专题实验5乙醇的生物合成及其应用.doc

专题实验乙醇的生物合成及其应用乙醇是无色、透明、易挥发的液体，与水可以混溶，也是非常好的有机溶剂，在染料，香料，医药等工业中应用广泛，可用作溶剂、防腐剂、消毒剂（70%〜75%的乙醇）、燃料等乙醇是酒的主要成分，可以饮用少量乙醇有兴奋神经的作用，大量乙醇有麻醉作用，可使人体中毒，甚至死亡早在我国古代就已发明了从淀粉发酵制酒的方法，直到现在仍然是生产乙醇的重要方法淀粉发酵后的发酵液经蒸馏可制得白酒；经分馏可得到95.5%的工业乙醇；经简单加工可制成固体酒精；无水乙醇可以用其它方法连续处理得到；无水乙醇的纯度可用测折光率鉴定；以无水乙醇为原料可合成乙酸乙酯；进一步可合成乙酰乙酸乙酯实验72白酒的酿造和工业酒精的制备一、实验目的1. 了解酿酒的原理，学习酿酒的方法，掌握白酒酒精度的测定方法；2. 掌握用白酒制工业酒精的原理和方法；3. 巩固蒸馏、分馏、测密度和酒精度等多种基本操作二、实验原理1. 酿酒原理主反应淀粉（米）——酉勺糖化）发酵）酵母菌>无氧时发酵最适宜温度为28-3°C主要副反应酵母菌有氧时酒药，也称（曲，酒饼），是一种保存微生物的固体培养基在干燥条件下微生物处于休眠状态，活性可保持不变，制曲酿酒技术是我国独特的创举和发明。

我国的曲药是糖化和发酵同时进行的，曲药中富含曲霉、酵母菌和少量细菌等多种微生物曲霉能分泌大量淀粉酶，使淀粉糖化和液化，为下一步的发酵作好物质准备；酵母菌产生酒化酶，使糖发酵产酒；发酵条件控制得好、消毒严格，可避免细菌的大量繁殖，防止酒酸败造成酸败的主要菌是乳酸菌和醋酸菌糖分及其他物质酵母霉菌细菌"有机酸俘酸琥珀酸等疋白质/分刀宀“曲酒药锂酒药酵母”亠蛋白质分解蛋白质（米肽氨基酸高级醇月脂肪的分解脂克米踏甘油+脂肪酸酵母A酯由于酵母菌在高浓度酒精下不能继续发酵，所得到的酒醪或酒液酒精浓度一般不会超过20%发酵成熟的酒醅经蒸馏，把酒醅中的酒精、水、高级醇、酸类等有效成分蒸发为酒汽，酒汽经冷凝，收集即得一定浓度的白酒（实际中酒头部分往往单独贮存，用于勾兑）白酒再经过分馏可提高酒精浓度即得工业酒精2. 分离原理、葵憾分憾酒酷——商酒工^酒精®2-丽％）三、实验用品实验装置1. 蒸馏装置（见图1-3）22. 分馏装置（见图1-）34药品米饭，酒曲四、实验步骤1．米饭用饭盒盛取半斤米饭，质量要求外观蒸透，熟而不粘，内无生心即可2冷却用扬渣或晾渣的方法，使米饭迅速冷却，使之达到微生物适宜生长的温度，若气温在5~10°C时，品温应降至30〜32°C，若气温在10〜15°C时，品温应降至25〜28°C，夏季要降至品温不再下降为止。

扬渣或晾渣同时还可起到挥发杂味、吸收氧气等作用3．拌醅扬渣之后，拌入酒曲并迅速搅拌均匀酒曲的用量视其糖化力的高低而定，一般为酿酒主料的8〜10%为了利于酶促反应的正常进行，在拌醅时应加适量清凉水（工厂称加浆），控制入池时醅的水分含量为58〜62%4．入窖发酵均匀拌入酒曲后把饭扒平，从饭的中央挖一小井，盖好缸盖，保温发酵约24小时（夏天气温高时间短，冬天气温低时间长些）后，启开缸盖，这时可闻到酒香味，饭层高度下降，小井中涌出香气四溢的酒液，谓之酒娘继用杓子翻动酒娘糟，再盖上缸盖，2〜3天后，注入无菌水（凉开水）约200mL，浸泡酒娘槽2〜3天5．蒸馏制白酒把酒醅转入250mL园底烧瓶中，装上蒸馏装置，加热蒸出大部分液体，馏出液即为白酒蒸馏过程中每蒸出10mL（可用量筒作接液瓶）馏出液称重，计算密度，再查表得酒精度（体积百分数），至酒精度低于30%时即可停止蒸馏，分别记录白酒的量及其对应的酒精度同时记录每蒸出10mL馏出液的温度变化值6．工业酒精制备分t留白酒一收集阳丫9©初,控^貯加热速度记录整个过程的温度变化及制得工业酒精总量并测量其密度，换算成乙醇的含量（质量百分数），计算回收率五、注意事项1. 入窖时醅料品温应在18-20C（夏季不超过26°C）,入窖的醅料既不能压的紧，也不能过松。

