酒精发酵大实验指导书

生物工程专业综合〔设计〕性大试验报告书学生姓名：徐从富学 号：3092106237班 级：生工2092专 业：生物工程指导教师：魏胜华202312月10安徽工程大学试验报告书学生姓名： 徐从富学号： 3092106237 专业班级：生物工程 试验类型：□验证□综合试验成绩：□设计□创 试验日期：2023/12/19——2023/12/26〔酒精发酵试验为例需学生完成以下主要内容〕二、试验目的三、试验原理酒精发酵工艺原理酒精生产工艺流程及工艺参数选择与依据酒精发酵工艺流程〔方框图〕糖化工艺参数选择发酵工艺参数选择四、材料与方法原料、药品以及仪器设备分析测定方法六、争论八、要求遵守试验室纪律，保持试验室卫生，每天试验完毕后将试验室彻底清扫，离开试验室时保证水、电的安全，并留意关闭窗，门。生疏试验方法，购置所需原料、试剂，配制所需的溶液，试验前后认真清洗仪器设备。3.严格依据工艺流程和工艺参数进展操作；值班时定时取样，按标准分析方法，进展认真测定；填好试验纪录表，试验数据真实。对原始记录进展必要的分析、整理。包括试验数据与理论值的比较，产生误差的缘由附原始记录表，用打印纸打印装订。总结本次试验的体会和收获。试验报告应简洁明白，语言通顺，图表数据齐全标准。生物工程专业设计〔综合〕试验任务书设计〔综合〕试验名称：生物工程专业设计〔综合〕大试验试验时间：第十六～十九周试验内容：淀粉质原料发酵生产酒精大试验完成淀粉质原料成分的测定完成糖化试验及过程参数的测定；完成发酵试验及过程参数的测定；完成酒精蒸馏及参数的测定；计算酒精的得率。试验要求：完成试验设计报告书；完成试验记录表；完成试验总结报告；上述报告用A4纸打印装订成册445〔单页：生物工程专业设计〔综合〕试验，双页酒精发酵试验报告。注：试验报告、试验总结报告严禁雷同。附：试验设计报告书内容格式〔见试验指导书〕附录：试验原始记录表试验过程参数选择记录酒精发酵生产设计〔综合〕试验原始记录表姓名：徐从富学号：3092106237试验时间：12/19——12/26同组成员：范振辉、汪加伟、郑晓丽、申珅、范捷测定指标**〔填写你试验中所用的淀粉原料〕淀粉主要质量把握指标的测定1淀粉质原料水分和淀粉含量序号序号测定工程参考值测定值〔及其评价〕试验完成人112水分淀粉含量糖化试验及其过程把握2淀粉质原料糖化过程指标参数试验过试验过程把握参数试验目的把握参考值 试验测定值 试验完成人投料糖化淀粉量(g)料水比水温〔℃〕pH温度范围〔℃〕糊化保温时间〔℃〕淀粉酶(g)温度范围〔℃〕液化保温时间〔℃〕pH糖化酶(g)保温时间〔℃〕糖化温度范围〔℃〕pH糖化醪发酵试验及其过程把握3糖化醪接种指标参数试验阶段试验阶段糖化醪工程把握参考值试验测定值试验完成人接种数量糖浓度接种量〔%〕种龄接种温度〔℃〕4糖化醪发酵过程指标参数指标时间(h)残糖浓度酒精度酵母形态酵母浓度pH把握值测定值温度把握值测定值08162432404856646472808896104112120注：11g纯淀粉〔1g淀粉质原料〕的产酒精的理论值，并计算其产酒精的效率。—淀粉质原料的水分测定水分在工业发酵中是一个极为重要的分析工程。原料中水分，对原料的品质与保存关系甚大。水分过高，原料在贮藏时简洁发霉变质，影响原料的利用价值。水分测定方法一般承受烘干法，即在100-105℃烘箱中直接枯燥。原理样品中的水分受热后产生的蒸汽压，高于空气在电热枯燥箱中的分压，水分便从样品中挥发出来。样品枯燥的速度取决于这个压差的大小，在此条件下失去的主要是试样中的游离水。试样的水分一般是指在100℃左右直接枯燥的状况下，所失去的总量。在此条件下失去的重量不仅是水分，还有微量的挥发性物质。仪器与设备分析天平称量瓶枯燥器电热恒温枯燥箱测定步骤准确称取约2克试样，置入经100-l05100-105℃烘箱中枯燥3-4小时，取出，置入枯燥器中冷却至室温，称重。再于一样温度下枯燥1小时左右，同上操作，直至恒重。计算WW1 2100%WW1 0式中 W0：称量瓶重〔g〕W1：枯燥前试样与称量瓶重〔g〕W2：枯燥后试样与称量瓶重〔g〕说明原料的水分测定一般需承受100-105℃烘箱中直接枯燥，其结果较为准确。对生产过程中的水分快速测定，可承受更高温度下枯燥(120-140℃)或红外灯下枯燥，以缩短分析时间。测定水分时，称量恒重指试样连续两次枯燥后，称量之差不超过2mg。参考书〔1〕天津轻工业学院等1980年二原料中粗淀粉的测定原理淀粉经酸或水解生成葡萄糖：酸或酶〔C6H10O5〕n+nH2O nC6H12O6所生成的葡萄糖用斐林试剂测定。斐林试剂由甲、乙液组成。甲液为硫酸铜溶液，乙液为氢氧化钠与酒石酸钾钠溶液。寻常甲、乙液分别贮存，测定时甲、乙液等体积混合。混合时，硫酸铜与氢氧化钠反响，生成氢氧化铜沉淀：2NaOH+CuSO=Cu(OH)↓+NaSO4 2 2 4所生成的氢氧化铜沉淀与酒石酸钾钠反响，生成酒石酸钾钠铜络合物，使氢氧化铜溶解：COOKCHOHCOOKCHOCu(OH)+2COOH=Cu +2HO2COOCOONaCOONa酒石酸钾纳铜络合物中二价铜是一个氧化剂，能使复原糖中羰基氧化，而二价铜被复原生成一价的氧化亚铜沉淀：

