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正文內(nèi)容

發(fā)酵工藝及設(shè)備概論(編輯修改稿)

2024-09-15 11:55 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 中起重要作用 新型發(fā)酵工業(yè):年產(chǎn)量 115 萬噸;產(chǎn)值 150億;利稅 50億。釀酒工業(yè)(不包括酒精):年產(chǎn)量 2020 萬噸左右;產(chǎn)值 450 億;利稅 120 億。 2,科技進(jìn)步,技術(shù)水平提高 例如:糖化酶的發(fā)酵液酶活力由 7000u/ ml 提高至 3000040000u/ ml;味精和檸檬酸三個(gè)主要指標(biāo):產(chǎn)酸率、轉(zhuǎn)化率和提取率提高 5%左右。 3,積極開發(fā)新產(chǎn)品 特鮮味精;無水檸檬酸、檸檬酸鹽;高溫α 淀粉酶;纖維素酶;β 葡聚糖酶;異淀粉酶等酶制劑; L蘋果酸; L乳酸;衣康酸;黃原膠 。 功能性發(fā)酵制品 : r亞麻酸;冬蟲夏草;蘑菇、靈芝多糖 。 活性肽;紅曲色素 , 低聚異麥芽糖、果糖、半乳糖、木糖;海藻糖等等。 六、與國(guó)際先進(jìn)水平的差距 雖然我國(guó)發(fā)酵工業(yè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展,但 總體水平與先進(jìn)國(guó)家相比還是有較大差距,主要表現(xiàn)在: 1, 多數(shù)工廠規(guī)模小、效益低 味精生產(chǎn)萬噸以上產(chǎn)量的工廠有 17 家,其余都在萬噸以下,最大規(guī)模是周口蓮花味精集團(tuán)公司,年產(chǎn) 12 萬噸,其次是菱 花集團(tuán),年產(chǎn) 8 萬噸。發(fā)酵罐容量我國(guó)只有個(gè)別工廠在6060 立方米,而國(guó)外普遍在 500600 立方米以上。味精生產(chǎn)原料我國(guó)主要以淀粉為原料,成本相對(duì)比較高,噸產(chǎn)品制造成本比國(guó)外高 2020 元左右。日本勞動(dòng)生產(chǎn)率高,在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 1998 年味精生產(chǎn)企業(yè) 89 家,其中虧損 37 家,占 41%。 檸檬酸行業(yè)萬噸以上的工廠有六家,其余均在萬噸以下,最大規(guī)模是安徽豐原生化集團(tuán),年產(chǎn) 6 萬噸以上。 1998 年有 28 家生產(chǎn),虧損企業(yè) 12 家,占 42%。 酶制劑行業(yè)有 39 家,其中萬噸以上,銷售額 2020萬以上有 8 家,其余均 在萬噸以下。 2, 生產(chǎn)技術(shù)水平比較低 我國(guó)淀粉生產(chǎn)企業(yè)約 400 家,玉米淀粉原料干物收率平均在 90%左右,比國(guó)外低 5%8%,多數(shù)工廠付產(chǎn)品回收利用較差。 味精和檸檬酸三率與國(guó)外先進(jìn)水平比也有差距,我國(guó)味精主要以淀粉為原料,其產(chǎn)酸率、轉(zhuǎn)化率、提取收率與國(guó)外比較,如: 產(chǎn)酸率 轉(zhuǎn)化率 提取收率 國(guó)內(nèi) (平均 ) 國(guó)外 12%以上 5560% 9095% 主要酶制劑品種發(fā)酵水平對(duì)比 發(fā)酵水平 μ/ m1 國(guó)內(nèi)水平 國(guó)際水平 中溫淀粉酶 400500 1000 以上 2709 堿性蛋白酶 1500020200 30000 以上 糖化酶 2020025000 30000 以上 3, 產(chǎn)品品種單一,結(jié)構(gòu)不合理 酶制劑行業(yè)比較突出,在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面比較單一,主要以淀粉酶類為主,如: 1991 年酶制劑總產(chǎn)量為 9萬噸,其中糖化酶總產(chǎn)量 7萬噸,占總產(chǎn)量 78%,其他品種只占 22%。 