酒精发酵设备的结构
酒精发酵设备钢板制酒精发酵罐采用钢板制成，钢板厚度视发酵罐容积不同而异，一般采用4—8毫米厚钢板制成，罐身呈圆柱形，罐身直径与高之比为1：1.1；盖及底为圆锥形成碟形；罐内装冷却蛇管，蛇管数量一般取每立方米发酵醪用不少于0.25平方米的冷却面积。蛇管可分上下两组安装，并加以固定。也有采用在罐顶用淋水管或淋水围板使水沿罐壁流下，达到冷却发酵醪的目。对于容积较大的发酵罐，这两种冷却形式可同时采用。对地处南方的酒精厂，因气温较高，故应加强冷却措施。有的工厂在发酵罐底部设置吹泡器，以便进行搅拌醪液，使发酵均匀。罐顶设有CO2排出管和加热蒸汽管、醪液输入管。但管路设置应尽量简化，做到一管多用，这对减少管道死角，防止杂菌污染有重要作用。大的发酵罐的顶端及侧面还应设有人孔，以便于清洗。
水泥制酒精酵罐系采用钢筋水泥制成，形状可分为圆形或方形两种。有的制成密封式，也可制成敞口式。因水泥发酵罐有易腐蚀、逃酒和灭菌不彻底等缺点，所以一般厂多不采用。
一、三维目标
（一）知识与技能
1．了解传统发酵技术在日常生活中的应用。
2．掌握发酵作用的基本原理和方法。
3．学习制作果酒、果醋的实际操作技能。
4．设计并安装简单的生产果酒及果醋的装置
（二）过程与方法
1．引导学生主动参与探究过程，培养学生搜集和处理科学信息的能力，获取新知识的能力以及用简约科学术语表达问题的能力。
2．培养学生综合分析能力。
3．培养学生利用已建立的知识解决实际问题的能力。
（三）情感、态度与价值观
1．对学生进行科学方法和科学态度的教育。
2．体验和感受生物技术给人类生活带来的变化。
3．培养学生合作精神。。
二、教学重点
说明果酒和果醋的制作原理，设计制作装置，制作出果酒和果醋
三、教学难点
制作过程中发酵条件的控制
四、教学方法
启发式教学
五、教学工具
多媒体课件
六、教学过程
（一）引入新课
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。从这节课开始，我们以果酒、果醋等为例学习一些传统发酵技术。
（二）进行新课
（阅读“果酒制作的原理”，引导考学生自学基础知识。）
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。
（阅读教材资料，师生讨论并完成思考1～4。）
〖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。
（阅读果醋制作的原理，引导考学生自学基础知识）
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℃。
（师生讨论并完成思考5～6）
〖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
课件展示流程图
（讨论并完成思考7，提问）
〖思考7〗酒精发酵和醋酸发酵的区别和联系：
（阅读［资料］，学生讨论完成发酵过程的设计。）
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。
（学生分组讨论并完成思考11～12）
〖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：
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。
（三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下几个问题：
1．果酒和果醋制作的原理
2．制作果酒和果醋的实验流程
3．实验操作中的注意事项
4．实验结果分析与评价
