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甘蔗和西瓜是极富营养价值的果品资源,利用蔗汁和西瓜皮酿制果醋不仅可以使西瓜皮资源得到充分利用,而且可以提高蔗汁和西瓜皮原料的附加值,酿制出健康美味的果醋。本文对蔗汁西瓜皮果醋液态发酵工艺进行了优化,并对酒精发酵过程进行了动力学研究,对醋酸发酵动力学过程进行了培养基模拟研究,以期为蔗汁西瓜皮果醋的工业化生产提供理论依据。课题的主要研究内容和结果如下:
1.对蔗汁西瓜皮浆混合原料进行了果胶酶预处理,确定了果胶酶处理的最佳工艺条件:酶解时间为3h,pH值为3.0,反应温度为55℃,果胶酶用量为0.30%。
2.确定了酒精发酵过程的最佳工艺条件:糖度为16%,酵母菌用量为0.30%,发酵温度为27℃,pH值为3.5,发酵时间为48h。
3.醋酸液态发酵过程的最佳工艺条件:发酵温度为33℃,醋酸菌用量为0.0008%,初始酒度为9%,在摇床转速为120rpm条件下发酵6d。
4.对酒精发酵过程进行了动力学研究,建立了酵母菌菌体生长、酒精生成和糖消耗动力学模型;其动力学方程分别如下:
(1)酵母菌菌体生长动力学方程:dX/dt=0.1632X(1-X/8.61)或X=0.37663e0.1632t/0.95626+0.0434e0632t。
(2)酒精生成动力学方程:dP/dt=6.875647dX/dt+0.05037562X或P=2.589575e0.1632t/0.95626+0.04374e0.1632t+2.65768In(0.95626+0.04374e0.1632t)。
(3)糖消耗动力学方程:-dS/dt=12.748847dX/dt+0.1956256X或S=163-4.8016e0.1632t/0.9526+0.04374e0.1632t-10.32069In(0.95626+0.04374e0.1632t)。
5.通过配制培养基,对醋酸液态发酵过程进行了动力学模拟研究,建立了醋酸杆菌菌体生长、醋酸生成和酒精消耗动力学模型;其动力学方程分别如下:
(1)醋酸杆菌菌体生长动力学方程:dX/dt=0.6791X(1-X/0.562)或X=0.1193e0.6791t/0.7877+0.2123e0.6791t。
(2)醋酸生成动力学方程:dP/dt=17.879X或P=14.796In(0.7877+0.2123e.6791t)+1.9152。
(3)酒精消耗动力学方程:-dS/dt=95.068dX/dt+14.065X或S=103.957-11.3416e0.6791t/0.7877+0.2123e0.6791t-11.6397In(0.7877+0.2123e0.6791t)。