COOKCHO

O COOKHC CHOH

COOH2 Cu+

(CHOH)

+2H

2

(CHOH)+4+

+Cu

2O↓COO 4 COOH 〔红色〕CHOH

CHOH2COONa 2 COONa过量一滴复原糖马上使次甲基蓝复原，溶液蓝色消逝以示终点：OHC(CHOH)4CH2OH

+(CH

3)2

NN S〔蓝色〕

N+〔CH3〕2Cl-COOH(CHOH)4 +

HNHNS N(CH )试剂斐林试剂

CH2OH

3)2N

32〔无色〕69.3克硫酸铜(CuSO4·15H2O)，用水溶解并稀释至1000毫升，如有不溶物可用滤纸过滤。346克酒石酸钾钠，1001000毫升。2％盐酸溶液4.595.5毫升水稀释。20％盐酸溶液2080毫开水中。20％氢氧化钠溶液200克氢氧化钠，用水溶解并稀释至1000毫升。1％次甲基蓝溶液1100毫升水，加热溶解，贮存于棕色瓶中。0.2％标准葡萄糖溶液准确称取2预先于100~l05毫升。仪器与设备三角瓶容量瓶分析天平枯燥器电热恒温枯燥箱滴定管称量瓶移液管pH试纸试验电炉小铜锅测定步骤试样水解粗淀粉测定中试样水解：准确称取试样1.5~2250毫升三角瓶中。加l002%盐酸(1米)，于沸水浴中回3小时(2-1)20％氢氧化钠溶液中和至中性或微酸性(pH试纸试验)。滤纸过滤滤液用500毫升容量瓶接收，用水充分洗搽残渣，然后用水定容至刻度，摇匀，为供试糖液。斐林试剂的校正吸取斐林试剂甲、乙液各5毫升，置入250毫升三角瓶中，加20毫升水，并从滴定管中参与约240.2％标准葡萄糖溶液(0.21毫升以内)，摇2210.22％标准葡萄糖溶液滴定至蓝色消逝，此滴定操作需在1分钟内完成。总耗糖量为v毫升。校正值的计算：

2-1水解装置10毫升斐林试剂相当的葡萄糖克数(F)，F=CV式中 C：标准葡萄糖溶液浓度(g/ml)再从斐林试剂糖量表(2-1)查得V毫升时相当的葡萄糖克数(F0)，斐林试剂校正值f为：fFF0

