现代通信种类及方式教学设计

现代的通信方式及种类

教学目标：1、联系身边的实际事例，感受通信与人们生活的密切关系。

2、通过调查了解知道现代通信的方式以及各自的特点。

3、能根据实际的情况正确选择、使用相应的通信方式来解决各种问题。

教学重点：使学生感受现代社会通信与人们的生活密切相连。

教学难点：了解知道现代通信的方式，学会正确选择通信方式。

教学准备：收集资料，课件

教学方法：情境教学方法，谈话法。

课时安排：一课时

教学过程：

一、视频导课，引出“通信”。

1、观看一段视频，请学生谈自己看懂了什么？（拜年的方式变得快捷了，短信、视频）

2、出示信件。

3、教师小结，通信就是把信息从一个地方传递到另一个地方，就是传递信息。

二、学生自学教材，结合课前了解的资料，学习通信的方式。

学生汇报，教师把通信方式贴在黑板上。

三、独立思考，了解通信种类。

1、提问：这封信是怎样传递到我的手里的？理解“邮政通信”。

2、刚才那段视频中的小伙子和那位女大学生的新年祝福是怎么传递出去的？理解“电

信通信”

3、根据这一标准，指名两位学生上黑板分类。

四、创设情境，联系生活谈通信的运用。

1、出示四种情境，小组交流解决问题的方法，谈出理由，并演一演。

2、了解四个公益电话号码，并学会打这类电话。

3、学习新型电话的种类。

4、了解网络通信的方便快捷，讲自己的事例。

5、学习发送电子邮件的方法。

6、了解传真的方法。

7、学习信封的写法及注意事项。

五、回顾古代通信方式，对比现代通信的方便和快捷。

1、学生先谈自己了解到的古代通信方式，再说说自己想说什么？

2、想象一下未来的通信方式。

六、游戏环节：

A、抢答问题

1、可以随时随地的通话，还可以发短信。

2、邮寄又快又保险，可是价格贵一些。

3、邮寄安全可靠，价格便宜，可是时间长一点

4、又快又便宜，文字、图像都可以传递，可是保密性差一点。

B情境游戏

1、我拍了好多城市的高楼大厦图片，怎么寄给远在山区的朋友呢？

2、我的表姐在外地上大学呢，我想跟他聊聊我最近在学校的事情，用什么通信方式联系比

较合适呢？

3、要和在外地居住的爷爷奶奶联系用什么方式才好啊？

4、我有一个外国朋友，该怎样和他沟通联系呢？

七、教师留联系方式，引导学生根据自己的需要有选择的记。

第四章 柠檬酸

教研室：生物工程 教师姓名：陆步诗、余有贵

课程名称 授课专业及班次 07级食品质量与安全方向

授课内容 柠檬酸 授课方式及学时 讲授、2H

目的要求

现代食品发

酵技术

熟悉柠檬酸发酵生产的一般流程和技术要点。

1、柠檬酸发酵生产的一般流程和技术要点

2、生产技术要点的理解

重点与难点

讲授内容

及

时间分配

4.4 发酵

4.5 提取

4.6 浓缩、结晶与干燥

1、

2、宋东安.调味品发酵工艺学.化学工业出版社,2009

参考资料

教学过程

薯干经粉碎，以16％～20％的比例在调浆罐中加水调浆，pH自然5.5；添加0.1％中温型α-

淀粉酶，0.070MPa液化10～15min；过滤除渣；通过(NH)S0计量罐控制并调节培养基中含氮量为

424

