵在这几方面相对容易进行。二、酱油的生产技术1、酿造酱油按发酵工艺分为哪3类?P17 (1)高盐发酵 (2)低盐发酵 (3)无盐发酵2、酱油生产的主要原料有哪些?主要的蛋白质原料、淀粉质原料是什么?P1718 主要原料:蛋白质原料、淀
3、粉质原料、食盐和水。 蛋白质原料:大豆脱脂后的豆粕、豆饼。 淀粉质原料:小麦、小麦麸皮、米糠、玉米、甘薯、碎米、小米(最理想的淀粉质原料:小麦和麸皮)3、什么是豆粕?P18豆粕是大豆先经适当的预处理(一般低于100),调节其水分至8%9%,轧扁,然后加入有机溶剂浸泡或喷淋,使其中油脂被提取,然后去豆粕中溶剂(或用烘干法)得到。4、酱油生产中食盐的作用P18 食盐有抑菌防腐作用,在发酵过程中,可以起到减少杂菌污染的作用,对防止成品腐败也具有一定作用。5、原料处理包括的操作单元有哪些P19(1)豆饼轧碎 (2)加水及润水 (3)蒸料6、豆饼轧碎的目的和要求P19目的:(1) 为后续的润水、蒸煮创造
4、有利条件(2) 以增加米曲霉生长繁殖几分泌酶的总面积,提高酶的活力。.要求:颗粒直径为23mm,粉末比例低于20%。7、润水的目的P1920(1)使原料中蛋白质含有适量的水分,以便在蒸料时受热均匀,迅速达到蛋白质的一次变性(2)使原料中的淀粉吸水膨胀,易于糊化,以便溶解出来曲霉所需要的营养物质(3)供给米曲霉生长繁殖所需要的水分8、加水量的控制范围P20 加水量的确定(PPT)u 加水量与制曲的关系非常密切,制曲时应尽可能缩短曲霉孢子的发芽时间,利用曲霉的生长优势抑制杂菌的侵入,因而要求原料中含有适量的水分u 加水量与米曲霉所分泌酶的多少也有密切关系,一般用水量大,成曲酶的活性强,利于提高原料
5、利用率u 但水分不宜过大。 加水量的多少必须考虑如下因素 (1) 原料含水量 (2) 原料配比(3)季节和地区(4) 蒸料方法 (5) 冷却和送料方式 (6) 曲室保温及通风情况(7) 曲池内装料数量的多少以豆粕数量计算,加水量在80%100较合适,但加水量的多少主要以曲料水分为依据冬天47%-48,春天、秋天48%-49,夏天49%-519、蒸煮的目的和要求P20目的:u 蒸煮使原料中蛋白质完成适度变性,便于被米曲霉生长所利用,为以后酶分解提供基础。未经变性的蛋白质虽然能溶于10以上的食盐水中,但不能为酶所分解。u 蒸煮使原料中的淀粉吸水膨化而糊化,并产生少量糖类。这些成分是米曲霉生长繁殖合
6、适的营养物,而且易于被酶所分解。u 蒸煮能消灭附着在原料上的微生物,从而提高制曲的安全性,给米曲霉正常生长发育创造有利条件。要求:(1)熟 (2)软 (3)疏松 (4)不粘手 (5)无夹心 (6)有熟料固有的色泽和香气10、什么是N性物质(N性蛋白)P20当生酱油加水稀释或加热,就会出现浑浊,静置一段时间后会析出浅黄色或白色沉淀,这些沉淀物称为N性物质。11、蒸料温度、时间与蒸料质量的关系P20-21蒸煮温度越高,蒸煮时间应越短。在“高温度、短时间”的条件下,蒸料质量好;反之,在“低温度、长时间”或“高温度、长时间”的条件下,蒸料质量差,均出现蛋白质过度变性。12、旋转式蒸煮锅蒸料的操作要点(