学生应当重点掌握果酒和果醋制作的原理，并且学会分析操作过程中注意的问题。通过小组讨论、联系生活来提高合作探究的能力，并且增强学习生物学的兴趣。
（四）实例探究
例1．生产果醋用的醋酸菌等细菌都具有的特征是（）
A．都是异养生物B．仅在有水条件下繁殖
C．仅在有氧条件下生长D．生存温度都超过80℃
解析：细菌的生长所必需的营养元素：碳源、氮源、无机盐、水生长因子，其中碳源、氮源、无机盐、生长因子因细菌种类的不同，所需的种类也不一样，而水是所有微生物生长共同所需要的物质。细菌按同化作用可分为自养型和异养型两种；按异化作用可分为需氧型和厌氧型。答案：B
例2．发酵过程中，不会直接引起pH变化的是
A．营养物质的消耗B．微生物呼出的CO2
C．微生物细胞数目的增加D．次级代谢产物的积累
解析：微生物发酵过程中，微生物的代谢会消耗大量的营养物质，可能造成酸碱物质消耗不均，从而引起pH的变化；微生物的呼吸作用还会产生大量的CO2引起pH的变化；同时产物的种类也能引起pH的变化。答案：C
☆综合应用
例3．在啤酒生产过程中，发酵是重要环节。生产过程大致如下：将经过灭菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，酒精浓度渐渐上升，泡沫不断增多。当糖度下降到一定程度后，结束发酵。最后分别输出有形物质和啤酒。根据上述过程，回答以下问题：
（1）该过程表明啤酒酵母异化作用的特点是。
（2）初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式是。
（3）酒精主要是啤酒酵母菌进行作用产生的代谢产物。
（4）经测定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了酒精和其它发酵产物。其余1.5%则用于。
（5）请写出由麦芽糖→葡萄糖→酒精的反应方程式。
解析：酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，在无氧条件下进行无氧呼吸，有氧时酵母菌能通过出芽生殖的方式大量繁殖，种群数量增加很快，无氧时能分解糖类产生酒精，释放出的能量，大部分储存在发酵产物中，极少数用于自身生长发育。
答案：（1）既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸
（2）出芽生殖（3）无氧呼吸（4）自身的生长繁殖
（5）C12H22O11+H2O→2C6H12O6C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量酶酶
七、板书设计
八、教学反思
[资料]------葡萄酒的类别
葡萄酒若以颜色区分，可分为白酒、红酒和玫瑰红酒，但无论是红葡萄或白葡萄所压榨出来的果汁都是没有颜色的，所以白酒可以用红葡萄酿造，红酒是由于在酿造时连葡萄的皮一起发酵，吸收红葡萄皮所释放出来的色素而成为有颜色的红葡萄酒，如将红葡萄皮提早分开，让酒的颜色变淡，即成为玫瑰红酒。每家酒厂的玫瑰红酒由于葡萄皮与酒接触的时间长短不一，故颜色的深浅也不一致。白葡萄皮因没有色素效果，故酿造时并没有连皮一起发酵。
葡萄在成熟后便含有果糖、果酸，所谓酿造葡萄酒，简单来说，只是把葡萄压榨后的果汁，在发酵过程中将果糖转换成酒精，如果果糖全部转成酒精，则我们称这些为不甜或乾(dry)的酒，如在转换个程中，提前终止发酵，保留多一点糖份，便变成甜酒。
葡萄在发酵过程时，并同时产生热能和二氧化碳（汽泡），通常一般葡萄酒会让汽泡跑掉，但如把汽泡保存于葡萄酒中，便成为汽泡葡萄酒(Sparklingwine)，香槟便是名闻世界之代表作（只有在法国香槟产区依规定酿制之汽泡酒，才能命名香槟，法国其它地区或世界各地之酿制，只能称作汽泡酒）。
课题2腐乳的制作
