果酒发酵装置的设计

Ⅰ 人教版选修1《果酒的制作》和《腐乳的制作》实验方法及步骤

果酒制作的实验流程图：
挑选葡萄－－冲洗－－榨汁－－酒精发酵（形成果酒）－－醋酸发酵（形成果醋）

俗语“无酒不成席”、“开门五件事、油盐酱醋茶”。酒和醋是人们日常生活离不开的传统发酵产品。

1．基础知识

1．1 果酒制作原理

（1）利用的微生物是酵母菌，其异化作用类型是兼性厌氧型，明确酵母菌发酵的反应式：①有氧条件：

②无氧条件：

（2）影响酒精发酵的主要环境条件有温度、氧气和pH。

①酒精发酵是一般将温度控制在18～25℃范围内，在20℃时最适宜。

②酒精发酵过程中，要保持缺氧、酸性环境。

〖思考1〗为什么在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”？

“通气”的目的是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖 。

“密封”的目的是使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精 。

〖思考2〗酒精发酵过程中发生“先来水后来酒”现象，其原因是什么？

酵母菌首先进行有氧呼吸产生了水，然后进行无氧呼吸才产生酒精。

〖思考3〗葡萄酒呈现深红色的原因？

在发酵过程中葡萄皮的色素进入到发酵液中。

〖思考4〗酵母菌是如何进行生殖的？

酵母菌在环境适宜时进行出芽生殖，环境不适宜时产生孢子进入休眠状态。

1．2 果醋制作原理

（1）利用的微生物是醋酸菌 ，其异化作用类型是需氧型。在氧气和糖源都充足时，降糖分解形成醋酸；当缺少糖源时可将乙醇转变成乙醛，并进一步转变成醋酸。明确醋酸发酵的反应式。