7、P35)(1)将原料装入旋转式蒸煮罐,装料量一般不超过70%的容量,以保持旋转时原料能够混匀。(2)蒸料前,先排除蒸汽管中的冷凝水,以免过多的水分混入部分原料,造成蒸料水分不匀。(3)连续通入蒸汽,先打开排气阀将罐内空气排出,至连续喷出饱和蒸汽,然后关闭排气阀,继续通入蒸汽,使压力上升至规定的压力,一般为0.10.15MPa,维持3040min。(4)蒸料完毕,开启排气阀,使压力降至零位,然后开启水力喷射器进行减压冷却,使罐内形成真空蒸发,物料温度可迅速下降,降至40左右可出料。13、制造种曲的目的P22获得大量纯菌种14、种曲对原料的要求P22(1)豆饼少量,麸皮多量,加入适当饴糖(2)注意
8、通风,加入适量粗糠(3)加入适量草木灰15、种曲室和种曲培养用具的要求P22种曲室:(1)要求种曲室密闭、保温、保湿性能好。(2)种曲室的大小一般为5m×(44.5)m×3m,四周墙体应保持平整光滑,以便洗刷,屋顶应为圆弧形,以防冷凝水滴入种曲中。(3)除了具备门、窗及天窗,还需具备调温、调湿装置和排水设施。种曲培养用具一般采用木盘,其尺寸为(4548)cm×5cm,底盘有厚度为0.5cm的横木条3根。16、种曲制造工艺流程(以培养沪酿3.042米曲霉为例)P2217、种曲室和各种工具的消毒灭菌工作P33-34(1)曲室和各种工具在使用前需经洗刷、灭菌等处理。(2
9、)通常将木盘洗刷干净,移入曲室以品字形堆叠,然后采用硫黄、甲醛等进行熏蒸灭菌,熏蒸后保持曲室密闭24h以上。(3)操作人员的手及不能灭菌的器具均需用75%酒精进行擦拭消毒。18、种曲原料的处理P34(1)如果采用豆粕为原料,需先加水浸泡豆粕,水温85以上,浸泡时间30min以上(2)加入麸皮,搅拌均匀,置于蒸料锅内蒸熟,达到灭菌及蛋白质变性的目的(3)然后出锅过筛,并迅速摊开冷却,要求熟料水分为52%55%,温度降至3540接种19、种曲的接种与培养P34接种:蒸熟的原料冷却至40左右后,接入三角瓶扩大培养纯种,三角瓶接种用量为总料的0.5%1%。翻拌均匀,使米曲霉孢子广泛分布在曲料上。培养:
10、(1) 堆积培养:将曲料摊平与盘中央,每盘装料(干料计)0.5kg,然后将曲盘以直立式(柱形)堆叠于木架上,每堆高度为8个盘,最上层应倒盖空盘一个,以保温保湿。装盘后品温应为3031,保持室温2931(冬季室温3244),干湿球温度计温差1,经6h左右,上层品温达3536可倒盘一次,使上下品温均匀,称为沪酿3.042的孢子发芽期。(2) 搓曲、盖湿草帘:继续保温培养约6h,上层品温达36左右,曲料表面呈微白色,并开始结块,称为菌丝生长期。可搓曲,用双手将曲料搓碎,摊平,使曲料松散,每盘上盖灭菌湿草帘一个,以利于保湿降温,将曲盘改为品字形堆放。(3) 第二次翻曲:搓曲后继续保温培养67h,品温又
11、升至36左右,曲料全部长满白色菌丝,结块良好,即可进行第二次翻曲(或划曲:用竹筷将曲料划成2cm的碎块,使靠近盘底的曲料翻起,利于通风降温,使菌丝孢子生长均匀)。翻曲或划曲后仍盖好湿草帘并倒盘,仍为品字形堆放。室温为2528,干湿球温度计温差为01,菌丝生长旺盛,大量蔓延,曲料结块,称为菌丝蔓延期。(4) 洒水、保温、保湿:划曲后,地面应经常洒冷水保持室内湿度,降低室温使品温保持在3436,干湿球温度计温差达到平衡,相对湿度为100%,每隔67h应倒盘一次,菌丝长出孢子,称为孢子生长期。(5) 去草帘:盖草帘48h左右,去掉草帘,品温趋于缓和,应停止向地面洒水,并开天窗排潮,保持室温30
