高中化学必修2优质学案：微项目 自制米酒——领略我国传统酿造工艺的魅力

微项目 自制米酒——领略我国传统酿造工艺的魅力

[核心素养发展目标] 1.回顾我国食品酿造的悠久历史，了解传统文化与科学技术的关系，培养学以致用的“社会责任”。2.认识酿造工艺中的有机化合物及其反应，学会从化学的视角分析、解释生产和生活中的实际问题，培养严谨的“科学态度与社会责任”。3.讨论酿造米酒的最佳条件，体会调控反应条件的重要性，提高理论结合实际的“科学探究”精神。 项目活动1 调研我国古代的酿造工艺 1．我国传统酿酒工艺史

(1)长沙马王堆西汉墓中出土的帛书《养生方》和《杂疗方》中可看到我国迄今为止最早的酿酒工艺。

特点：两种酒曲，发酵后期，酒醪中分三次加入好酒，又称为“三重酿酒”法。 (2)东汉酿酒工艺进一步提升，其工艺如下：

特点：原料不是一次加入而是分九次投入，先浸曲再加米，又称“九酿春酒法”。 (3)北魏的贾思勰所著的《齐民要术》中收集了8种制酒曲法，40多种酿酒工艺，对酿酒的操作要求及发酵时适宜温度的选择都有具体总结。

(4)唐宋时期是我国酿酒技术的成熟时期，北宋末朱肱的《北山酒经》收集了十几种酒曲的配方及制法，其中一种酿酒工艺如下：

特点：多次发酵、煮酒后浓度更大，原料更节省。

(5)元明清及现代酿酒工艺没有很大的变化，只是在设备上有了大的改进。 从化学反应角度，酿酒的转化过程如下： 淀粉――→糖化酶

(毛霉菌)葡萄糖(麦芽糖等)――→酒化酶

酵母菌乙醇 书写上述转化的化学方程式： ①淀粉在催化剂作用下生成葡萄糖： (C 6H 10O 5)n 淀粉＋n H 2O ――→催化剂

n C 6H 12O 6葡萄糖

。

②葡萄糖在酒化酶作用下生成乙醇： C 6H 12O 6葡萄糖

――→酒化酶

2CH 3CH 2OH ＋2CO 2↑。 2．我国古代传统酿醋工艺

最早记载酿醋法的为西汉时期谢讽所著《食经》，有“作大豆千岁苦酒法”，翔实记载酿醋法的著作为北魏时期贾思勰的著作《齐民要术》，不仅有许多“苦酒法”，还有许多制曲酿醋法，如“秫米(高粱)神酢法”“粟米(小米)曲作酢法”“回酒酢法”“神酢法”等23种，如“神酢法”工艺如下：

根据以上信息，传统酿醋工艺从化学角度流程如下。 淀粉――→糖化酶

毛霉菌葡萄糖(或麦芽糖)――→酒化酶

酵母菌乙醇――→酶

醋酸菌

乙酸 ①写出乙醇在醋酸菌作用下和氧气反应生成乙酸的方程式： CH 3CH 2OH ＋O 2――→醋酸菌

CH 3COOH ＋H 2O 。

②解释为什么陈醋香味浓郁？写出相关的方程式。

[答案] 酿醋过程中，某些有机化合物在酶的作用下会生成相应的有机酸和醇，这些有机酸和醇类进一步反应会生成酯类。 如CH 3COOH ＋CH 3CH 2OH 催化剂

CH 3COOCH 2CH 3＋H 2O 。

项目活动2 酿制米酒 1．方案及步骤

2．结果记录

酒味 酒精度(vol)

甜味 酸味 方案一 较淡 3% 较甜 无 方案二 浓郁 10% 微甜 无 方案三

较浓郁

14.1%

无

有

每隔24小时测定米酒酒精度和pH 实验数据：

3．条件控制

(1)催化剂选择：不同的谷物需选用不同的催化剂(酒曲)，酿制米酒选择甜酒曲。

(2)温度控制：反应的温度不宜过低或过高，过低反应速率太慢，过高则酒曲中的酶失活，酿制米酒的温度控制在30℃左右。

(3)反应时间控制：时间过短，则产物(乙醇)的浓度太低、时间太长，则部分乙醇被氧化为乙酸，酿制米酒时间控制在7天为宜。

(4)其他条件控制

①使用干净原料、容器及凉开水，防止发酵时滋生有害细菌。

②将酒曲和原料充分拌匀，可以使反应充分发生。

③密封发酵，保证酵母菌在缺氧条件下更好地使葡萄糖转化为乙醇和二氧化碳。

④酸碱度控制在pH应大于5.4，因为pH＜5.4以后，酵母菌发酵生成乙醇的量变化不大，乙酸的浓度逐渐增大，酵母菌活性受到抑制。

4．米酒的蒸馏

(1)米酒中乙醇浓度较低的原因：当酒中的乙醇的体积分数超过10%时，就会抑制酵母菌的活动能力，发酵作用也会逐渐停止。

(2)蒸馏原理：利用液体混合物或液体—固体混合体系中各组分沸点的不同，使低沸点组分先蒸发再冷凝，从而实现混合物有关成分的分离。

蒸馏实验装置示意图：

(3)蒸馏结果：将米酒放在蒸馏烧瓶中蒸馏，收集79℃左右的馏分，测得馏出液的酒精度约为20%vol，再次蒸馏可以得浓度更大的馏出液。

1．下图是传统酿酒的工艺流程图：

粮食粉碎浸泡→高温蒸汽糖化→摊平翻晾加曲→装缸封盖发酵→蒸馏浓缩勾兑 根据以上流程，回答下列问题：

(1)在酿酒前对粮食种子进行适当粉碎成小颗粒的原因：________________________ ________________________________________________________________________。 第二步中高温蒸汽蒸一段时间的目的为_______________________________________。 (2)发酵的原理是什么？写出相关的化学方程式。