CVF0定糖吸取斐林试剂甲、乙液各5毫升，置入250毫升三角瓶中，加20毫升水，并从滴定管中预先参与适量的水解糖液(其量应把握在后滴定时消耗水解糖液在1毫升以内)，摇匀，于电炉上加热至沸，2分钟。加21％次甲基蓝溶液，连续用水解糖液滴定至蓝色消逝，此滴定操作需在1分钟内完成。计算从附表2-1查得10100毫升水解糖液中所含葡萄糖量〔，则1毫升水解糖液中含葡萄糖量为G/10，再乘以斐林试剂校正值，即为1实际含葡萄糖量：Gf100

(g)粗淀粉〔%〕 Gf50010.9100%100 W式中 500：试样稀释体积〔ml〕W：试样重量〔g〕0.9：葡萄糖与淀粉的换算系数参考书〔1〕天津轻工业学院等《工业发酵分析，轻工业出版社，1980年附表1-1 斐林试剂糖量表消耗糖液相当葡萄100毫升糖液中消耗糖液相当葡萄100毫升糖液中体积糖量所含葡萄糖的量体积糖量所含葡萄糖的量(毫升)(毫克)(毫克)(毫升)(毫克)(毫克)1549.13273350.3152.41649.23073450.3148.01749.32893550.4143.91849.32743650.4140.01949.42603750.5136.42049.5247.43850.5132.92149.5235.83950.6129.62249.6225.54050.6126.52349.7216.14150.7123.62449.8207.44250.7120.82549.8199.34350.7118.12649.9191.84450.8115.52749.9184.94550.9113.02850.0178.54650.9110.62950.0172.54751.0108.43050.1167.04851.0106.23150.2161.84951.0104.13250.2156.95051.1102.2三复原糖的测定原理原糖的测定承受快速法。其反响与粗淀粉测定相像，不同点为斐林试剂甲液中硫酸铜量较小，(黄血盐)，使红色氧化亚铜沉淀生成可溶性的复盐，反响终点更为明显。CuO+KFe(CN)+H2O=KCuFe(CN)+2KOH2 4 6 2 2 6(淡黄色)试剂斐林试剂35g硫酸铜，0.05g1000ml。117g酒石酸钾钠，126.4g氢氧化钠，9.4g1000ml。0.1%标准葡萄糖溶液1.0000g95~105℃烘干的无水葡萄糖，用少量水溶解，参与5ml盐酸，用蒸馏水定容至1000ml，摇匀。仪器与设备三角瓶容量瓶分析天平枯燥器电热恒温枯燥箱滴定管称量瓶移液管电炉测定步骤斐林试剂的标定吸取斐林试剂甲、乙液各5毫升，置入250毫升三角瓶中，加10毫升水，并从滴定管中预先参与约200.1%标准葡萄糖溶液(0.1%1毫升以内)电炉上加热至沸，马上以4~510.1%标准葡萄糖溶液滴定至蓝色消逝，此滴定1分钟内完成，总耗糖量为V0毫升。定糖5250毫升三角瓶中，参与V1毫升试样稀释液(含5~15毫克)0.1%V2毫升。5250V1毫升试样稀释液和(V2-1)毫升0.1%标准葡萄糖溶液，补加[(V0+10)-(V1+V2)]毫升水，摇匀，以下同标定时操作，总耗糖量为V毫升。重复测定两次，取总消耗标准葡萄糖液体积的平均值Vml。计算复原糖〔以葡萄糖计0