12、77;1,品温3536左右,中间倒盘一次,至种曲成熟为止。孢子大量生长并老熟,称为孢子成熟期。自装盘入室至种曲成熟,整个培养时间为72h,在种曲制造过程中,应每12h记录一次品温,室温及操作情况。20、种曲质量标准P23-24(1)感官标准外观:菌丝体整齐健壮,孢子丛生,呈新鲜黄绿色并有光泽,无夹心、无杂菌、无异味。香气:具有种曲固有的曲香,无霉味、酸味、氨味等不良气味。手感:用手指触及种曲,松软而光滑,孢子飞扬。(2) 理化指标孢子数:用血球计数板法测定米曲霉种曲,孢子数应超过6×109个/g(以干基计)。孢子发芽率:用悬滴培养法测定发芽率,要求达到90%以上。细菌数:米曲霉种曲中
13、细菌数低于107个/g(以干基计)蛋白酶活力:用福林法测定,新制种曲的蛋白酶活力超过5000单位,保存种曲的蛋白酶活力超过4000单位。水分:新制种曲的水分为35%40%,保存种曲的水分在10%以下。21、什么是厚层通风制曲P23厚层通风制曲就是将接种后的曲料置于曲池内,曲料厚度一般为2530cm,利用通风机供给空气,调节温度、湿度,促使米曲霉在曲料上生长繁殖和积累代谢产物,完成制曲过程。 22、厚层通风制曲的工艺流程P23种曲熟料冷却接种入池培养第一次翻曲第二次翻曲铲曲成曲23、厚层通风制曲4个过程的控制P35(1)孢子发芽期时间:最快56h,正常810h,最迟1012h温度:32,不低于3
14、0,3032最好空气:不需要供给氧气,更不需要大量调节空气水分:曲料含适当的水分,曲箱相对湿度90%(2) 菌丝生长期时间:最快810h,正常1012h,最迟1214h温度:最高35,不低于30,3335最好空气:连续鼓风水分:水分损耗在15%左右(3) 菌丝繁殖期时间:最快1415h,正常1617h,最迟1819h温度:最高3537,不低于32,35最好空气:连续鼓风,可通冷风水分:水分损耗在5%左右(4) 孢子着生期时间:最快1922h,最适2h,最迟2628h温度:最高35,最低2526,2830最好,第三次翻曲空气:连续鼓风,鼓大风,风压保持在600700Pa水分:水分损耗在22.52
15、%左右;一天制曲水分损耗40%,成曲含水量在3032%24、厚层通风制曲中,通风目的l 供给米曲霉生长所需的氧气l 排出二氧化碳l 控制品温防止曲料过热25、厚层通风制曲中,翻曲目的Ø 米曲霉繁殖产生大量呼吸热,通过上下、移位翻倒,达到散热降温的目的Ø 疏松曲料,通风畅通、均匀,利于米曲霉吸氧、呼出二氧化碳Ø 清理曲料在假底上结的硬干皮层,使其更好通风Ø 折断菌丝,使米曲霉增量繁殖、长大,将块状打散利于均匀繁殖 26、成曲的质量标准P24(1)感官标准外观:浅黄色,菌丝体密集,质地均匀,随时间延长颜色加深,不得有黑色、棕色、灰色、夹心香气:具有曲香气,无
16、霉臭及其他异味手感:曲料蓬松柔软,潮润绵滑,不粗糙(2)理化指标蛋白酶活力:用福林法测定,成曲的蛋白酶活力为10001500单位水分:一、四季度的含水量为28%32%;二、三季度的含水量为26%30%27、酱油发酵的生物化学变化P24-26l 蛋白质的分解酿造原料中蛋白质经蛋白酶的分解作用,逐步降解成胨、多肽和氨基酸l 淀粉的分解制曲后的原料以及经糖化后的糖浆中,还残留部分碳水化合物尚未彻底糖化。在发酵过程中,微生物分泌的淀粉酶继续将残留的碳水化合物分解成葡萄糖、麦芽糖、糊精等。l 脂肪的分解l 色素的形成美拉德反应,酱油醪(醅)保温发酵时,原料的蛋白质和糖类水解越好,累积的氨基酸和还原糖越多
