果酒發酵裝置的設計

Ⅰ 人教版選修1《果酒的製作》和《腐乳的製作》實驗方法及步驟

果酒製作的實驗流程圖：
挑選葡萄－－沖洗－－榨汁－－酒精發酵（形成果酒）－－醋酸發酵（形成果醋）

俗語「無酒不成席」、「開門五件事、油鹽醬醋茶」。酒和醋是人們日常生活離不開的傳統發酵產品。

1．基礎知識

1．1 果酒製作原理

（1）利用的微生物是酵母菌，其異化作用類型是兼性厭氧型，明確酵母菌發酵的反應式：①有氧條件：

②無氧條件：

（2）影響酒精發酵的主要環境條件有溫度、氧氣和pH。

①酒精發酵是一般將溫度控制在18～25℃范圍內，在20℃時最適宜。

②酒精發酵過程中，要保持缺氧、酸性環境。

〖思考1〗為什麼在酒精發酵過程中往往「先通氣後密封」？

「通氣」的目的是使酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖 。

「密封」的目的是使酵母菌進行無氧呼吸產生酒精 。

〖思考2〗酒精發酵過程中發生「先來水後來酒」現象，其原因是什麼？

酵母菌首先進行有氧呼吸產生了水，然後進行無氧呼吸才產生酒精。

〖思考3〗葡萄酒呈現深紅色的原因？

在發酵過程中葡萄皮的色素進入到發酵液中。

〖思考4〗酵母菌是如何進行生殖的？

酵母菌在環境適宜時進行出芽生殖，環境不適宜時產生孢子進入休眠狀態。

1．2 果醋製作原理

（1）利用的微生物是醋酸菌 ，其異化作用類型是需氧型。在氧氣和糖源都充足時，降糖分解形成醋酸；當缺少糖源時可將乙醇轉變成乙醛，並進一步轉變成醋酸。明確醋酸發酵的反應式。