8年來結(jié)構(gòu)調(diào)整仍變化不大, 1999 年糖化酶占總產(chǎn)量比例達(dá)到 64%。與國(guó)外產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對(duì)照顯然不合理,當(dāng)然我們不能照搬,但是可以借鑒,可以根據(jù)中國(guó)國(guó)情依市場(chǎng)需求加以調(diào)整。 國(guó)內(nèi)外酶制劑產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對(duì)比 國(guó)別/品種 國(guó)外 (占比例 )% 國(guó)內(nèi) (占比例 )% 諾和諾德 1997 年年報(bào) (世界 )% 蛋白酶 37 21 洗滌劑用酶 38 糖化酶 11 61 淀粉加工用酶 11 淀粉酶 15 17 紡織用酶 9 凝乳酶 9 0 其他行業(yè) 42 果膠酶 9 少量 2 2 葡萄糖異構(gòu)酶 11 少量 2 2 其他 8 1 2 2 4, 應(yīng)用的深度和廣度不夠 檸檬酸產(chǎn)品以出口為主,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)只占 20%左右,主要應(yīng)用于食品飲料,其他方面應(yīng)用很少,美國(guó)和西歐已廣泛開展應(yīng)用于家用洗滌劑、清潔劑、醫(yī)藥化妝品以及飼料工業(yè)中,我國(guó)這方面研究的很少。 酶制劑由于品種的缺乏,以及應(yīng)用技術(shù)上開展不夠,因此應(yīng)用面拓展緩慢。 5, 技術(shù)裝備和檢測(cè)手段落后,自動(dòng)化水平低。 多數(shù)工廠還是沿用傳統(tǒng)工藝和手工操作,勞動(dòng)生產(chǎn)率比較低。 6, 綜合利用和環(huán)境治理差 目前三河和三湖一帶的發(fā)酵工廠的廢水已初步得到了治理,重點(diǎn)工廠已達(dá)到了國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn),但是離清潔生產(chǎn)還有較大距離,表現(xiàn)在原料利用率比較低,一般比國(guó)外先進(jìn)水平低 3% 5%。 七、發(fā)酵工程在輕工、食品領(lǐng)域的展望 1,高產(chǎn)菌種和特殊環(huán)境微生物的遺傳育種 2,新酶品種開發(fā)和應(yīng)用 3,食品添加劑新品種開發(fā)和應(yīng)用 4,生物 技術(shù)產(chǎn)物工業(yè)規(guī)模的分離和提取 第一部分 啤酒工藝綜合實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)一 還原糖的測(cè)定 3 實(shí)驗(yàn)二 α 氨基氮的測(cè)定(茚三酮法) 4 實(shí)驗(yàn)三 雙乙酰(紫外分光光度法) 5 實(shí)驗(yàn)四 總酸(電位滴定法) 6 實(shí)驗(yàn)五 酒精度 7 實(shí)驗(yàn)六 原麥汁濃度(蒸餾 ——密度法) 9 實(shí)驗(yàn)七 真正發(fā)酵度 (實(shí)際發(fā)酵度 ) 10 實(shí)驗(yàn)八 協(xié)定法糖化和外加酶糖化法 11 第二部分 通風(fēng)發(fā)酵綜合實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)一 淀粉質(zhì)原料的水分測(cè)定 12 實(shí)驗(yàn)二 原料中粗淀粉的測(cè)定 13 實(shí)驗(yàn)三 還原糖的測(cè)定 17 實(shí)驗(yàn)四 蛋白酶活力的測(cè)定方法 19 實(shí)驗(yàn)五 糖化酶的測(cè)定方法 22 實(shí)驗(yàn)六 玉米 淀粉 液 化 及 糖化 24 實(shí)驗(yàn)七 面包酵母流加培養(yǎng)與分批培養(yǎng)試驗(yàn) 27 實(shí)驗(yàn)八 糖化酶的發(fā)酵和提取實(shí)驗(yàn) 31 目 錄 實(shí)驗(yàn)講義 實(shí)驗(yàn)九 酸性蛋白酶固態(tài)發(fā)酵實(shí)驗(yàn) 34 第一部分 啤酒工藝綜合實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)一 還原糖的測(cè)定 1 原理 本法是利用含有自由醛基的還原糖,在堿性溶液中,能將二價(jià)銅還原成氧化亞銅的性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。 