17、,在适当的温度下,通过美拉德反应可以生成较深的酱油颜色,有利于酱油色泽质量的提高。l 乙醇的生成在制曲和发酵过程中,由于从空气中落入的酵母菌可以繁殖、生长,从而发生了乙醇发酵作用。生成的乙醇一部分被氧化成有机酸,一部分与氨基酸、有机酸等化合而生成酯类物质。28、酱油发酵过程中蛋白质的水解过程P25酱油酿造过程中蛋白质的水解过程包括:(1)蛋白质原料经过蒸煮,次级键断裂,二级结构被破坏,达到蛋白质的一次变性(2) 变性蛋白质在内肽酶(中性蛋白酶、碱性蛋白酶)的作用下,生成低分子的胨、多肽,使水溶性氮增加(3) 小分子的肽在端肽酶(氨基肽酶、羧基肽酶)的作用下,生成游离的氨基酸(4) 在蛋白质变性
18、过程中,游离出谷氨酰胺和少量的氨基酸(粗蛋白中除含有蛋白质外,还含有核酸、酰胺等物质)(5) 谷氨酰胺在谷氨酰酶的作用下生产谷氨酸29、低盐固态发酵移池浸出法的工艺流程(见ppt)工艺流程 食盐水成曲拌和入发酵池酱醅前期倒池酱醅后期成熟酱醅 (保温发酵) (低温发酵)30、低盐固态发酵中,盐水的调制(P36以及ppt)盐水调制u 盐水调制是用食盐加水或低级酱油溶解调制成所需要的浓度。u 100公斤水中溶食盐1.5公斤,即配成1ºBé的盐水,食盐在水中溶解后,以波美氏比重计测定盐水浓度。波美度以20为准,超过或不足应校正: 若 t > 20 ,则B = A + 0.05
19、 (t-20) 若 t < 20 ,则B = A - 0.05 (20-t) B为修正值,ºBé ; A为实际测得值,ºBé ;t为盐水的实际温度,。u 一般,盐水浓度1113ºBé。盐水浓度过高会抑制酶的作用,延长发酵时间;浓度过低,杂菌易大量繁殖,导致酱醅pH迅速下降,抑制中性和碱性蛋白酶的活性,影响发酵。u 盐水应当清澈无浊、不含杂物、无异味,pH值在7左右。31、盐水用量的计算(ppt例题)换算为例:一批成曲重1500kg,水分30%,盐水12ºBé(NaCl含量为12%),要求酱醅水分含量48%,计
20、算盐水用量。盐水用量=1500×(48%-30%)/(1-12%)-48%=675kg32、低盐固态发酵中,倒池的作用(ppt)倒池的作用Ø 倒池可以使酱醅各部分的温度、盐分、水分以及酶的浓度趋向均匀Ø 可以排除酱醅内部产生的有害气体、有害挥发性物质Ø 增加酱醅的氧含量,防止厌氧菌生长,促进有益微生物繁殖和色素生成33、酱油提取工艺的原理P28固态低盐发酵工艺和固态无盐发酵工艺则采用浸出法取油。浸出法提取酱油包括浸泡和滤油两大步骤,浸泡是利用溶剂将酱醅中可溶性成分溶解的过程,而滤油是利用酱醅本身作为过滤介质,在放出浸提液是滤除颗粒的过程。34、酱油浸出法
21、提取工艺流程P2936、酱油加热的目的P29目的:灭菌,以防止酱油生霉发白;使酱油变得醇厚柔和,增加醛、酚等香气成分,并使部分小分子缔结成大分子,具有调和香气和风味的作用;加热后部分糖转化成色素,可增加酱油色泽;使微细悬浮物与少量高分子蛋白质凝结成酱泥而沉淀下来,从而除去悬浮物,使产品澄清透明;破坏存在的各种酶,使酱油质量稳定。37、成品酱油的配制(ppt,计算题)38、酱油的主要成分P30主要成分:含氮化合物、糖类、不会发酸类、不会发酯类、挥发性成分39、衡量酱油生产技术水平的指标有3个:氨基酸的生成率、原料利用率和酱油出品率。40、酱油生产中,氨基酸生成率、蛋白质利用率、淀粉利用率的计算(