【教学三维目标】
（一）知识与技能：说明腐乳制作的原理
（二）过程与方法：注意实验流程的操作环节；动手实践，体验其中的变化
（三）情感、态度与价值观
（2）甲装置搅拌的目的是增加发酵液中氧气含量；酵母菌呼吸过程产生二氧化碳，乙中排出的气体是发酵过程产生的二氧化碳；甲中酵母菌进行有氧呼吸，其反应式是：C6H12O6+6H2O+6O2
| 酶 |
| 酶 |
（3）醋酸菌是好氧菌，在氧气充足的条件下，醋酸菌可以将乙醇转化成乙醛，并进一步转化成醋酸，因此如果丙忘记盖上盖子，一段时间后会变酸；反应式是：C2H5OH+O2
| 酶 |
故答案为：
（1）有氧呼吸 发酵
（2）增加溶氧量 CO2 C6H12O6+6H2O+6O2
| 酶 |
| 酶 |
（3）由于发酵时糖被消耗，产生了酒精和CO2，而酒精密度比糖和水低
（4）醋酸菌 醋酸 C2H5OH+O2
| 酶 |
玉米——粉碎——蒸煮（糊化）——糖化（加糖化酶）——发酵（加酵母菌种）——蒸馏塔（蒸馏）——精馏塔（精馏）——酒精
酵母菌将糖发酵成酒精的过程不是简单的化学反应，其机理至今仍莫衷一是。
（2）随着发酵的进行，葡萄糖逐渐分解成酒精和二氧化碳．发酵的产物酒精比葡萄糖的分子量小，所以随着发酵程度的加深，液体密度会逐渐变低．
（3）在发酵过程中，葡萄皮上的色素逐渐溶解于酒精中，酒的颜色加深．
（4）酵母菌在酿酒的过程中，首先让酵母菌有氧呼吸大量繁殖，在图甲中进行搅拌，可以使酵母菌充分接触葡萄汁、增加溶氧量．酵母菌在无氧呼吸过程中产生酒精和二氧化碳，有氧呼吸和无氧呼吸过程中均产生二氧化碳，因此甲与乙装置排出的气体是发酵过程产生的二氧化碳．
（5）加入葡萄糖过多，溶液浓度过大，会使酵母菌细胞过度失水，影响细胞的正常代谢．
故答案为：
（1）无氧呼吸（无氧发酵）
（2）发酵时糖被消耗，产生酒精和CO2，酒精溶液的密度比糖水低
（3）葡萄皮
（4）增加溶氧量；让酵母菌与培养液充分混合 二氧化碳
（5）溶液浓度过大，会使酵母菌细胞过度失水，影响细胞的正常代谢
(一)间歇式发酵法
间歇式发酵法就是指全部发酵过程始终在一个发酵罐中进行.由于发酵罐容量和工艺操作不同,在间歇发酵工艺中,又可分为如下几种方法：
1．一次加满法 此法是将粉浆或糖化醪冷却到27-30℃后,接入糖化醪量10％的酒母,混合均匀后,经60～72小时发酵,即成熟.
2．分次添加法 生产时,先打入发酵罐容积三分之一糖化醪,接种发酵,隔2—3小时后,加第二次糖化醪,再隔2—3小时,加第三次糖化醪.如此,直至加到发酵罐容积的90％为止.从第一次加糖化醪直至加满发酵罐为止,其总时间不应超过l0小时.
3．连续添加法 此法适用于采用连续蒸煮、连续糖化的酒精生产工厂.先将一定量的酒母打入发酵罐,然后流加.一般从接种酵母后,应于6-8小时内将罐装满.
4．分割主发酵醪法 此法适用于卫生管理较好的酒精工厂,其无菌要求较高.将处于旺盛主发酵阶段的发酵醪分出1/3—1/2至第二罐,然后两罐同时补加新鲜糖化醪至满,继续发酵.
(二)半连续发酵法
半连续发酵是指在主发酵阶段采用连续发酵,而后发酵则采用间歇发酵的方式.在半连续发酵中,由于醪液的流加方式不同,又可分为两种：
一种是将一组数个发酵罐连接起来,使前三个罐保持连续发酵状态.第三罐满后,流入第四罐.第四罐施加满后,则由第三罐改流至第五罐,依次类推.第四、五罐发酵结束后,送去蒸馏.洗刷罐体后再重复以上操作.
第二种方法是由7—8个罐组成一组罐,各罐用管道从上部通入下-罐底部相串连.第一只罐加入1/3体积的酒母发酵,随后在保持主发酵状态下,流加糖化醪.满罐后,流入第二罐,第二罐醪液加至1/3容积时,糖化醪转流加至第二罐.第二罐加满后,流入第三罐,然后重复第二罐操作,直至末罐.最后从首罐至末罐逐个将发酵成熟醪蒸馏.