（2）醋酸发酵的最适宜温度为 30～35 ℃。

〖思考5〗影响醋酸发酵的环境因素还有哪些？氧气和pH。

〖思考6〗醋瓶子、未喝干的啤酒瓶子放置久了，在醋和啤酒表面形成一层“白膜”。它是怎样形成的？醋酸菌大量繁殖形成的。

2．实验设计

2．1 实验流程

〖思考7〗酒精发酵和醋酸发酵的区别和联系：

2．2 设计发酵装置：根据图1－4a、4b回答

（1）在酒精发酵过程中，每隔一段时间（12h）拧松瓶盖或打开排气口，其原因是什么？

在发酵过程中产生CO2 ，防止瓶内气压过高引起爆裂。

（2）在醋酸发酵过程中，需要注意什么？

要持续向发酵液中补充氧气。

（3）在图1－4b装置中：

①充气口的作用是在 醋酸 发酵中补充氧气；

②排气口的作用是在发酵中排出 CO2或残余气体 ；

③出料口的作用是便于 取样检查和放出发酵液 ；

④排气口胶管长而弯曲的作用是防止 防止空气中杂菌感染 。

3．发酵操作

3．1材料选择和处理

选择新鲜优质的葡萄，然后依次冲洗、除去枝梗和榨汁。

〖思考9〗先冲洗后去枝梗的目的是什么？ 防止杂菌感染 。

3．2 防止发酵液被污染

为防止发酵液被杂菌污染，实验中所用的 榨汁机 、 发酵装置 等器械进行消毒，并使发酵装置处于 封闭 状态。

〖思考10〗在实际生产中，还要对发酵液进行煮沸处理，其目的是什么？

消灭发酵液中的杂菌 。

3．3 控制发酵条件

（1）发酵液装瓶后保持 1/3 的剩余空间。

（2）酒精发酵的温度要控制在 18～25℃ 范围内，发酵时间控制在 10～12 天左右。

（3）醋酸发酵的温度要控制在 30～35℃范围内，发酵时间控制在 7～8 天左右，并保持不断 充气 。

〖思考11〗在发酵液装瓶后问什么要保持1/3的剩余空间？

暂时存储发酵产生的CO2，起到缓冲作用。

〖思考12〗在醋酸发酵过程中需要向发酵液中补充氧气，你认为最经济实用的方法是向发酵液中通入 无菌空气 。

4．结果分析与评价

4．1实验现象：

发酵

酒精发酵

醋酸发酵

气味和味道

气泡和泡沫

发酵液颜色

混浊

混浊，液面形成白色菌膜

4．2 检验：

酒精发酵后是否有究竟产生，可用 重铬酸钾 来检验。

（1）原理：在酸性条件下 重铬酸钾与酒精反应呈灰绿色。

【补充】为了控制和了解发酵进程，不断进行取样检查，其中检查的项目有原料浓度、产物浓度、发酵菌含量、溶氧量和pH等。

（2）方法：（填表，注意对照原则）

5、相关链接

为了提高果酒和果醋的产量和品质，抑制其他微生物的生长，还应直接向发酵液中加入人工培养的优良菌种 。

腐乳的制作

实验原理：豆腐中的蛋白质和脂肪经微生物分解为小分子肽，氨基酸和甘油、脂肪酸等，再经加工腌制成为腐乳，其主要生产过程离不开微生物的发酵。
试验材料与用具：豆腐块、小刀、电热干燥箱、干粽叶（或干稻草）、培养皿、恒温箱、盐、烧杯、米酒、糖、香辛料（如胡椒、花椒、八角、茴香、桂皮、姜、辣椒等），酒精灯、腐乳瓶
n1、把豆腐块切成3×3×1cm的若干块。所用豆腐的含水量应为70％左右，水分过多则腐乳不易成形。
n2、将豆腐块平放在铺有干粽叶的盘内，粽叶可以提供菌种，并能起到保温的作用。每块豆腐等距离排放，周围留有一定的空隙。豆腐上面再铺上干净的粽叶。气候干燥时，将平盘用保鲜膜包裹，但不要封严，以免湿度太高，不利于毛霉的生长。
n3、将平盘放入温度保持在15～18℃的地方。大约5天后豆腐表面丛生直立菌丝。
n4、当毛霉生长旺盛并呈淡黄色时，去除铺在上面的粽叶，使豆腐块的热量和水分能够迅速散去，同时散去霉味，需时36h以上。
n5、当豆腐凉透后，将豆腐间连接在一起的菌丝拉断，并整齐排列在容器内，准备腌制。
n6、长满毛霉的豆腐块（毛坯）与盐的质量分数比为5：1。将培养毛坯时靠近平盘没长直立菌丝的一面统一朝向玻璃瓶边，将毛坯分层盘立摆放在容器中。分层加盐，并随层加高而增加盐量，在瓶口表面铺盐厚些，以防止杂菌从瓶口进入。约腌制8天。
n7、将米酒和糖，按口味不同而配以各种香辛料混合制成卤汤。卤汤酒精含量控制在12％左右为宜。
n8、将腐乳瓶刷干净后，用高压锅在100℃蒸汽灭菌30min。将腐乳咸坯摆入瓶中，加入卤汤和辅料后，将瓶口用酒精灯加热灭菌，用油密封。需时六个月可以成熟。

Ⅱ 简单装置制作果酒后期的气体变化

（1）果酒制作是酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳的过程，故图甲装置中的充回气口在果酒制作过程答中应关闭，排气口排出的气体主要是二氧化碳．如果果汁中已含有醋酸菌，在果酒发酵旺盛时，醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸，因为果酒发酵是在缺氧环境中进行的，而醋酸菌是嗜氧菌，果酒发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长．
（2）葡萄汁为酵母菌、醋酸杆菌等微生物的生长提供的营养成分是水、无机盐、碳源、氮源．果酒发酵过程中二氧化碳越来越多，二氧化碳溶于水呈酸性，故发酵液pH会逐渐减小．
（3）图乙中都需要氧气参与的过程是③有氧呼吸的第二、第三阶段、④果醋发酵，只发生在酵母菌细胞的线粒体中的过程是③有氧呼吸的第二、第三阶段．
故答案为：
（1）关闭 二氧化碳 不能 果酒发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长，且醋酸菌发酵条件是氧气充足
（2）碳源、氮源 减小
（3）③④③

Ⅲ 下面是果酒和果醋制作的实验流程和某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。根据图示回答下列问题：