(3)发酵好后用蒸馏法获得酒精，蒸馏的温度应控制在________(填字母)。 A ．37～40℃ B ．50～70℃ C ．78～80℃

D ．100～110℃

(4)勾兑的酒封闭保存会“越陈越香”，试说明其原因？

[答案] (1)增大酒曲和粮食的接触面积，加快发酵速率 消毒杀菌

(2)发酵的原理为淀粉在酶的作用下水解生成葡萄糖，葡萄糖又在酒曲的作用下分解生成乙醇和二氧化碳的过程。

(C 6H 10O 5 n 淀粉＋n H 2O ――→催化剂

n C 6H 12O 6葡萄糖 C 6H 12O 6葡萄糖――→酒曲酶

2C 2H 5OH ＋2CO 2↑ (3)C

(4)乙醇在酶作用下可生成乙酸，乙醇和乙酸反应生成了乙酸乙酯，CH 3CH 2OH ＋CH 3COOH

催化剂

CH 3COOCH 2CH 3＋H 2O 。

2．近年来，纪录片《舌尖上的中国》引发全民关注美食的热潮，江苏镇江陈醋历史悠久，独具风味，其生产工艺流程如下图。

淀粉类原料――→酶

葡萄糖――→酒曲酶

成熟酒醅――――→醋酸发酵

成熟醋醅――→处理

成品醋

(1)在淀粉水解生成葡萄糖阶段，添加酶时要控制反应温度，不能太低或太高，原因为 ________________________________________________________________________。 (2)在酒精发酵阶段，需添加酵母菌，在操作时，应先通气，使酵母有氧呼吸，大量繁殖后密闭，利于生成更多的酒精产物，写出生成酒精的化学方程式：__________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在醋酸制作时，重新通气，醋酸菌在氧气充足时，将糖及酒精发酵生成醋酸，写出酒精生成醋酸的方程式：____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)制好的成品醋还需要密闭发酵一段时间，这时打开方能“香味四溢”，写出产生香味可能

的化学方程式：_________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [答案] (1)温度太低，反应速率太慢，温度太高，酶的活性减弱，反应速率也减慢 (2)C 6H 12O 6(葡萄糖)――→酶

2C 2H 5OH ＋2CO 2↑ (3)CH 3CH 2OH ＋O 2――→催化剂

CH 3COOH ＋H 2O (4)CH 3CH 2OH ＋CH 3COOH

催化剂

CH 3COOCH 2CH 3＋H 2O

3．小明在老师的指导下自制了一些米酒，经过酒精测试，酒精度大约在12%左右，品尝其味道，稍稍有些发酸。

(1)试分析小明酿造的米酒发酸的可能原因是什么？写出相应方程式。

(2)为获取浓度更大的米酒，小明将米酒拿回实验室，在老师的指导下，用以下仪器组装米酒的蒸馏装置(A 装置的铁架台省略)。

①图中A 、B 两仪器的名称为________、________。 ②将以上仪器用字母a 、b 、c …表示连接顺序： e 接( )，i 接( )，( )接f ，g 接( )

③B 仪器盛放液体不少于总容积的______，也不要超出总容积的______。温度计下端水银球应置于______________________________________________________________________处， 温度控制在________左右进行蒸馏，冷却水的流向应从________进，从________出(填“c ”或“d ”)。

(3)小明取蒸馏后的米酒检验，发现还含有水，于是又加入一些试剂，再一次蒸馏，二次蒸馏时小明可以选择的试剂为________(填字母)。 A ．食盐 B ．硫酸 C ．生石灰

D ．无水硫酸钠

(4)经过二次蒸馏后，小明制得的米酒达到了纯酒级别，为验证酒中是否还含有水，小明取少量米酒，加入少量________粉末，发现固体没变蓝，则证明制得了纯酒。

[答案] (1)可能是在发酵过程中，密封不好，少量乙醇被氧化生成了乙酸，也可能是发酵时间太长，部分乙醇被氧化为乙酸 CH 3CH 2OH ＋O 2―→CH 3COOH ＋H 2O

(2)①冷凝管 蒸馏烧瓶 ②h a b j ③13 2

3 蒸馏烧瓶的支管口 78.5℃ c d

(3)CD (4)无水CuSO 4

[解析] (1)实验装置的组装应本着“由下往上、从左向右”的原则进行，注意检查装置的气密性、冷凝管的水流方向是低进高出、温度计水银球应位于蒸馏烧瓶支管口处。米酒蒸馏的装置为

(2)酒精的沸点为78.5℃，故蒸馏时温度计应测定78.5℃左右的馏分。 (3)能吸收乙醇中水的试剂为生石灰或无水硫酸钠。

(4)无水CuSO 4遇水生成蓝色晶体，因此可证明酒中是否含水。