2．发酵过程主要是掌握品温，并随时分析醅料水分、酸度、酒量、淀粉残留量的变化发酵时间的长短，根据各种因素来确定，有3-5天不等一般当窖内品温上升至36-37°C时，即可结束发酵3. 通常在入缸后，夏天为16-20h,冬天需24h品温至34-37C,这时可闻到香味，饭层高度下降，并有糖化液流入穴内，糖化率达到70%—80%这时应立即加水若过早加水，则由于酶系形成不充分，会影响出酒率：如果延长培菌糖化时间，则出酒率也较低且成品酒酸度过高而风味差4. 发酵好坏可用“黄水”判断：黄水现酸味：说明温度过高黄水现甜味：发酵不完全，收率低黄水现苦味：说明曲量太大，用水不足，卫生差，收率低黄水现馊味：卫生差，质量差黄水现涩味：糖化发酵好的标志，这种母糟产酒质量好，出酒率高5. 酿酒过程关键是干净.杀菌消毒重要,不然可能酿成醋思考题1. 蒸馏和分馏有什么异同？2. 为什么不能用蒸馏的方法制备工业酒精？3. 通常白酒中乙醇的含量用什么浓度表示？工业酒精中乙醇的含量又用什么浓度表示？注释此方法测定的密度精度不高，若要测得高精度的密度可用比重瓶法见化学实验基本操作技术：密度的测定实验73无水乙醇的制备一、实验目的1. 学习实验室用氧化钙制备无水乙醇的方法；2. 掌握无水回流、无水蒸馏等常规无水操作；3. 了解常用有机溶剂的纯化方法和检验方法。

二、实验原理通过蒸馏或分馏得到的工业酒精是乙醇和水形成的恒沸混合物，其沸点78.8C、约含95%的乙醇,其中5%的水，只能通过化学法或物理吸附方法（如分子筛法或阳离子交换树脂脱水法）除去本实验采用化学方法（氧化钙法）：用氧化钙与95%工业酒精中的水反应从而脱去水，通过无水蒸馏操作制得无水乙醇CaO+H2OCa（OH）2无水CuSO4法无水乙醇检验方法：干燥KMnO4法测折光率三、实验用品实验装置带干燥管的回流装置（见图1-6c2. 蒸馏装置（见图1-3）2药品95%的工业酒精，氧化钙，氢氧化钠，无水氯化钙，无水硫酸铜四、实验步骤1. 加热回流除水在50mL圆底烧瓶中，加入20mL95%工业酒精，慢慢放入8g小颗粒状的生石灰和约0.1g氢氧化钠装上回流装置，冷凝管上接有盛有无水氯化钙干燥管，加热回流约1h2. 蒸馏回流毕，改为蒸馏装置将干燥的三角烧瓶作接受器，接引管支口上接装有无水氯化钙的干燥管，加热蒸馏最初蒸出的乙醇可能由于仪器中所附的少量水份而含有少量的水，故蒸出3mL乙醇时，暂停加热，换另一干燥的接受瓶，收集流出液，即得无水乙醇，称量溜出液总量，计算收率3. 检验乙醇的纯度用无水CuSO4等方法检验乙醇是否有水份（与未提纯95%乙醇或工业酒精比较）。

五、注意事项1. 本实验中所用仪器均需彻底干燥由于无水乙醇具有很强的吸水性，所以在操作过程中和存放时必须防止水分浸入2. 加入的生石灰应为小颗粒状的，否者会发生爆溅思考题1. 在有机实验中，什么情况下需要使用回流反应装置？又在什么情况下需要使用蒸出反应装置？图7-2的四种回流装置各用于哪种反应情况？2. 为什么工业酒精用蒸馏或分馏的方法都不能得到无水乙醇？实验74折光率的测定一、实验目的1. 了解阿贝折光仪的构造和折光率测定的基本原理；2. 掌握用阿尔折光仪测定液态有机化合物折光率的方法二、基本原理1. 基本原理折光率测定的原理及折光仪的基本操作（见第一部分：7.）42. 测定折光率的意义折光率是液体有机化合物重要的特性常数之一，测定折光率的主要用途为：测定所合成的已知化合物折光率与文献值对照，可作为鉴定有机化台物纯度的一个标准；合成未知化合物，经过结构及化学分析确证后，测得的折光率可作为一个物理常数记载；将折光率作为检测原料、溶剂、中间体及最终产品纯度的依据之一，一般多用于液体有机化合物折光率是食品生产中常用的工艺控制指标，通过测定液态食品的折射率.可以鉴别食品的组成，确定食品的浓度，判断食品的纯净程度及品质。