0.2％～0.4％；连续灭菌后，泵入已灭菌的发酵罐中，装料量为发酵罐体积的85％～90％。

及其扩大培养

1、菌种 采用薯干原料进行液体深层通气发酵的菌株主要有黑曲霉Co827(上海工业微生物研

究所选育)和黑曲霉T419(天津工业微生物研究所选育)，此二菌株具有糖化力高、产酸力强、发酵

周期短、产物单一的特点，同时还具有营养要求低、耐高浓度柠檬酸、遗传性状稳定等优良性状，

发酵60～90h，产酸率可达15％～20％，糖化率在97％以上，已被大多数厂家采用。

2、扩大培养

根据黑曲霉在实验室扩大培养阶段获得的是孢子还是菌丝体，其扩大培养分为孢子扩大培养和

麸曲扩大培养2种方式。孢子扩大培养是利用液体或固体表面培养，收集黑曲霉孢子，再进行种子

罐扩大培养或直接进行发酵盘液体浅层发酵生产柠檬酸；麸曲扩大培养是利用固体醅培养出黑曲霉

菌丝体，再进行种子罐扩大培养或直接进行曲盘固体浅层发酵生产柠檬酸。

目前，我国普遍采用麸曲扩大培养方式，其工艺流程如下：试管斜面固体菌种的表面培养→250～

500mL茄子瓶固体表面培养→1000～2000mL三角瓶麸曲固体表面培养→种子罐液体菌种通气培养。

1)试管斜面固体菌种的表面培养 察氏琼脂培养基或麦芽汁琼脂培养基(10Be的无酒花麦汁，

琼脂2％)或米曲汁琼脂培养基(1份米曲加4份水，55℃糖化3～4h，滤液用水调至10Be，用碱调

pH6.O，加琼脂2％)，加热溶化，分装试管，121℃30min灭菌后，摆放斜面，冷却后，以无菌操作

接人已活化好的黑曲霉试管斜面菌种1～2白金耳或0.1mL孢子悬液，32℃培养4～5d，待长满茂盛

的黑曲霉孢子即可使用。

2)250～500mL茄子瓶固体表面培养 与试管斜面固体培养基相同，加热溶化，分装250～500mL

茄子瓶，每瓶4～5cm厚，121℃30min灭菌、冷却后，采用无菌操作，在试管斜面培养物中加入5mL

无菌水，制成孢子悬液，将lmL孢子悬液接人茄子瓶固体培养基中，32℃培养6～7d，待长满茂盛

的黑曲霉孢子即可使用。

3)1000～2000ml三角瓶麸曲固体表面培养 按麸皮(过60目筛)：水=l：(1.O～1.3)比例混合

后分装1000～2000mL三角瓶，每瓶50～lOOg，121℃30min灭菌、冷却后，采用无菌操作，在250～

500mL茄子瓶固体培养物中加入无菌水，制成孢子悬液，将孢子悬液接入1000～2000mL三角瓶固体

培养基中，进行麸曲固体表面培养。30～32℃培养14～16h后，菌丝长满曲料表面，翻曲1次，疏

松结块；继续培养1d，翻曲2次；再培养3～4d，待长满孢子，制成麸曲即可使用。

4)种子罐液体菌种通气培养 薯干经粉碎，以16％～20％的比例在调浆罐中加水调浆，pH自然

5.5；添加0.1％中温型α-淀粉酶，0.070MPa液化10～15min；过滤除渣；泵入O.15MPa 15min灭

菌的种子罐中，装料量为种子罐的70％；通过(NH)S0计量罐向种子罐中添加0.5％(NH)S04，以

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提高糖化力；搅拌均匀后，实罐0.1MPa 30 min灭菌，冷却至35℃；在种子罐中接入黑曲霉孢子或

