生物工程实验（发酵工艺部分）生物工程教研室贾月梅目录实验一生物反应器操作技术------------------------------------------ 2 实验二酸奶制作-----------------------------------------------------------11 实验三亚硫酸盐氧化法测定溶氧系数KLa值----------------------12 实验四酒精发酵培养基的制备---------------------------------------15 实验五酒精发酵----------------------------------------------------------16 实验六酒精蒸馏及指标测定----------------------------------------18实验一生物反应器操作技术实验目的1.了解生物反应器的结构2.学会使用生物反应器(包括启动、灭菌、装料、取样、清洗、关机)反应器的操作方法1、基本操作技术1.1结构发酵罐由罐体系统、恒温座、管阀系统及辅助设备组成1.1.1.罐体系统罐体系统包括：罐身、罐盖、密封件罐身：由玻璃及不锈钢组成罐盖布局1.排气接口2.温度电极插口3.PH电极插口4.空气接口5.取样管接口6取样平衡口7.接种口8补料口9备用口10 传感器接口11 泡沫电极接口1.1.2 控温座1.1.3罐阀系统冷却水电磁阀、溢流水阀、排气排水阀、进蒸汽调节阀、气路调节阀、胶管、接头组成1.1.4辅助设备空气压缩机、蒸汽发生器等1.2安装⑴发酵罐应安装在通风良好、空气清洁的房间。

⑵将罐体与控制电箱放在平整的桌面上，调节水平垂直度⑶连接进水、排水、空气进气管，固定。

⑷将搅拌电机、PH电极、DO电极消泡、测温电极等与控制箱相连。

⑸安装好地线，保证良好的接地。

1.3开机与关机1.3.1开机顺序：先开电源总开关，再打开电脑控制系统电源开关1.3.2关机顺序：先关电脑控制系统电源开关，再关断电源总开关。

1.4装料、装料将培养基倒入发酵罐中，盖好罐盖。

灭菌。

2.参数设定与控制2.1电极的标定与维护2.1.1PH电极的标定⑴主菜单按F3进入标定，按F1进入PH电极标定画面如下⑵按F1温度设为环境温度，电极插入中性缓冲溶液如PH6.86缓冲液中，⑶按F2输入零点标定值6.86⑷Ctrl+F2PH零点标定开始，显示“确认？”后按Enter键，PH标定开始待PH显示值稳定后，按Enter键结束PH零点标定。

然后擦净电极。

插入酸性或碱性溶液中如PH=4.00 ⑸按F3 输入斜率4.00Ctrl+F3PH斜率标定，同上。

再标定零点，反复直至更换缓冲液时PH未经标定已达标准值（附近）即可。

2.1.2DO电极的标定按F2进入DO标定画面如下⑵将DO电极拔出，浸没于饱和的亚硫酸钠溶液中，⑶按F2输入零点标定值1%⑷Ctrl+F2 DO零点标定开始，显示“确认？”后按Enter键，DO标定开始待PH显示值稳定后，待电极显示值稳定后标零点（一般用1%）按Enter键结束零点标定。

⑸按F3 输入斜率100%Ctrl+F3DO斜率标定，显示“确认？”后按Enter键，DO标定开始（以空气为100%标定）待DO显示值稳定后，按Enter键结束斜率标定。

再标定零点，反复重复上述步骤1~2次。

2.1.3加酸泵的标定（可以随时进行）⑴先取一定液体，安装好酸管按F3进入加酸泵标定画面如下⑵按F1可以直接输入加酸速率（ml/m），⑶按F2输入标定用标准容量100ml，将自动开关调为手动位置，使泵运转，等到管内空气排出并已开始滴液，将出口的液体滴入标准容器100ml容量瓶中同时按F3 标定开始，显示“确认？”后按Enter键，标定正式开始，此时以秒为单位计数，待输出液到达设定的标准容量时，按F4键标定结束，此时，加酸速率便由控制器显示出来，如计数时间为1200秒，加料速率自动显示为5ml/m。