2 儀器 下端彎曲與管身成直角的滴定管。 3 試劑 ( 1) 硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液 配制:溶 26克硫代硫酸鈉及 1000ml水中。緩和煮沸 10min,冷卻。將溶液保存于棕色具塞瓶中,放置一周后過濾備用。 標(biāo)定: 稱取于 120℃烘至恒重的重鉻酸鉀 克,稱準(zhǔn)至 ,置于 500ml具塞錐形瓶中,溶于 25ml煮沸并冷卻的水中,加 2 克碘化鉀及 20ml 4N 的硫酸。待碘化鉀溶解后,于暗處放置 10min,加 250ml水,用 N硫代硫酸鈉溶液滴定,近終點(diǎn)時(shí)加 3ml %淀粉指示劑,繼續(xù)滴定至溶液由藍(lán)色轉(zhuǎn)變成亮藍(lán)綠色。同時(shí)作空白試驗(yàn)校正結(jié)果。硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液當(dāng)量濃度 N 按下式計(jì)算: N= G/ 式中: G—— 重鉻酸鉀的重量(克) V—— 硫代硫酸鈉溶液的用量( ml) —— 每毫克當(dāng)量 重鉻酸鉀的克數(shù) ( 2) 4N 的硫酸溶液 邊攪拌邊將 56ml的濃硫酸小心地加入到約 350ml蒸餾水中,并定容至 500ml。 ( 3) %淀粉溶液 ,加少量水調(diào)成糊狀,在不斷攪拌下注入 200ml沸水中,微沸 2min,冷卻,加水稀釋成 250ml。 ( 4) 30%醋酸溶液 取 ,用水定容至 100ml. ( 5) 斐林溶液 A. 硫酸銅溶液 溶 克硫酸銅于水中,稀釋至 。 B. 堿性酒石酸鹽溶液 溶 173 克酒石酸鉀鈉, 50 克氫氧化鈉溶于水中,稀釋至。 4 標(biāo)定: 取 斐林溶液的 A 液,加 4ml30%醋酸溶液和 3g 碘化鉀,加 25ml 煮沸后冷卻的水,使碘化鉀溶解,以 硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定溶液呈微黃色,加硫氰酸銨 2g, %淀粉溶液 3ml,攪拌后,繼續(xù)滴定至藍(lán)色消失。斐林溶液的校正系數(shù) f 計(jì)算如下: 式中: V—— 硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量( ml) —— 每毫升 硫代硫酸鈉溶液相當(dāng)?shù)你~的克數(shù) —— 每毫升斐林溶液的 A液中含有的銅的克數(shù) ( 6)次甲基藍(lán)指示液, 1% 1g次甲 基藍(lán)溶于 100ml水中。 5 操作步驟 ( 1)取糖化試驗(yàn)的麥芽汁,稀釋至 20 倍或更合適的倍數(shù),使其滴定量在 15~ 50ml之間。 ( 2) 預(yù)備實(shí)驗(yàn) 取斐林溶液 A、 B 各 ,置錐形瓶中,加 10ml 水稀釋,加熱使其于 5min 內(nèi)沸騰,在沸騰狀態(tài)下用滴定管滴入稀釋麥芽汁至藍(lán)色即將消失時(shí),加 1~ 2 滴次甲基藍(lán)指示液,繼續(xù)滴定至藍(lán)色消失,記錄所用稀釋麥芽汁的數(shù)量。 ( 3) 正式測(cè)定 在 200ml錐形瓶中加入斐林溶液 A、 B 各 ,再加少于預(yù)備實(shí)驗(yàn)所用 1ml的麥芽汁,加熱至沸后,加 1~ 2 滴次甲基藍(lán)指示液,用稀釋麥 芽汁滴至終點(diǎn),記錄用去稀釋麥芽汁的總量。 6 計(jì)算 根據(jù)稀釋麥芽汁在正式測(cè)定中的用量,查表得相應(yīng)麥芽糖量,再用下式計(jì)算: 總還原糖(麥芽糖, g/ml麥汁)= f179。 