麸曲，接种量为孢子数10cfu／mL；培养温度控制在35℃±1℃；罐压维持20～50kPa；通风量根据

4

。/

。/

培养阶段而定(以10m为例)：O～6h，孢子吸水膨胀，通风量保持9～10 m／h；6～10h，为孢子萌

发期，通风量保持18 m／h；10h，为菌丝体生长繁殖期，通风量增至36～72 m／h。种子培养18～

28h，当培养液的pH降至2．O～2.5、滴定酸度为1.5～2.0mL／100g，而且菌丝球直径为24um(不

超过100um)，菌丝球数目达到(1～2)×10cfu／mL时，种子培养结束。

4

33

33

4.4 发酵

待发酵罐中发酵培养基冷却至35℃时，利用无菌压缩空气将种子罐中的培养液泵人发酵罐，进行液

体深层通气发酵。一般来说，发酵前期(0～18h)为菌丝生长和淀粉糖化阶段(当产酸量与还原糖的总

量接近起始可发酵糖总量时，糖化阶段完成)；发酵中后期(18～90h)为柠檬酸合成与积累阶段。

1)接种量的控制 在一定范围内，孢子接种量与产酸速率成正比。从理论上讲，菌球体的极限

数量与接种孢子数量相等。由于孢子相互吸附以及孢子在发酵液中萌发时菌丝互相缠绕等物理作用，

大多数菌丝球是由几个孢子、乃至一团孢子形成的。孢子接种量越大，菌丝球直径越小、越多，产

酸率越高。一般接种量为孢子数10×10cfu／mL。

2)发酵温度的控制 在黑曲霉液体深层发酵中，温度低于28℃，导致长菌和产酸缓慢；高于

37℃，导致杂酸形成过量。一般来说，发酵前期(0～18h)，温度控制在36～38℃，甚至可采用40℃

高温培养，促进菌丝生长和淀粉糖化；发酵中后期(18～90h)，温度降为35℃±1℃。

(3)发酵液pH值的控制 发酵前期(0～18h)，发酵液pH值控制在4.O～4.5，促使淀粉糖化；

发酵中后期(18～90h)，发酵液pH值降至2.5左右，有利于柠檬酸的合成与积累。研究表明，在黑

曲霉液体深层发酵中后期(18～90h)的产酸阶段，如果发酵液pH值在3.0以上，容易产生草酸；如

果发酵液pH值升至5.0以上，则容易生成葡萄糖酸。另外，为防止发酵中后期(18～90h)pH值下降

过快而导致菌体早衰，一般在发酵24～48h后，在发酵液中添加(5～10)g／L的碳酸钙，以维持发

酵产酸阶段正常的pH值水平。

(4)通风供氧和搅拌的控制 柠檬酸发酵是典型好氧发酵，对氧十分敏感。黑曲霉生长期溶氧分

压不得低于1.8kPa，产酸期溶氧分压不得低于3.2kPa。当发酵进入产酸期时，在一定范围内，产酸

速率几乎与溶氧分压成正比，溶氧分压下降到10kPa时，产酸速率下降不大；溶氧分压下降到3.2kPa

时，产酸能力基本丧失；溶氧分压下降到1.8kPa(临界溶氧分压)以下时，产酸能力完全丧失，而且

低溶氧下产酸能力的丧失，很少能重新恢复。通过通风量的控制，使产酸速率保持在(2～3)g／(h.L)