也可不经标定直接输入或修正。

加碱泵、消泡泵、补料泵的标定同上。

2.2参数设置与运行本系统开机状态直接进入过程参数画面，按ESC键进入主菜单。

画面如下按F1进入过程参数模块画面如下按↓键进入第二副过程参数画面，如下按↓键切到第一副过程参数画面。

2.2..1温度参数按F1进入温度设置功能模块画面如下按F1输入或修改设定值按F2控制状态切换，按手动、自动、顺控次序显示，在你选择的方式出现“？”按Enter 键方式转换，按ESC键取消控制状态切换，按原状态控制。

按F3直接输入手动输出的百分比，不带小数点。

2.2.2 PH参数除单位为PH外数据格式为××.××PH，（0~100%）加碱，（-100~0）加酸外，其他与2.2.1温度参数相同。

2.2.3转速参数单位为rpm，手动输出（0~100%）其他与温度相同2.2.4溶氧参数画面如下按F1输入或修正设定值F2控制方式切换F3溶氧串级参数切换：转速或空气（默认转速）无须确认F4溶氧报警极限设定F5串级转速输出极限设定F6串级空气输出极限设定2.2.5空气参数单位为%，数据格式%××.××%，手动输出为0~100%，其他与温度一样。

2.2.6压力参数控制只有手动自动外，其他与温度参数一样。

2.2..7消泡参数画面如下按F1输入或修改消泡的控制周期，单位为秒，不能为0；F2输入或修改消泡的脉冲，单位为秒，脉冲是指控制周期内动作的时间，不大于周期。

F3控制方式切换，按手动、自动次序，在你要选择的控制方式出现“?”后按Enter执行控制方式切换，如按ESC则取消控制方式切换即按原控制方式。

“手动”表示不加泡沫。

注意：泡沫状态1表示有泡沫，此时自动状态才起作用，0表示无泡沫，此时自动状态不起作用；2.2.8补料参数画面如下：按F1：输入或修改补料控制周期，单位为秒，不能为0；F2：输入或修改补料控制脉冲，单位为秒，不大于周期：F3：补料控制方式切换，按手动一自动一顺控，当显示你要选择的控制方式(显示“?”)时，按Enter键确认，如按ESC取消控制方式切换，按原控制方式：F4：液位控制周期设置，单位为秒，秒，不能为0：F5：液位控制脉冲设置，单位为秒，秒，不大于周期：F6：液位控制方式切换，按手动一白动，方式同上，手动表示不加料；以上参数按工艺要求调节，达到发酵温度后对PH、DO电极校正。

2.3初始化画面如下按F1：输入发酵批号，最多8个数子，不少于一个数字字符。

如果不输入批号，直接按Enter键，则按日期自动生成批号。

如080809表示8月8日上午9时。

注意1．此时再按F1进入批号查询功能。

2．本罐如果在发酵或灭菌状态时，按F1不起作用。

2..4.发酵工作的开始与结束切换如果本批号是新批号，则表示开始发酵，显示“开始确认?”后，按Enter键确认，本批号正式开始发酵，此时如按ESC则取消发酵开始：如果本批号正在发酵，按F2则结束，显示“结束确认?”后，按Enter键确认发酵结束，此时如按ESC则取消发酵结束，继续发酵。

灭菌工作的开始与结束切换，确认方法同F2：注意F2与F3键是互锁的，即发酵时不能灭菌，灭菌时不能发酵。

3.灭菌与发酵3.1灭菌前的准备工作3.1.1校正pH电极的零点(pH6.86)和斜率3.1.2标定溶氧电极的零点3.1.3将培养基倒入发酵罐中，盖好罐盖。

3.1.4将电极分别插入罐盖上的对应的孔中并旋紧压盖。

3.1.5排气管用纱布和牛皮纸包好。

注意不得将排气口堵死。

3.1.6卸下电极的插头并盖好插口或用牛皮纸包好。

3.1.7卸下空气过滤器顶端的进气胶管，且用夹子夹死过滤器与罐盖空气进口间的硅胶管，以防消毒时培养基倒流。

3.1.8夹紧取样器出口的子，并放松连通取样器顶端口与平衡口间硅胶管中的夹子。

3.1.9将控制pH用的酸碱液、消泡剂及其它的物料分便放入盐水瓶中(装量不得大于总容积的80％)并连接好补液管和微孔过滤器(参见图：补液管路装配图)，用纱布包好针头。