n 或 總還原糖(麥芽糖, g/100g浸出物)= 式中: f—— 斐林溶液系數(shù) n—— 稀釋倍數(shù) G—— 麥芽汁中浸出物含量( %) D—— 麥芽汁 20℃比重 注意事項(xiàng): ( 1) 本測(cè)定的操作條件必須嚴(yán)格控制,加熱時(shí)間、滴定速度每次測(cè)定都必須一致,由沸騰至滴定完畢必須在 3min 內(nèi)結(jié)束,否則應(yīng)重做 。 ( 2) 用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定斐林溶液,標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度應(yīng)正好 ,否則計(jì)算時(shí)應(yīng)把用量換算成相當(dāng)于 的用量。 實(shí)驗(yàn)二 α 氨基氮的測(cè)定(茚三酮法) 實(shí)驗(yàn)試劑 a 顯色劑 100 克磷酸氫二鈉( ) 60 克磷酸二氫鉀( KH2PO4) 克水合茚三酮 克果糖 用水溶液溶解后稀釋至 1 升(此溶液在低溫下用棕色瓶可保存 2周, pH應(yīng)為 。操作時(shí)可以按比例配成 100ml)。 b 稀釋溶液 : 2 克碘酸鉀溶于 600ml水中,再加入 96%乙醇 400ml. c 標(biāo)準(zhǔn)溶液: 溶 100ml水中, 0℃貯藏。用時(shí)按要求稀釋。該溶液含有 200mgα 氨基氮 /升。 查表得 100ml麥芽汁中麥芽糖毫克數(shù) 1000 f179。 查表得 100ml麥芽汁中麥芽糖毫克數(shù) 179。 n 1000179。 G179。 D 實(shí)驗(yàn)操作 取糖化的麥芽汁 (或者是其他的合適量,使稀釋后的濃度為 13mgα 氨基氮 /升),放入 100ml的容量瓶中,稀釋到刻度,搖勻。 標(biāo)準(zhǔn)甘氨酸溶液稀釋液:取 ,在 100ml的容量瓶中稀釋到刻度。 取麥芽汁稀釋溶液、水、標(biāo)準(zhǔn)的甘氨酸溶液(三個(gè))稀釋液各 ,放入比色管中,(水用于空白對(duì)照),各比色管中分別加入 的顯色劑,搖勻,在 沸水中加熱 16min。(此時(shí)應(yīng)該準(zhǔn)備 20℃的水?。? 20℃水浴中冷卻 20min。 加入 ,搖勻,在 30min 內(nèi)于 570nm 處測(cè)定吸光度值。 計(jì)算 游離的α 氨基氮(毫克 /升麥芽汁) =2179。 100179。樣品溶液吸光度值 / 標(biāo)準(zhǔn)溶液平均吸光度 實(shí)驗(yàn)三 雙乙酰( 紫外分光光度法) 1 原理 雙乙酰作為揮發(fā)性組份從啤酒樣中蒸發(fā)出來,與鄰苯二胺反應(yīng),生成 2, 3-二甲喹喔啉,在 335nm 波長(zhǎng)下進(jìn)行測(cè)定。由于其他聯(lián)二酮類都具有相同的反應(yīng)特性,再加上蒸餾過程中部分前驅(qū) 體要轉(zhuǎn)化成聯(lián)二酮,因此上述測(cè)定結(jié)果為總聯(lián)二酮含量 (以雙乙酰表示 )。 2 儀器 a) 帶有加熱套管的雙乙酰蒸餾器 ; b) 具有錐形瓶 (或平底蒸餾燒瓶 )的蒸汽發(fā)生瓶: 2020mL(或 3000mL) ; c) 容量瓶: 25 mL ; d) 紫外分光光度計(jì):備有 10mm 石英比色皿或 20mm 玻璃比色皿。 3 試劑和溶液 a) 4mol/L 鹽酸溶液:按 GB/T 601 配制; b) l0g/L 鄰苯二胺溶液:稱取鄰苯二胺 ,溶于 4mol/L 鹽酸溶液中,并定容至10mL,搖勻,放于暗處。此溶液須當(dāng)天配制與使用;若配制出來的溶液呈紅色,應(yīng)重新更換新試 劑; c) 有機(jī)硅消泡劑 (或甘油聚醚 ) 。 4 分析步驟 蒸餾 將雙乙酰蒸餾器安裝好,加熱蒸汽發(fā)生瓶,使水至沸。通汽預(yù)熱后,置 25mL 容量瓶于冷凝器出口接受餾出液,外加冰浴冷卻,加 2~ 4 滴消泡劑于 100mL量筒中,再注入未經(jīng)除氣的預(yù)先冷至 5℃左右的酒樣 100mL,迅速
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