的水平，如果产酸速率过快，则造成菌体早衰，柠檬酸的最终产量下降。对于50m发酵罐而言，发

酵前期(0～18h)，通风量控制在O．08～0.1vvm；发酵中后期(18～90h)，通风量控制在0.12～

O.15vvm。50m箭叶涡轮搅拌桨式发酵罐的搅拌速率控制在90～110r／min，100m自吸式桨叶低搅拌

式发酵罐的搅拌速率控制在135r／min。整个发酵期间罐压保持O.1MPa。

(5)发酵终点控制 以薯干粉为原料，黑曲霉液体深层通气发酵至60～90h，当发酵液中总糖含

量自140～160g／L降至残糖含量为2g／L以下、产生的柠檬酸浓度达到120～155g／L、糖的转化

率达到93％～97％时，可升温终止发酵，泵送至贮罐中，及时进行提取。

33

3

4

4.5 提取

柠檬酸提取的方法有钙盐法、萃取法、离子交换法、电渗析法等。但目前国内大多采用钙盐一

离子交换法，其工艺流程为：

发酵醪的预处理→过滤→中和沉淀→酸解→净化脱色。

1)发酵醪的预处理 新鲜成熟发酵醪升温至75～90℃，温度不宜过高，加热时间不宜过长。其

原理是杀死柠檬酸生产菌和杂菌，终止发酵，并防止柠檬酸被代谢分解；使蛋白质变性，絮凝和破

坏胶体，降低料液黏度，利于过滤；使菌体中的柠檬酸部分释放。加热温度过高或时间过长，会使

菌体破裂自溶，释放出蛋白质，使料液黏度增加、颜色变褐，不利于净化。

2)过滤 过滤目的是去除发酵醪中的悬浮物、草酸，尽可能减少滤液的稀释度，把柠檬酸的损

失减少到最低限度。其原理是用一种多毛细孔的过滤介质，利用过滤介质两侧的压力差为推动力，

使柠檬酸发酵醪的液体通过小孔，得到澄清的滤液，而菌体、纤维等残渣悬浮物被截留、积累在介

质表面形成滤饼。过滤效果取决于滤饼的厚度和特性，滤饼达到一定厚度时，才变成真正的过滤介

质，为此，开始过滤时流速不宜过大，否则细小颗粒宜穿过介质空隙而未被截留，只有当介质表面

积有滤饼时，滤液才变清；由于草酸钙溶解度低于硫酸钙，在一次滤液中加硫酸钙，使生成草酸钙，

在复滤时再一并除去。

过滤液质量主要参数：一次滤液柠檬酸(一水)≥／100mL，悬浮物≤O.1g／100mL；滤饼含

水量≤55％～70％，柠檬酸(一水)≤2.5％；复滤液柠檬酸(一水)≥9.0g／100mL，悬浮液≤5mg／L，

草酸为0。

3)中和沉淀 过滤获得了去除菌体、残渣和草酸的澄清柠檬酸液，其中除主要含有柠檬酸外，

还含有可溶于水的碳水化合物、胶体、有机杂酸、蛋白质等杂质。

根据在一定温度和pH条件下柠檬酸钙在水中的溶解度极小的特性，采用钙盐或钙碱与溶液中的

柠檬酸发生中和反应，生成四水柠檬酸钙[Ca(CHO).4HO]从溶液中沉淀析出，除去残液后，用80～

365722

90％热水洗涤四水柠檬酸钙沉淀，可最大限度地将可溶性杂质与柠檬酸钙分离，其反应式为：

2 CHO. HO +3 CaC0 = Ca(CHO).4HO +3CO+H0

6872336572222

2 CHO. HO +3Ca(OH) = Ca(CHO).4HO +H0

687223657222

中和技术参数:

①每千克柠檬酸加石膏量O.03～O.15kg，中和剂(CaC0.CaO)浆乳中固型物含量≥22％，中和剂

3

含MgO≤1.5％，盐酸不溶物≤1.01％，Fe0+A10≤1.0％。

2323

②中和起始温度70～75℃，中和最终温度85～90℃。

③中和最终pH4.4～4.6(CaC0)、4.8～5.2[Ca(OH)]。

32

④洗涤柠檬酸钙水温85～90℃，洗水量(与钙比)：采用带式过滤机为3.O～3.5倍；采用抽滤

为4.5～5.0倍。

⑤过滤真空度O.025～0.028MPa。

⑥柠檬酸钙和废水的质量要求：柠檬酸钙含固型物≥40％，易碳化合物(Readily Carbonizable

substances，RCS)≤0.02％(以糖计)，废水中柠檬酸钙含量≤300mg／L。

4)酸解 利用柠檬酸钙在酸性条件下，其解离常数随H浓度的增高而增大的特性，在强酸(硫酸)

存在的溶液中产生复分解反应，生成难溶于水的石膏(CaS0)沉淀，而将弱酸(柠檬酸)游离出来。工

4

业生产中，控制酸解温度为60～70℃下，CaS02H0的溶解度低于Ca(CHO).4HO的溶解度的原理，

4.2365722

加HS0产生复分解反应，将柠檬酸从柠檬酸钙中分离出来，然后过滤除去硫酸钙(石膏)，获得粗柠

24

檬酸液(酸解液)。其反应如下：

Ca(CHO).4HO+3 HS0+4H0= 2 CHO. HO +3 CaS02H0

36572224268724.2

①酸解技术参数 酸解用的HS0纯度≥93％，铁含量≤O.01％，砷含量≤O.005％；酸解开始

24

温度60～70℃，洗水温度70～80℃；洗水用量(与湿柠檬酸钙比)约1.5倍；过滤真空度0.025～

0.03MPa.

