高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第3章 简单的有机化合物微项目 自制米酒——领略我国传统酿造工艺的魅力课文内容ppt课件
展开一、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“九酝春酒法”。(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 葡萄糖(麦芽糖等) 乙醇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:(C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6淀粉 葡萄糖。
②葡萄糖在酒化酶作用下生成乙醇:C6H12O6 2CH3CH2OH+2CO2↑。葡萄糖
2.我国古代传统酿醋工艺醋在我国古代被称为“苦酒”,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:
二、酿制米酒1.方案及步骤
每隔24小时测定米酒酒精度和pH实验数据:
3.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:
【自主探索】(1)(教材二次开发)教材中粮食酿醋的发酵过程可以简单表示为淀粉 葡萄糖(麦芽糖) 乙醇 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:提示:CH3CH2OH+O2 CH3COOH+H2O。②解释为什么陈醋香味浓郁?写出相关的化学方程式。提示: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CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOCH2CH3+H2O。
(2)(情境思考)食品的色、香、味是引人关注的关键所在,在食品的烹制过程中我们会用到各种调味品,如料酒、食醋、黄豆酱等。
你知道料酒和食醋的主要成分吗?它们的官能团是否相同?提示:料酒中含有乙醇,其官能团为羟基;而食醋中主要含有乙酸,其官能团为羧基。
项目活动:酿制米酒【情境导引】如图是某品牌白酒的宣传图片,其主要的宣传口号为“传统工艺,纯粮酿造”。
那么粮食是怎样酿造成白酒的呢?
【活动探究】1.实验用品糯米、甜酒曲、蒸锅、发酵容器、纱布、筷子(搅拌用)、簸箕;恒温箱、蒸馏烧瓶、冷凝管、牛角管、锥形瓶、酒精灯、温度计、石棉网、铁架台、烧杯。
2.实验方案(1)酿制米酒①浸泡糯米:糯米洗净清水浸泡24小时。
②蒸熟糯米:糯米沥干水分,蒸锅上放纱布,将糯米倒在纱布上,大火蒸20分钟,转小火蒸5分钟,将糯米蒸熟。
③摊凉和松散糯米:将蒸熟的糯米放进干净簸箕里,将糯米摊开松散至不烫手,并在糯米上淋上少量凉白开,将米粒松散开,并洗去黏性。
④混合糯米与甜酒曲:等到糯米饭温热的时候,均匀撒上甜酒曲,充分搅拌均匀,装入干净的玻璃发酵容器中,糯米饭扒平,中间挖一个小洞到底。
⑤发酵:将发酵容器盖严,置于30 ℃的恒温箱(或用毛毯或棉被包上)中发酵。⑥观察与测量:24小时后,揭开容器盖子,小洞里出现液体,即为米酒,气味芳香,味道甜美,酒味不冲鼻。取少量米酒测定其酒精度和pH,连续10天。
(2)蒸馏米酒①在实验室中按如图装置组装仪器,将一定量的米酒放入蒸馏烧瓶中,用酒精灯加热,收集不同温度范围的馏出液。
②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% vl,再次蒸馏可以得浓度更大的馏出液。
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。
【思考讨论】(1)制造米酒的过程中甜酒曲的作用是什么?提示:甜酒曲在酿造过程中为催化剂,起催化的作用,用于加快反应的速率。(2)制造米酒的过程中为什么需要在恒温条件下进行?提示:酿造过程中需要用到催化剂——甜酒曲,温度过高会使催化剂失活,而温度过低不能充分发挥催化剂的催化活性。(3)能不能通过上述蒸馏过程制得无水乙醇?提示:不能。因为在蒸馏的过程中水会随着乙醇一块蒸出,从而得不到纯净的乙醇。
【探究总结】1.醋酸的酿造原理(1)粮食酿醋的发酵过程可表示为淀粉 葡萄糖(麦芽糖等) 乙醇 乙酸(2)发生的主要化学反应:① +nH2O ② 2C2H5OH+2CO2↑③C2H5OH CH3COOH
2.物质分离方法——蒸馏(1)含义:提纯或分离互溶但沸点不同的液体混合物的方法。(2)注意事项:①在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片或沸石,防止液体暴沸。②温度计水银球的位置应与支管口下缘位于同一水平线上。③蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的 ,也不能少于 。④冷凝管中冷却水从下口进,从上口出。
【迁移应用】1.(改编)绍兴甜米酒有几千年的生产历史,其酒白如玉液,清香袭人。米酒饮用后既有酒味又有甜味,其中甜味来源是( )
A.淀粉→蔗糖→葡萄糖B.淀粉→麦芽糖→葡萄糖C.淀粉→麦芽糖→果糖D.淀粉→蔗糖→果糖
【解析】选B。淀粉在淀粉酶的作用下,先水解生成麦芽糖,然后在麦芽糖酶的作用下,再水解为葡萄糖,B符合。
2.亚里士多德曾经写到:“通过蒸馏,先使水变成蒸汽继而使之变成液体状,可使海水变成可饮用水”。这说明当时人们发现了蒸馏的原理。如图为蒸馏实验装置。