22、ppt,计算题),出品率的计算不作要求。一、氨基酸生成率氨基酸生成率(%)=AN/TN×100%式中:AN酱油中的氨基酸态氮含量,g/100mL; TN酱油中的全氮含量,g/100mL。u 一般酱油氨基酸生成率在50%左右。二、蛋白质利用率(全氮利用率)式中:m实产酱油量,kg; d 实产酱油密度(20),g/mL; mp 混合原料蛋白质含量,kg; N 实测酱油全氮含量,g/mL; 6.25 全氮换算成蛋白质的系数。三、淀粉利用率第一、以无氮无盐固形物含量计算淀粉利用率G酱油实际产量,kg;d酱油密度,g/mL;m实测酱油中无氮无盐固形物含量,g/100mL( m=实测酱油中无盐固
23、形物含量-酱油中全氮含量×6.25);ms混合原料中含淀粉总量(用酶法测定),kg第二、以还原糖含量计算淀粉利用率m酱油实际产量,kg;d酱油密度,g/mL;mF实测酱油中还原糖含量,g/100mL;0.9还原糖折成淀粉的系数;ms混合原料中含淀粉总量,kg。由于在淀粉生产过程中,除了生成还原糖外,还以糊精、有机酸、色素等成分存在于酱油中,因此,第二种方法结果偏低。例题:某厂生产某批酱油投入豆饼1 800 kg(粗蛋白质46%,粗淀粉20%),麸皮1 200kg(粗蛋白质14%,粗淀粉42%)。共产酱油11250kg(假定浸泡借用的二油及三油数量与质量相等于当次二油及三油的数量与质量
24、),其质量为全氮1.35g/100ml,氨基酸氮0.65g/100ml,糖分3.6g/100ml,无盐固形物16g/100 ml,相对密度1.18g/ml。求该批原料全氮利用率和淀粉利用率。u 解:先求出混合原料中粗蛋白总量和粗淀粉总量蛋白总量= 1 800× 46% + 1 200× 14% = 996 kg淀粉总量= 1 800× 20% + 1 200× 42% = 864 kg 蛋白质利用率计算 根据公式=80.77% 淀粉利用率(以无氮无盐固形物含量)计算根据公式以还原糖计算淀粉的利用率三、食醋的生产技术1、食醋的分类P42按国家及行业标准分类
25、:酿造食醋,配制食醋 按所用原料分类:粮谷醋或米醋,薯干醋,麸醋,糖醋,果醋,酒醋 按原来处理方法分类:熟料醋,生料醋 按生产工艺分类:固态发酵醋,液态发酵醋 颜色分类:熏醋,老陈醋2、生产食醋的原料P47、辅料与填充料的作用P48、食盐的作用P48食醋原料:主料、辅料、填充料和添加剂 辅料的作用:辅料既可为制醋补充些有效成分,又可以对醋醅起到疏松作用。 填充料的作用:是为了调整淀粉浓度,吸收酒精及液浆,保持一定的空隙,使醋醅疏松,给发酵创造有利条件。 食盐的作用:加入适量的食盐可以抑制醋菌生长,并同时赋予食醋适当的咸味和鲜味。3、原料的处理P48去除泥沙杂志 粉碎 原料蒸煮4、食醋生产的工艺
26、原理(3个生化过程)P43曲霉菌 酵母菌 醋酸菌淀粉 葡萄糖 乙醇 乙酸淀粉酶 酒化酶 脱氢酶7、酿造食醋的微生物有哪3类?各有何作用?P44 曲霉:淀粉水解成糖的作用和蛋白质水解成氨基酸的作用酵母菌:利用酵母所分泌的酒化酶,它能把糖类转化为酒精和二氧化碳醋酸菌:主要作用是将酒精氧化成醋酸8、什么叫糖化剂、曲?糖化剂曲有哪些?食醋酿制中最常用的曲有哪些?P49糖化剂:把淀粉转变成发酵性糖所用的催化剂称为糖化剂。曲:糖化剂主要有:大曲、小曲、麸曲、红曲、液体曲最常用的曲有:9、什么叫大曲?生产大曲的工艺流程P49大曲:大曲作为酿造大曲酒、陈醋、熏醋、香醋的糖化发酵剂,在制造过程中依靠自然界带入的各种野生菌在淀粉质原料中进行富集,扩大培养,并保藏了各种酿酒
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