专题实验5——乙醇的生物合成及其应用

专题实验5——乙醇的生物合成及其应用

乙醇是无色、透明、易挥发的液体，与水可以混溶，也是非常好的有机溶剂，在染料，香料，医药等工业中应用广泛，可用作溶剂、防腐剂、消毒剂（70%～75%的乙醇）、燃料等。

乙醇是酒的主要成分，可以饮用。少量乙醇有兴奋神经的作用，大量乙醇有麻醉作用，可使人体中毒，甚至死亡。

早在我国古代就已发明了从淀粉发酵制酒的方法，直到现在仍然是生产乙醇的重要方法。淀粉发酵后的发酵液经蒸馏可制得白酒；经分馏可得到95.5%的工业乙醇；经简单加工可制成固体酒精；无水乙醇可以用其它方法连续处理得到；无水乙醇的纯度可用测折光率鉴定；以无水乙醇为原料可合成乙酸乙酯；进一步可合成乙酰乙酸乙酯。

实验72 白酒的酿造和工业酒精的制备

一、实验目的

1. 了解酿酒的原理，学习酿酒的方法，掌握白酒酒精度的测定方法；

2. 掌握用白酒制工业酒精的原理和方法；

3. 巩固蒸馏、分馏、测密度和酒精度等多种基本操作。

二、实验原理

1. 酿酒原理

主反应

淀粉（米）

曲或酒饼

nC 6H 12O 6（糖化）

nC 6H 12O 6

酵母菌2C 2H 5OH CO 22+(发酵） 发酵最适宜温度为28-30℃.

主要副反应 C 6H 12O 6

酵母菌有氧时+6O 26CO 26H 2O

+

酒药，也称（曲，酒饼），是一种保存微生物的固体培养基。在干燥条件下微生物处于休眠状态，活性可保持不变，制曲酿酒技术是我国独特的创举和发明。我国的曲药是糖化和发酵同时进行的，曲药中富含曲霉、酵母菌和少量细菌等多种微生物。曲霉能分泌大量淀粉酶，使淀粉糖化和液化，为下一步的发酵作好物质准备；酵母菌产生酒化酶，使糖发酵产酒；发酵条件控制得好、消毒严格，可避免细菌的大量繁殖，防止酒酸败。造成酸败的主要菌是乳酸菌和醋酸菌。

由于酵母菌在高浓度酒精下不能继续发酵，所得到的酒醪或酒液酒精浓度一般不会超过20%。发

酵成熟的酒醅经蒸馏，把酒醅中的酒精、水、高级醇、酸类等有效成分蒸发为酒汽，酒汽经冷凝，收集即得一定浓度的白酒（实际中酒头部分往往单独贮存，用于勾兑）。白酒再经过分馏可提高酒精浓度即得工业酒精。

2. 分离原理

三、实验用品

实验装置

1. 蒸馏装置（见图1-32）

2. 分馏装置（见图1-34）

药品米饭，酒曲

四、实验步骤

1．米饭用饭盒盛取半斤米饭，质量要求外观蒸透，熟而不粘，内无生心即可。

2．冷却用扬渣或晾渣的方法，使米饭迅速冷却，使之达到微生物适宜生长的温度，若气温在5～10℃时，品温应降至30～32℃，若气温在10～15℃时，品温应降至25～28℃，夏季要降至品温不再下降为止。扬渣或晾渣同时还可起到挥发杂味、吸收氧气等作用。

3．拌醅扬渣之后，拌入酒曲并迅速搅拌均匀。酒曲的用量视其糖化力的高低而定，一般为酿酒主料的8～10% 。为了利于酶促反应的正常进行，在拌醅时应加适量清凉水（工厂称加浆），控制入池时醅的水分含量为58～62%。

4．入窖发酵均匀拌入酒曲后把饭扒平，从饭的中央挖一小井，盖好缸盖，保温发酵。约24小时（夏天气温高时间短，冬天气温低时间长些）后，启开缸盖，这时可闻到酒香味，饭层高度下降，小井中涌出香气四溢的酒液，谓之酒娘。继用杓子翻动酒娘糟，再盖上缸盖，2～3天后，注入无菌水（凉开水）约200mL，浸泡酒娘槽2～3天。

5．蒸馏制白酒

把酒醅转入250mL园底烧瓶中，装上蒸馏装置，加热蒸出大部分液体，馏出液即为白酒。蒸馏过程中每蒸出10mL（可用量筒作接液瓶）馏出液称重，计算密度，再查表得酒精度（体积百分数），至酒精度低于30%时即可停止蒸馏，分别记录白酒的量及其对应的酒精度。同时记录每蒸出10mL馏出液的温度变化值。

6．工业酒精制备

记录整个过程的温度变化及制得工业酒精总量并测量其密度，换算成乙醇的含量（质量百分数），计算回收率。

五、注意事项

1．入窖时醅料品温应在18 – 20 ℃（夏季不超过26℃），入窖的醅料既不能压的紧，也不能过松。

2．发酵过程主要是掌握品温，并随时分析醅料水分、酸度、酒量、淀粉残留量的变化。发酵时间的长短，根据各种因素来确定，有3 - 5天不等。一般当窖内品温上升至36 - 37 ℃时，即可结束发酵。

3．通常在入缸后，夏天为16 – 20 h，冬天需24h。品温至34 - 37 ℃，这时可闻到香味，饭层高度下降，并有糖化液流入穴内，糖化率达到70%—80%。这时应立即加水。若过早加水，则由于酶系形成不充分，会影响出酒率：如果延长培菌糖化时间，则出酒率也较低。且成品酒酸度过高而风味差。

4．发酵好坏可用“黄水”判断：

黄水现酸味：说明温度过高。收率抵。

黄水现甜味：发酵不完全，收率低。

黄水现苦味：说明曲量太大，用水不足，卫生差，收率低。

黄水现馊味：卫生差，质量差。

黄水现涩味：糖化发酵好的标志，这种母糟产酒质量好，出酒率高。

5．酿酒过程关键是干净.杀菌消毒重要,不然可能酿成醋。

思考题

1．蒸馏和分馏有什么异同？

2.为什么不能用蒸馏的方法制备工业酒精？

3.通常白酒中乙醇的含量用什么浓度表示？工业酒精中乙醇的含量又用什么浓度表示？

注释此方法测定的密度精度不高，若要测得高精度的密度可用比重瓶法。见化学实验基本操作技术：密度的测定。

实验73 无水乙醇的制备

一、实验目的

1. 学习实验室用氧化钙制备无水乙醇的方法；

2. 掌握无水回流、无水蒸馏等常规无水操作；

3. 了解常用有机溶剂的纯化方法和检验方法。

二、实验原理

通过蒸馏或分馏得到的工业酒精是乙醇和水形成的恒沸混合物，其沸点78.8 ℃、约含95 %的乙醇，其中5 %的水，只能通过化学法或物理吸附方法（如分子筛法或阳离子交换树脂脱水法）除去。

本实验采用化学方法（氧化钙法）：用氧化钙与95 %工业酒精中的水反应从而脱去水，通过无水蒸馏操作制得无水乙醇。

Ca(OH)2

CaO +H2O

无水CuSO4法

无水乙醇检验方法：干燥KMnO4法

测折光率

三、实验用品

实验装置

1. 带干燥管的回流装置（见图1-6 c)