Cn

1100%V1式中 V0：斐林试剂标定值(毫升)V：斐林试剂测定值(毫升)C：标准葡萄糖溶液浓度(克/毫升)n：试样稀释倍数v1：所取试样稀释液体积(毫升)说明滴定速度、三角瓶壁厚度和热源的稳定程度等，对测定周密度影响很大。平行测定的滴定毫升数0.1ml，故在标定、预备、正式测定过程中，试验条件应力求全都。滴定过程应当始终保持在微沸状态下进展。沸腾后连续滴定至终点的毫升数应把握在0.5~lml内，否则应重测定。1%左右为宜。滴定至终点蓝色褪去之后，就不应再滴定，因四甲基蓝指示剂被复原褪色后，当接触空气时，又会被氧化重现篮色。斐林溶液与复原糖之间的反响因受溶液碱性、加热湿度和时间以及副反响等影响，而没有严格的定量关系，不能由当量定律来求出试样中复原糖的含量，只熊依据在一样试验条件下消耗相应的标准复原糖量或由严格一样的试验条件下得出的复原糖检索表上查得相应的复原糖量来进展计算。所以用廉-爱农法定糖时，必需先用相应的标准复原糖标定斐林溶液。参考书天津轻工业学院等1980年玉米淀粉液化及糖化试验目的及要求要求学生把握用酶法从淀粉原料到水解糖的制备原理及方法。把握粗淀粉含量和复原糖的化学测定方法。试验原理发酵过程中，有些微生物不能直接利用淀粉，因此，当以淀粉为原料时，必需先将淀粉水解成葡萄糖，才能供发酵使用。一般将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，所制得的糖液称为淀粉水解糖。发酵生产中，淀粉水解糖液的质量，与生产菌的生长速度及产物的积存直接相关。可以用来制备淀粉水解糖的原料主要有薯类(木薯、甘薯)淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、大米淀粉等，依据原料淀粉的性质及承受的水解催化剂的不同，水解淀粉为葡萄糖的方法可分为酸解法、酸酶结合法和酶解法。试验室中常承受酶解法制备淀粉水解糖。酶解法是指利用淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖的过程。酶解法制葡萄糖可分为两步：第l步是利用α-淀粉酶将淀粉液化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加，这个过程称为液化；第2步是利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解，转变为葡萄糖的过程，在生产上称为糖化。淀粉的液化和糖化都是在酶的作用下进展的，故也称为双酶水解法。酶法液化原理淀粉的酶法液化是以α-淀粉酶为催化剂，该酶作用于淀粉的α-1,4糖苷键，从内部随机地水解α-淀粉酶的作用后，其碘色反响发生如下变化：蓝→紫→红→浅红→不显色(即碘原色)。酶法液化以生产工艺不同分为间歇法，半连续和连续式；液化设备有：管式、罐式、喷射式。加酶方法有：一次加酶、二次加酶、三次加酶。依据酶制剂的耐温性分为中温酶法、高温酶法、或中温酶和高温酶混合法。本试验承受：高温酶法，间歇式，罐式，二次加酶法。酶法糖化原理淀粉的糖化是以糖化酶为催化剂，该酶从非复原末端以葡萄糖为单位顺次分解淀粉的α-1，4糖苷键或α-1，6糖苷键。由于是从链的一端渐渐地一个个地切断为葡萄糖，所以称为外切淀粉酶。淀粉糖化的理论收率：由于在糖化过程中，水参与反响，故糖化的理论收率为111.1％。〔C6H10O5)n+H2O nC6H12O6162 18 180淀粉糖化实际收率：实际收率的计算公式：收率糖液量(L糖液葡萄糖含量(%)100%投入淀粉量原料中纯淀粉含量淀粉转化率：淀粉-葡萄糖转化率是指100份淀粉中有多少份淀粉被转化为葡萄糖。淀粉转化率的计算：转化率 糖液量(L)糖液葡萄糖含量(%) 100%投入淀粉量原料中纯淀粉含量1.11DE值：用DE值表示淀粉水解的程度或糖化程度。糖化液中复原性糖以葡萄糖计，占干物质的百分比称为DE值。DE值计算：DE值复原糖含量〔%〕100%干物质含量〔%〕复原糖用裴林氏法或碘量法测定，浓度表示：葡萄糖g/100ml糖液；干物质用阿贝折光仪测定，浓度表示：干物质g/100g糖液。