微生物工程工艺原理实验讲义

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1、微生物工程工艺原理实验讲义实验一酒精连续发酵实验一、实验目的1.熟悉和了解连续发酵过程前发酵、主发酵、后发酵的酒精发酵动态。2.掌握酒精连续发酵过程中各种参数的变化规律。3.通过实验分析初步掌握酒精发酵的工艺技术。4.加强综合分析问题，解决问题和动手能力的训练和培养。二、实验原理酒精发酵一般采用间歇式和连续式两种工艺方法。间歇式发酵从接种至酒精发酵结束全过程均在一个发酵罐中完成。酵母菌种的生长和代谢是在糖分不断下降，酒精浓度不断增加的过程中进行的。这种情况会对酵母的生长代谢产生抑制作用，使酒精发酵率降低。连续发酵工艺可以克服间歇发酵的缺点和不足。特别是多级

2、连续发酵工艺，其发酵的每一阶段是在不同的发酵罐中进行，根据连续发酵的原理，对整个连续发酵系统中的每一个发酵罐来说，罐中的基质浓度，细胞浓度，酒精浓度，PH、发酵温度等因素都是稳定的。这样对酵母的生长代谢有利，其发酵能力增强，发酵率也相应提高。在酒精连续发酵系统中，一般前面两个发酵罐称为流加罐或酵母增殖罐，酵母菌和新鲜稀糖液先进入这两罐，然后自然流入下一罐，主要控制好稀糖液流加速度使发酵达到平衡。这样酵母菌在1#和2#发酵罐中生长和代谢都十分旺盛，使连续发酵系统一开始就处于主发酵阶段，大大缩短了发酵周期，与间歇发酵比较提高了设备利用率。根据连续发酵动力学原理

3、、酒精连续发酵服从于单分子反应定律，即糖的发酵速度常数可用下式表示：上式中：K——发酵速度常数t——发酵时间S0——发酵前醪液中的糖浓度S——发酵t时间后醪液中的糖浓度在连续发酵过程中，发酵时间可用下式表示：(小时)上式中：f——发酵醪的流速（米3/小时）v——发酵罐中所装醪液的体积（米3）发酵罐中醪液的体积是指酒精浓度达到最高值前所有罐中发酵醪的体积。例如有7个发酵罐组成的发酵系统，当测定第5号罐时酒精浓度已达到最高值，后两个罐已不再增加酒精浓度，应以1～5号的醪液总体积为计算依据，6～7号罐的醪液体积可不计算。在稳定状态下，连续发酵罐中菌体的比生长速率

4、为：22微生物工程工艺原理实验讲义式中：μ——比生长率，其余参数同前。发酵液的稀释度为：式中：D——发酵醪液稀释度，其余参数同前。一、实验装置本实验采用单浓度流加多级连续发酵工艺，实验装置采用多个小型发酵罐串连而成，发酵醪采用下部进料上部出料的流动方式，这样能减少发酵醪在罐中的短路现象，以保证发酵醪先进先出的工艺要求。其工艺流程图1如下：二、实验方法(一)酵母菌种的扩大培养原菌试管种à新鲜斜面试管活化培养à液体试管培养à大三角瓶培养à酒精连续发酵实验。1.原菌试管种选用糖密原料酒精发酵常用菌种有古巴I，古巴II，F396等菌种，可根据实际情况选用。22微生

5、物工程工艺原理实验讲义1.新鲜固体斜面培养基的配制固体斜面培养基用10BX的米曲汁或麦芽汁适量，加入2%的琼脂在电炉上煮溶，趁热分装试管，每支试管装液量约10ml，塞好棉塞以1kg/cm2的压力杀菌20分钟，取出放成斜面。接入原菌，置恒温箱内保湿30℃培养3～4天后放入冰箱备用。2.液体试管培养在试管中装入约10ml左右的米曲汁或麦芽汁，塞好棉塞以1kg/cm2的压力灭菌20分钟，取出冷却至30℃左右，接入新鲜斜面种，以30℃恒温培养24小时。3.菌种大三角瓶培养用三个500ml三角瓶分别装入加了营养盐的稀糖液约350ml（稀糖液浓度为18～22BX，PH

6、4.0～4.5）以1kg/cm2的压力灭菌20分钟，取出冷却至30℃，每个三角瓶接入2支液体试管菌种，以30℃恒温培养14～20小时。(一)酒精连续发酵1.发酵稀糖液的制备原糖密（85～90BX）à称取4000克à倒入桶中à加入、（NH4）2SO416克、浓H2SO416mlà稀释至55BX、PH4.5à静置澄清2～8小时à取上清液à加水稀释至18～22BXà加热至100℃à冷却备用。4.发酵条件及控制发酵稀糖浓度取18～22BX、发酵Ph4.0～4.5、糖液流加速度约0.8～1.2升/小时、酵母数控制在1.0～1.2亿/ml，发酵温度为30～32℃，发酵

7、时间约30小时，成熟醪含酒份约8%（V），残总糖控制为0.35%左右。一、分析检测项目及方法(一)发酵液PH值的测定PH值的测定可用仪器和试剂等方法进行。用仪器测定准确度较高，科研中常用，作为标准测定方法。用PH试纸测定虽不及仪器准确，但用法简便经济，基本能满足生产要求。两种测定方法如下：1.电位测定法（1）原理图2用玻璃电极测定PH值示意图如图2所示，当指示电极（玻璃电极）和参比电极（甘汞电极）浸在同一溶液中时，便形成一个完整电池。此时可准确测出该电池和电动势、此电动势的大小与溶液的PH值有直接关系。用玻璃电极测定溶液的PH值的基础在于：如果有一个传导的

8、玻璃薄膜介于两个具有不同PH22微生物工程工艺原理实验讲义值的溶液