3.2灭菌锅灭菌3.2.1将发酵罐、盐水瓶等放入灭菌锅中，盖好牛皮纸。

3.2.2注意：在灭菌过程中，升温和降温速度不宜过快。

3.3灭菌后3.3.1擦干罐底，将发酵罐装在基座上。

3.3.2取下各电极上的遮盖物并连接好电缆。

3.3.3连接夹套冷却水管道、冷凝器冷却水管道。

3.3.4连接空气管道(空气过滤器进口与空气进罐口)，放开过滤器下部的夹子，通过流量计上的针型阀调节流量，当空气进入发酵罐内。

驳去排气管末端的牛皮纸(纱布可以保留)，调节空气流量2～3升／分钟。

3.3.5将补液硅胶管装在相应的蠕动泵上。

3.3.6开总电源开关，设定温度、搅拌转速，并将其切入自动控制状态3.3.7开搅拌马达电源开关，开注水开关直至排水口无气泡排出，关注水3.3.8当温度稳定在培养温度，正常的空气流量，标定溶氧电极的斜率为100%3.4接种、发酵3.4.1接种先准备好酒精、镊子、棉手套等工具。

调节进气量为5L/h旋松接种口,将酒精倒入接种口外的槽内，在火焰保护下，用专用手柄打开接种口，倒入种子，然后旋紧接种盖。

3.4.2在主菜单画面“初始化”中设定发酵批数并确认发酵开始，否则不记录发酵数据。

3.4.3取样用夹子夹住取样平衡管，用夹子夹住排气管（允许有气排出），打开取样管上的夹子，由于罐内正压发酵液从取样管流出。

取样结束后，关闭取样管夹子，放开排气管和平衡管上的夹子。

取样前后要对取料口消毒。

3.4.4发酵过程中根据工艺要求可以对控制参数进行调整。

3.5发酵结束3.5.1在控制器上确认发酵结束，如有必要可将数据存盘，然后退出主菜单，按Ctrl+F6 关闭控制程序。

3.5.2关闭搅拌马达电源开关、主电源、关闭水源、气源和总电源3.5.3收集发酵液，清洗发酵罐并在罐内放一定的水。

实验二酸奶制作一、实验目的1．熟悉酸奶发酵工艺过程。

2．了解酸奶发酵过程中物质的变化。

3．了解现行乳酸菌的使用方法，发酵工艺技术控制。

二、实验材料纯牛乳活性乳酸菌发酵杯1000ml烧杯PH计，砂糖精密试纸4.0~6.6 10ml吸管恒温培养箱250ml三角瓶，碱式滴定管铁架台，酚酞指示剂0.1000N氢氧化钠标准溶液三、实验原理乳酸菌对牛乳中的某些组分进行一系列的代谢过程，产生乳酸等各种风味物质，使牛乳PH下降，形成具有酸奶独特风味的凝固酸牛乳。

酸牛乳中的乳酸来源于乳酸菌对牛乳中乳糖的发酵。

属于同型乳酸发酵，它是通过EMP途径代谢生成丙酮酸后，由于大多数乳酸不具有脱羧酶，因此，丙酮酸不能脱羧生成乙醛，而在乳酸脱氢酶催化下（需要还原型辅酶Ⅰ），丙酮酸为受氢体被还原为乳酸。

另外，乳酸菌中的酶系利用牛乳中乳糖、蛋白、脂肪等组分形成乳酸、少量的挥发性的脂肪酸和羟基化合物等构成啤酒特有的香味和口味。