例如，蔗糖溶液的折光率随浓度增大而升高通过测定折光率可以确定糖液的浓度及饮料、糖水罐头等食品的糖度，还可以测定以糖为主要成分的果汁、蜂蜜等食品的可溶性固形物的含量各种油脂具有其一定的脂肪酸构成，每种脂肪酸均有其特定的折光率含碳原子数目相同时不饱和脂肪酸的折光率比饱和脂肪酸的折光率大得多；不饱和脂肪酸分子量越大，折光率也越大；酸度高的油脂折光率低因此测定折光率可以鉴别油脂的组成和品质正常情况下，某些液态食品的折光率有一定的范围，如正常牛乳乳清的折光率在正〜1.34之2间7，5当这些液态食品因掺杂、浓度改变或品种改变等原因而引起食品的品质发生了变化时，折光率常常会发生变化所以测定折光率可以初步判断某些食品是否正常如牛乳掺水，其乳清折光率降低，故测定牛乳乳清的折光率即可了解乳糖的含量，判断牛乳是否掺水3. 影响折光率测定的因素化合物的折光率与它的结构及入射光线的波长、温度、压力等因素有关通常大气压的变化的影响不明显，只是在精密的测定工作中，才考虑压力因素所以，在测定折光率时必须注明所用的光线和温度，常用ntD表示D是以钠光灯的D线(589nm)作光源，常用的折光仪虽然是用白光为光源，但用棱镜系统加以补偿,实际测得的仍为钠光D线的折射率。

t是测定折射率时的温度例如n20D=1.3320表示20°C时，该介质对钠光灯的D线折光率为1.3320一般地讲，当温度增高1°C时液体有机化合物的折光率就减少3.5x10-4〜5.5x10-4,某些有机物，持别是测定折光率时的温度与其沸点相近时，其温度系数可达7x10-4为了便于计算，一般采用4x10-4为其温度变化系数这个粗略计算，当然会带来误差，为了精确起见，一般折光仪应配有恒温装置表4-7是不同温度下纯水和乙醇的折光率表4-7不同温度下纯水和乙醇的折光率温度/C1820242832水的折光率1.333171.332991.332621.332191.33164乙醇的折光率1.361291.360481.358851.357211.35557提供测定折光率的样品，应以分析样品的标准来要求，被测液体的沸点范围要窄，若其沸点范围过宽，测出的折光率意义不大例如折光率较小的，其中混有折光率较大的液体，则测得折光率偏高三、实验用品仪器阿贝折光仪药品重蒸蒸馏水，自制无水乙醇，市售无水乙醇四、操作要点和说明1. 准备将阿贝折光仪置于靠窗口的桌上或白炽灯前，但避免阳光直射，用超级恒温槽通入所需温度的恒温水于两棱镜夹套中，棱镜上的温度计应指示所需温度，否则应重新调节恒温槽的温度。

2. 清洗松开锁钮，打开棱镜，滴1－2滴丙酮在玻璃面上，合上两梭镜，待镜面全部被丙酮湿润后再打开，用擦镜纸轻擦干净(或以脱脂棉球蘸取丙酮擦净棱镜表面，挥干丙酮)校正用重蒸蒸馏水较正打开梭镜，滴1滴蒸馏水于下面镜面上，在保持下面镜面水平情况下关闭棱镜，转动刻度盘罩外手柄（棱镜被转动），使刻度盘上的读数等于蒸馏水的折光率（n20D=1.33299,n25D=1.3325）调节反射镜使入射光进入棱镜组，并从测量望远镜中观察，使视场最明亮，调节测量镜（目镜），使视场十字线交点最清晰转动消色调节器,消除色散,得到清晰的明暗界线,然后用仪器附带的小旋棒旋动位于镜筒外壁中部的调节螺丝,使明暗线对准十字交点,校正即完毕试样折光率的测定① 用丙酮清洗镜面后。