(1)写出下列仪器的名称:a.______________; b.______________。 (2)实验过程中,需要通冷水,图中的进水方向是__________进(填图中字母)。 (3)若利用装置分离乙酸(沸点118 ℃)和乙酸乙酯(沸点77 ℃)的混合物,还缺少的仪器是____________。 【解析】(1)由图可知,仪器a为蒸馏烧瓶,b为冷凝管。(2)实验过程中,需要通冷水,图中的进水方向是g进。(3)选蒸馏法分离,图中装置还缺少温度计。答案:(1)蒸馏烧瓶 冷凝管 (2)g (3)温度计
【加固训练】(2020·威海高一检测)已知甲和乙两种有机物的某些性质如下表所示:
现有甲和乙的混合物,进行分离时,可采用的方法是( )A.蒸馏 B.蒸发 C.过滤 D.萃取【解析】选A。从表中给出的数据可以得出甲和乙的沸点不同,因此可以采用蒸馏的方法分离。
1.(双选)下列属于物理变化的是( )A.煤的干馏 B.粮食酿酒C.电解质电离过程D.石油的分馏【解析】选C、D。A项,煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程,在该过程中有新物质生成,属于化学变化;B项,粮食酿酒过程中,淀粉发酵生成乙醇,有新物质生成,属于化学变化;C项,电解质电离过程,只有化学键断裂,属于物理变化;D项,石油的分馏是利用石油中各组分物质沸点的不同,通过先加热、后冷却的方法分离相互溶解的液体,在该过程中没有新物质生成,属于物理变化。
2.酿制米酒需要酒曲,《书经·说命篇》中的“若作酒醴,尔惟曲蘖”。下列关于酒曲的说法正确的是( )A.需要在高温下使用B.需要在超低温下使用C.分解产生乙醇D.酿制米酒的催化剂【解析】选D。酒曲就是酿酒的催化剂。
3.(2020·许昌高一检测)明代《本草纲目》记载了烧酒的制造工艺:“凡酸坏之酒,皆可蒸烧”“以烧酒复烧二次……价值数倍也”。这里用到的实验装置是( )
【解析】选D。由题干“以烧酒复烧二次”可知用到蒸馏操作。
4.“月是故乡明,酒是陈的香”,用大米酿的酒在一定条件下密封保存,时间越长越香醇的原因是生成了( )A.乙酸 B.乙醛 C.乙酸乙酯 D.乙醚【解析】选C。用大米酿的酒在一定条件下密封保存,储存过程中乙醇被氧化为乙酸,乙醇与乙酸反应生成酯,酯具有芳香味,时间越长越香醇。
5.“绿蚁新醅酒,红泥小火炉”,“新醅酒”即新酿的酒,在酿酒过程中,葡萄糖发生( )A.置换反应 B.分解反应C.酯化反应D.水解反应【解析】选B。葡萄糖是单糖不能发生水解反应,在酿酒过程中葡萄糖转化为乙醇和二氧化碳,是分解反应。
【加固训练】(双选)下列说法正确的是( )A.一定条件下,乙酸乙酯、淀粉、蛋白质都能与水发生水解反应B.煤制煤气是物理变化,是高效、清洁地利用煤的重要途径C.蛋白质是组成细胞的基础物质,动物的肌肉、毛皮、血液、乳汁、脂肪等均含有蛋白质D.植物秸秆的主要成分是纤维素,纤维素在催化剂作用下经水解可得葡萄糖,葡萄糖在酒化酶的作用下能转化为乙醇
【解析】选A、D。A项,一定条件下,乙酸乙酯、淀粉和蛋白质都能与水发生水解反应;B项,煤制煤气主要是C与水蒸气在高温下反应生成CO与H2的过程,属于化学变化;C项,脂肪的主要成分是高级脂肪酸甘油酯,不是蛋白质;D项,植物秸秆的主要成分是纤维素,纤维素在催化剂作用下经水解可得葡萄糖,葡萄糖在酒化酶的作用下能转化为乙醇和二氧化碳。
【素养新思维】6.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,并写出相应方程式_______。 (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。
【解析】(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,也可能是发酵时间过长,部分乙醇被氧化成为乙酸。(2)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
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CuSO4遇水生成蓝色晶体,因此可证明酒中是否含水。答案:(1)部分乙醇被氧化为乙酸 CH3CH2OH+O2→CH3COOH+H2O(2)①冷凝管 蒸馏烧瓶 ②h a b j ③ 蒸馏烧瓶的支管口 78.5 ℃ c d(3)C、D(4)无水CuSO4
【加固训练】1.下图是传统酿酒的工艺流程图: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 ℃
提示:(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。(C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6淀粉 葡萄糖C6H12O6 2C2H5OH+2CO2↑葡萄糖(3)C
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。(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,使酵母菌有氧呼吸,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化学方程式:____________。 (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:_____________。
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