（2）醋酸發酵的最適宜溫度為 30～35 ℃。

〖思考5〗影響醋酸發酵的環境因素還有哪些？氧氣和pH。

〖思考6〗醋瓶子、未喝乾的啤酒瓶子放置久了，在醋和啤酒表面形成一層「白膜」。它是怎樣形成的？醋酸菌大量繁殖形成的。

2．實驗設計

2．1 實驗流程

〖思考7〗酒精發酵和醋酸發酵的區別和聯系：

2．2 設計發酵裝置：根據圖1－4a、4b回答

（1）在酒精發酵過程中，每隔一段時間（12h）擰松瓶蓋或打開排氣口，其原因是什麼？

在發酵過程中產生CO2 ，防止瓶內氣壓過高引起爆裂。

（2）在醋酸發酵過程中，需要注意什麼？

要持續向發酵液中補充氧氣。

（3）在圖1－4b裝置中：

①充氣口的作用是在 醋酸 發酵中補充氧氣；

②排氣口的作用是在發酵中排出 CO2或殘余氣體 ；

③出料口的作用是便於 取樣檢查和放出發酵液 ；

④排氣口膠管長而彎曲的作用是防止 防止空氣中雜菌感染 。

3．發酵操作

3．1材料選擇和處理

選擇新鮮優質的葡萄，然後依次沖洗、除去枝梗和榨汁。

〖思考9〗先沖洗後去枝梗的目的是什麼？ 防止雜菌感染 。

3．2 防止發酵液被污染

為防止發酵液被雜菌污染，實驗中所用的 榨汁機 、 發酵裝置 等器械進行消毒，並使發酵裝置處於 封閉 狀態。

〖思考10〗在實際生產中，還要對發酵液進行煮沸處理，其目的是什麼？

消滅發酵液中的雜菌 。

3．3 控制發酵條件

（1）發酵液裝瓶後保持 1/3 的剩餘空間。

（2）酒精發酵的溫度要控制在 18～25℃ 范圍內，發酵時間控制在 10～12 天左右。

（3）醋酸發酵的溫度要控制在 30～35℃范圍內，發酵時間控制在 7～8 天左右，並保持不斷 充氣 。

〖思考11〗在發酵液裝瓶後問什麼要保持1/3的剩餘空間？

暫時存儲發酵產生的CO2，起到緩沖作用。

〖思考12〗在醋酸發酵過程中需要向發酵液中補充氧氣，你認為最經濟實用的方法是向發酵液中通入 無菌空氣 。

4．結果分析與評價

4．1實驗現象：

發酵

酒精發酵

醋酸發酵

氣味和味道

氣泡和泡沫

發酵液顏色

混濁

混濁，液面形成白色菌膜

4．2 檢驗：

酒精發酵後是否有究竟產生，可用 重鉻酸鉀 來檢驗。

（1）原理：在酸性條件下 重鉻酸鉀與酒精反應呈灰綠色。

【補充】為了控制和了解發酵進程，不斷進行取樣檢查，其中檢查的項目有原料濃度、產物濃度、發酵菌含量、溶氧量和pH等。

（2）方法：（填表，注意對照原則）

5、相關鏈接

為了提高果酒和果醋的產量和品質，抑制其他微生物的生長，還應直接向發酵液中加入人工培養的優良菌種 。

腐乳的製作

實驗原理：豆腐中的蛋白質和脂肪經微生物分解為小分子肽，氨基酸和甘油、脂肪酸等，再經加工腌製成為腐乳，其主要生產過程離不開微生物的發酵。
試驗材料與用具：豆腐塊、小刀、電熱乾燥箱、干粽葉（或干稻草）、培養皿、恆溫箱、鹽、燒杯、米酒、糖、香辛料（如胡椒、花椒、八角、茴香、桂皮、姜、辣椒等），酒精燈、腐乳瓶
n1、把豆腐塊切成3×3×1cm的若干塊。所用豆腐的含水量應為70％左右，水分過多則腐乳不易成形。
n2、將豆腐塊平放在鋪有干粽葉的盤內，粽葉可以提供菌種，並能起到保溫的作用。每塊豆腐等距離排放，周圍留有一定的空隙。豆腐上面再鋪上干凈的粽葉。氣候乾燥時，將平盤用保鮮膜包裹，但不要封嚴，以免濕度太高，不利於毛霉的生長。
n3、將平盤放入溫度保持在15～18℃的地方。大約5天後豆腐表面叢生直立菌絲。
n4、當毛霉生長旺盛並呈淡黃色時，去除鋪在上面的粽葉，使豆腐塊的熱量和水分能夠迅速散去，同時散去霉味，需時36h以上。
n5、當豆腐涼透後，將豆腐間連接在一起的菌絲拉斷，並整齊排列在容器內，准備腌制。
n6、長滿毛霉的豆腐塊（毛坯）與鹽的質量分數比為5：1。將培養毛坯時靠近平盤沒長直立菌絲的一面統一朝向玻璃瓶邊，將毛坯分層盤立擺放在容器中。分層加鹽，並隨層加高而增加鹽量，在瓶口表面鋪鹽厚些，以防止雜菌從瓶口進入。約腌制8天。
n7、將米酒和糖，按口味不同而配以各種香辛料混合製成鹵湯。鹵湯酒精含量控制在12％左右為宜。
n8、將腐乳瓶刷干凈後，用高壓鍋在100℃蒸汽滅菌30min。將腐乳咸坯擺入瓶中，加入鹵湯和輔料後，將瓶口用酒精燈加熱滅菌，用油密封。需時六個月可以成熟。

Ⅱ 簡單裝置製作果酒後期的氣體變化

（1）果酒製作是酵母菌無氧呼吸產生酒精和二氧化碳的過程，故圖甲裝置中的充回氣口在果酒製作過程答中應關閉，排氣口排出的氣體主要是二氧化碳．如果果汁中已含有醋酸菌，在果酒發酵旺盛時，醋酸菌不能將果汁中的糖發酵為醋酸，因為果酒發酵是在缺氧環境中進行的，而醋酸菌是嗜氧菌，果酒發酵時的缺氧環境能抑制醋酸菌生長．
（2）葡萄汁為酵母菌、醋酸桿菌等微生物的生長提供的營養成分是水、無機鹽、碳源、氮源．果酒發酵過程中二氧化碳越來越多，二氧化碳溶於水呈酸性，故發酵液pH會逐漸減小．
（3）圖乙中都需要氧氣參與的過程是③有氧呼吸的第二、第三階段、④果醋發酵，只發生在酵母菌細胞的線粒體中的過程是③有氧呼吸的第二、第三階段．
故答案為：
（1）關閉 二氧化碳 不能 果酒發酵時的缺氧環境能抑制醋酸菌生長，且醋酸菌發酵條件是氧氣充足
（2）碳源、氮源 減小
（3）③④③