影响DE值的因素：糖化时间：最初糖化时，糖化速度快，DE24h后，当DE90％以上时，糖化速度显著放慢。液化DE值与糖化DE值的关系：液化程度应把握适当，太低或太高均不利。缘由是液化程度低，则粘度大，难操作；同时，由于液化程度低，底物分子少，水解时机少，影响糖化速度；液化程度低，易发生老化；但液化超过确定程度，则不利于糖化酶与糊精生成络合构造，影响催化效率，造成糖化液的最终DE值低。故DEDEDE值应把握在12-18％。酶制剂用量与糖液DE值的关系：糖化时间与糖化酶用量关系表糖化时间〔h〕68101624324872糖化酶用量〔U/g淀粉〕480400320240180150120100为加快糖化速度，可以提高酶用量，缩短糖化时间。但酶用量太高，反而使复合反响严峻，最终导致葡萄糖值降低。在实际生产中，应充分利用糖化罐的容量，尽量延长糖化时间，削减糖化酶用量。糖化酶参考用量：液化DE1733％，60℃，pH4.5240U/g绝干淀粉。糖16h。试验仪器、设备和材料〔1〕25升罐小型板框过滤机压滤烘箱水桶量筒分光光度计水浴锅滴定管电炉白瓷板三角瓶阿贝折光仪玉米粉高温α-淀粉酶糖化酶pH试纸试验步骤淀粉的液化配制3％的淀粉乳〔按15升配制，调整pH值至6.对固形物0.％酶(12-20U/g淀粉)，在猛烈搅拌下，先加热至7215min9030min，以到达所需的液化程度(DE值：15-18％)，碘反响呈棕红色〔淀粉受到α-淀粉酶的作用后，遇碘呈色125-8min，以分散蛋白质，改进过滤。淀粉的糖化pH调至4.2-4.560℃。参与糖化酶，60℃pH调至4.8-5.0，同时，将料液加热至8020min60-70℃，开头过滤。过滤在发酵罐内将料液冷却至60-70℃；洗净板框过滤机，装好滤布；接好板框压滤机的管道；泵料过滤；热水洗涤(60-70℃)；空气吹干；过滤完毕后，洗净过滤机及有关设备。量取糖液体积；取样分析复原糖浓度。试验分析工程和方法淀粉原料含水量的测定(参见试验一)；淀粉原料中粗淀粉含量的测定(参见试验二)；测定液化反响终点(碘反响)；糖化终点测定(无水乙醇检验)；复原糖的测定〔参见试验三。数据处理在具体记录试验数据的根底上完成试验报告。计算淀粉转化率。试验结果和争论糖化酶用量及糖化时间对糖化效果的影响；液化和糖化时温度及pH对试验效果的影响。主要参考书及赉料1989。天津轻工业学院等1980。试验报告书写要求其次级标题题目第三级标题题目1、标题层次例。123.2.2.3依据实际需要选择。层次要求统一，但假设节下内容无需列条的，可直列款、项。层次用到哪一层次视需要而定。标题书写：各层标题均单独占行书写。第一级标题〔章〕用小3号宋体字加粗、居中；其次级标题〔节〕用小4号黑体字、居左顶格书写；4号宋体字、居左顶格书写。正文与参考文献正文用小4号宋体字；图表字号承受5号宋体字。2、标点符号毕业设计〔论文〕中的标点符号应按闻出版署公布的“标点符号用法”使用。3、引用文献5“„成果[1]”。当提及的参考文献为文中直接说明时，其序号应当用小4号字与正文排齐，如“由文献[2,6~8]可知”。不得将引用文献标示置于各级标题处。4、名词、名称科技名词术语及设备、元件的名称，应承受国家标准或部颁标准中规定的术语或名名词或名词应在适当位置加以说明或注解。很熟知的外国人名〔如牛顿、达尔文、马克思等〕可按通常标准译法写译名。5、量和单位量和单位必需承受中华人民共和国的国家标准GB3100～GB3102-93。非物理量的/台、万元/kmt•km等。6、外文字母的正、斜体用法GB7159-87的规定，即物理量符号、物理常量、变量符号用斜体。计量单位等符号均用正体。7、数字〔论文一般不用阿拉伯数字，如“八颗小行星”、“三力作用于一点”，不宜写成“8颗小行31120人”。8、注解毕业设计〔论文〕中有个别名词或状况需要解释时，可加注说明，注解可用页末注〔将注文放在加注页的下端〕或篇末注〔将全部注文集中在文章末尾〕，而不行行中注〔夹在正文中的注〕。9、公式编号之间不加虚线。10、插表插表的表序一般按章编排，如第一章第一个插表的序号为“表1-1”等。表序与表5号宋体字居中书写。上角，加圆括号。表中数据应正确无误，书写清楚。数字空缺的格内加“－”字线〔2