②酸解液和废弃石膏的质量要求 酸解液含柠檬酸(一水)≥22g／100mL，SO≤4.5g／100mL，

4

C1≤100mg／L，石膏颗粒≤lOmg／L，易碳化物(以糖计)≤0.012g／lOOmL；废石膏含水≤4.5％，

柠檬酸(一水)≤0.5％，柠檬酸钙≤0.2％。

5)净化脱色 粗柠檬酸溶液中残留的色素、蛋白质等可溶性的大分子化合物，其分子质量为

10～10Da，分子大小在1～100nm，属胶体物质范畴，它们大多是两性电解质；此外还含有有害的

Ca、K、Mg、Fe、SO、C1等离子。净化是指通过活性炭和阳、阴离子交换树脂处理，除去粗柠

4

檬酸酸解液中的色素和离子，使粗柠檬酸液得到提纯和精制，获得净化精柠檬酸液。

2++2+3+2--

36

-

2-

+

4.6 浓缩、结晶与干燥

（1)浓缩 净化了的精柠檬酸液浓度一般柠檬酸(一水)含量为18g／100mL以上，要使其达到

75～82g／100mL的结晶浓度，必须通过蒸发除去溶剂，温度过高柠檬酸会分解，并易产生色素。因

此，一般采用60℃、14kPa条件下进行减压蒸发浓缩。为了充分利用蒸发过程中产生的二次蒸汽，

降低能耗，工业生产常采用二段或三段蒸发。

（2)结晶 当柠檬酸净化液蒸发浓缩至过饱和状态处于介稳区时，可通过刺激结晶(如加入晶种

或自然起晶的方法)，使其溶液浓度达临界浓度，溶液中就可产生微细的晶粒，当过饱和度达到一定

程度时，溶质分子之间的引力使溶质质点彼此靠近，碰撞机会增多，使它有规则地聚集排列在晶核

上，逐渐长成一定大小和形状的晶体。

①一水柠檬酸结晶 浓缩温度55℃时柠檬酸的饱和浓度为73%，当继续蒸发浓缩至81 %即为过

饱和状态时，将它立即移入结晶缸中，装至70％～85％液位，启动搅拌器，用冷水缓慢降温至临界

温度36.6℃时开始结晶，小心控制降温速度，刺激起晶或添加晶种，从36℃开始逐渐降温直至料温

降到10℃以下结晶结束，及时用离心机分离出晶体和母液，并用少量无离子冷水洗晶体表面吸着的

母液，湿晶体送干燥工序处理。

②无水柠檬酸结晶 由于无水柠檬酸结晶的临界温度是在36.6℃以上，因此它的体系过饱和温

度要高，结晶温度要控制在40℃以上，当浓缩温度为60℃时，饱和浓度73％，当继续蒸发浓缩至

83％即为过饱和状态时，将它移人结晶缸中，启动搅拌，用水冷却至48℃，采用刺激起晶或添加无

水柠檬酸晶种作为晶核，然后仔细控制温度在40～42℃养晶育晶，使体系状态由介稳区至稳定区，

结晶结束，最终温度也不低于40℃，然后用蒸汽或热水加温离心机，将晶浆分离出母液，再用40℃

以上的温无离子水洗净晶面黏附的母液，湿晶立即进入干燥机干燥，整个过程均需保持料温在36.6℃

以上，否则湿晶吸水结块成为一水柠檬酸。

3)干燥 湿柠檬酸晶体通过热空气对流式干燥，将晶体表面的游离水除去，又不失去一水柠檬

酸的结晶水，并保持晶型和晶体表面之光洁度，进而筛分、包装，获得符合等级标准的柠檬酸产品。