Ⅳ 下图是果酒和果醋制作的实验流程和某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。根据图示回答下列问题：

(1) CH 3 COOH+H 2 O (6)不能。答因为果酒发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长，且醋酸菌发酵条件是氧气充足 (7)18℃～25℃ 30℃～35℃

Ⅳ 下面是果酒和果醋制作的实验流程和某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。根据图示回答下列问题：

Ⅵ 果酒果醋发酵装置各部分作用

各部零件的作用:

• 充气口:在醋酸发酵时连接充气泵进行充气。注:充气管下端要插入发酵液液面以下进瓶底处。

• 排气口:在酒精发酵时用来排出按氧化碳。排气口要通一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染。注:排气管下端离发酵液液面要有一段距离，外部要弯曲，并尽量保证管口向下。

• 出料口:取样检测菌体数量或酒精、醋酸浓度，排放废料。

装置的使用:

使用该装置进行酒精发酵时，应关闭充气口；进行醋酸发酵时，应将充气口连接充气泵，通入氧气。

我们需要知道菌种的来源、菌种特点、发酵原理、影响其生长和繁殖的因素。

果酒的制作原理

• 酵母菌的来源：自然发酵的菌种主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌；工业发酵的菌种是人工接种的酵母菌。

• 菌种特点：酵母菌是单细胞真核生物，属于真菌，其代谢类型为异养兼性厌氧型。

果醋的制作原理

• 醋酸菌的来源:人工接种的醋酸菌。

• 菌种特点:醋酸菌是单细胞原核生物，属于细菌，其代谢类型为异养需氧型。

• 发酵原理:

(1)当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸:



4.影响醋酸菌生长和繁殖的因素:有温度(最适生长温度为30到35℃)、pH(生活在偏酸性的环境中)、氧气(醋酸菌对氧气的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气。也会引起出醋酸菌死亡。)

Ⅶ 下面是果酒和果醋醋作的实验流程和某同学设计的果酒和果醋的发酵装置．根据图示回答下列问题：（1）冲洗

（1）冲洗的主要目的是洗去浮尘；家庭制酒时用的菌种是野生型酵母菌，因此冲洗时不能反复内冲洗，以容防止菌种的流失．
（2）制作果酒时需要无氧环境，而制作果醋时需要有氧环境，因此图2装置中的充气口在果酒发酵时关闭，在果醋发酵时连接充气泵，并适时向内泵入空气（氧）．
（3）排气口在果酒发酵时排出的气体是由酵母菌产生的二氧化碳；在果醋发酵时排出的是剩余的空气、二氧化碳．
故答案为：
（1）洗去浮尘反复冲洗
（2）果酒发酵果醋发酵泵入空气（氧）
（3）酵母菌二氧化碳剩余的空气、二氧化碳

Ⅷ 图甲是可以用于果酒、果醋发酵的装置．发酵初期溶液中有气泡产生；中期可以闻到酒香；后期接种醋酸菌，酒

（1）果酒发酵所用微生物酵母菌是真核生物，果醋发酵所用微生物醋酸杆菌是原核生专物，故果酒和果醋发酵属的微生物最大区别是：酵母菌有核膜，而醋酸杆菌无核膜，故它们最大的区别就是有无核膜；
（2）发酵初期酵母菌进行无氧呼吸产生CO₂，加入醋酸菌后，由于醋酸菌是好氧型细菌和噬温菌，需向装置中不断通入无菌空气，所以开关1和开关2都需打开，同时提高环境温度；（3）通气口处放置过滤膜、排气口要浸没在水中，这样设计的目的是防止空气中微生物的污染．
（4）果酒发酵时产生的CO₂溶于水形成碳酸，使发酵液的pH下降，果醋发酵时产生醋酸，使pH迅速下降（因醋酸的酸性较碳酸的酸性强），故曲线②能反应出发酵过程中pH最可能的变化规律；
（5）酵母菌除了产生酒精和其他发酵产物外，还要利用葡萄糖用于自身的生长繁殖等代谢活动；葡萄糖在无氧条件下形成酒精的反应式为：C₆H₁₂O₆