Ⅲ 下面是果酒和果醋製作的實驗流程和某同學設計的果酒和果醋的發酵裝置。根據圖示回答下列問題：

Ⅳ 下圖是果酒和果醋製作的實驗流程和某同學設計的果酒和果醋的發酵裝置。根據圖示回答下列問題：

(1) CH 3 COOH+H 2 O (6)不能。答因為果酒發酵時的缺氧環境能抑制醋酸菌生長，且醋酸菌發酵條件是氧氣充足 (7)18℃～25℃ 30℃～35℃

Ⅳ 下面是果酒和果醋製作的實驗流程和某同學設計的果酒和果醋的發酵裝置。根據圖示回答下列問題：

Ⅵ 果酒果醋發酵裝置各部分作用

各部零件的作用:

• 充氣口:在醋酸發酵時連接充氣泵進行充氣。注:充氣管下端要插入發酵液液面以下進瓶底處。

• 排氣口:在酒精發酵時用來排出按氧化碳。排氣口要通一個長而彎曲的膠管與瓶身連接，其目的是防止空氣中微生物的污染。注:排氣管下端離發酵液液面要有一段距離，外部要彎曲，並盡量保證管口向下。

• 出料口:取樣檢測菌體數量或酒精、醋酸濃度，排放廢料。

裝置的使用:

使用該裝置進行酒精發酵時，應關閉充氣口；進行醋酸發酵時，應將充氣口連接充氣泵，通入氧氣。

我們需要知道菌種的來源、菌種特點、發酵原理、影響其生長和繁殖的因素。

果酒的製作原理

• 酵母菌的來源：自然發酵的菌種主要是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌；工業發酵的菌種是人工接種的酵母菌。

• 菌種特點：酵母菌是單細胞真核生物，屬於真菌，其代謝類型為異養兼性厭氧型。

果醋的製作原理

• 醋酸菌的來源:人工接種的醋酸菌。

• 菌種特點:醋酸菌是單細胞原核生物，屬於細菌，其代謝類型為異養需氧型。

• 發酵原理:

(1)當氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸:



4.影響醋酸菌生長和繁殖的因素:有溫度(最適生長溫度為30到35℃)、pH(生活在偏酸性的環境中)、氧氣(醋酸菌對氧氣的含量特別敏感，當進行深層發酵時，即使只是短時間中斷通入氧氣。也會引起出醋酸菌死亡。)

Ⅶ 下面是果酒和果醋醋作的實驗流程和某同學設計的果酒和果醋的發酵裝置．根據圖示回答下列問題：（1）沖洗

（1）沖洗的主要目的是洗去浮塵；家庭制酒時用的菌種是野生型酵母菌，因此沖洗時不能反復內沖洗，以容防止菌種的流失．
（2）製作果酒時需要無氧環境，而製作果醋時需要有氧環境，因此圖2裝置中的充氣口在果酒發酵時關閉，在果醋發酵時連接充氣泵，並適時向內泵入空氣（氧）．
（3）排氣口在果酒發酵時排出的氣體是由酵母菌產生的二氧化碳；在果醋發酵時排出的是剩餘的空氣、二氧化碳．
故答案為：
（1）洗去浮塵反復沖洗
（2）果酒發酵果醋發酵泵入空氣（氧）
（3）酵母菌二氧化碳剩餘的空氣、二氧化碳

Ⅷ 圖甲是可以用於果酒、果醋發酵的裝置．發酵初期溶液中有氣泡產生；中期可以聞到酒香；後期接種醋酸菌，酒

（1）果酒發酵所用微生物酵母菌是真核生物，果醋發酵所用微生物醋酸桿菌是原核生專物，故果酒和果醋發酵屬的微生物最大區別是：酵母菌有核膜，而醋酸桿菌無核膜，故它們最大的區別就是有無核膜；
（2）發酵初期酵母菌進行無氧呼吸產生CO₂，加入醋酸菌後，由於醋酸菌是好氧型細菌和噬溫菌，需向裝置中不斷通入無菌空氣，所以開關1和開關2都需打開，同時提高環境溫度；（3）通氣口處放置過濾膜、排氣口要浸沒在水中，這樣設計的目的是防止空氣中微生物的污染．
（4）果酒發酵時產生的CO₂溶於水形成碳酸，使發酵液的pH下降，果醋發酵時產生醋酸，使pH迅速下降（因醋酸的酸性較碳酸的酸性強），故曲線②能反應出發酵過程中pH最可能的變化規律；
（5）酵母菌除了產生酒精和其他發酵產物外，還要利用葡萄糖用於自身的生長繁殖等代謝活動；葡萄糖在無氧條件下形成酒精的反應式為：C₆H₁₂O₆