（三）连续发酵
1、连续发酵工艺 由于具体操作方法的不同,连续发酵工艺可分为如下三种：
(1)循环连续发酵法
(2)多级连续发酵法
(3)双流糖化和连续发酵
2、连续发酵的优点
(1)提高了设备利用率
(2)提高了淀粉利用率
(3)省去了酒母工段
(4)便于实现自动化
Na
Ca
Cl
O
H
C
P
等元素.
因为酒精发酵是无氧发酵,所以不能从空气中吸收任何元素.
一)发酵的目的要求
淀粉质原料经过蒸煮，使淀粉呈溶解状态，又经过曲霉糖化酶的作用，部分生成可发酵性
糖，这还不是酒精生产的终了，在.糖化醪中接入酵母菌在酵母的作用下，将糖分转变为酒精和CO2，获得了酒精产品，这才是酒精发酵的目的。
从表面上去观察酒精发酵，其过程十分简单，它只是将糖化醪打入发酵罐后，接入酒母，就可以进行发酵了。但是，在酒精发酵过程中却发生着十分复杂的生物化学变化过程:在这里既有糖化醪中的淀粉和糊精继续被糖化酶水解，生成糖分的作用(即后糖化作用)，也还有蛋白质在曲霉蛋白酶进一步水解下生成低分子含氮化合物如是是视、动胨、肽和氨基酸的作用。生成的这些物质，有的被酵母吸收利用，合成酵母菌体细胞，另一部分则被发酵，生成酒精和CO2及其它副产物。
酒精生产，要求用最少的原料来生产尽可能多的酒精产品，并应尽量减少发酵损失，为了达到这一目的，必须创造如下有利条件来实现这一目的要求:
(1)在发酵前期，要创造条件，让酵母菌继续繁殖到一定数量。
(2)使糖化醪中的淀粉和糊精继续被分解，生成可发酵的糖分。
(3)发酵过程的中期和后期，要创造厌气条件，使酵母在无氧条件下将糖分发酵生成酒精。
(4)发酵过程中产生的CO2应设法排除，并注意加强对随CO2逸出时被带走酒精的捕集回收。
二)发酵设备
酒精发酵的工艺方式不同，发酵设备也赂有差异。从发酵形式来分，有开放式、半密闭式和密闭式三种。如果从材质上分，则可分为钢板和水泥制两种。
半密闭式发酵罐多采用钢板制成，罐顶设有顶盖，顶盖上设有能启闭的人孔。
密闭式发酵罐也用钢板制成，钢板厚度视发酵罐容积不同而异，一般采用4-8毫米厚钢板制成，罐身呈圆柱形，罐身直径与高之比为1:1.1盖及底为圆锥形成碟形罐内装冷却蛇管，蛇管数量一般取每立方米发酵醪用不少于0.25平方米的冷却面积。蛇管可分上下两组安装，并加以固定。也有采用在罐顶用淋水管或淋水围板使水沿罐壁流下，达到冷却发酵醪的目。对于容积较大的发酵罐，这两种冷却形式可同时采用。对地处南方的酒精厂，因气温较高，故应加强冷却措施。有的工厂在发酵罐底部设置吹泡器，以便进行搅拌醪液，使发酵均匀。罐顶设有CO2排出管和加热蒸汽管、醪液输入管。但管路设置应尽量简化，做到一管多用，这对减少管道死角，防止杂菌污染有重要作用。大的发酵罐的顶端及侧面还应设有人孔，以便于清洗。
水泥酵罐系采用钢筋水泥制成，形状可分为圆形或方形两种。有的制成密封式，也可制成敞口式。因水泥发酵罐有易腐蚀、逃酒和灭菌不彻底等缺点，所以一般厂多不采用。
五.酒精发酵醪成熟
酒精发酵醪成熟指标的控制是生产中一项重要工作。如果控制恰到好处，不但可以提高设备利用率，增加酒精产量，而且可以大大降低原料消耗，提高淀粉出酒率。
发酵醪的成熟虽然与发酵时间、醪液浓度、发酵温度、酵母接种量和发酵方式等因素有关
