檸檬酸發(fā)酵工藝.ppt.ppt

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1、三檸檬酸發(fā)酵工藝檸檬酸發(fā)酵是典型的好氧發(fā)酵,工業(yè)上好氧發(fā)酵基本上有三種,即表面發(fā)酵;固體發(fā)酵和液體深層發(fā)酵,前兩者是利用氣相中的氧,后者主要是利用溶解氧,這三種發(fā)酵方法各有優(yōu)缺點(diǎn),都有經(jīng)濟(jì)上的可行性,工業(yè)上仍然有保留。(一)表面發(fā)酵工藝表面發(fā)酵是利用生長在液體培養(yǎng)基表面的微生物代謝作用,將可發(fā)酵性原料轉(zhuǎn)化為檸檬酸,這種工藝出現(xiàn)最早,1923年由美國Chas.Pfizer公司實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化,但主要是利用蜜糖原料來進(jìn)行發(fā)酵的,采用表面發(fā)酵工藝具有一些優(yōu)點(diǎn):(1)設(shè)備簡單,投資少,投產(chǎn)快;(2)操作技術(shù)簡單,能耗低;(3

2、)原料粗放,而且適于高濃度發(fā)酵,產(chǎn)酸濃度也較高;但表面發(fā)酵存在的問題是設(shè)備占地面積大,勞動(dòng)強(qiáng)度大,發(fā)酵時(shí)間長,菌體生長量多,而影響產(chǎn)率等。這種培養(yǎng)方法菌的生長速度與培養(yǎng)基深度有關(guān),單位體積的表面積越大,生長速度也越快。氧的供給常成為發(fā)酵的限速因素,所以發(fā)酵周期長,占地面積大。優(yōu)點(diǎn)是不需要深層培養(yǎng)時(shí)的攪拌和通氣,節(jié)省動(dòng)力。如醋酸、檸檬酸發(fā)酵和曲盤制曲。檸檬酸表面發(fā)酵工藝1.1表面發(fā)酵微生物工業(yè)上應(yīng)用的菌種均為黑曲霉,在國外普遍采用孢子接種的方法進(jìn)行表面發(fā)酵1.2干孢子的制備表面發(fā)酵用的種子,接種量大,最初采用大批量

3、的茄子瓶培養(yǎng),使用前在無菌條件下制成孢子懸液,接入發(fā)酵液中,然后分裝接入發(fā)酵盤,這種方法工作量大,而且種子質(zhì)量不能保證,不適宜大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用,采用干孢子接種是淺盤發(fā)酵工藝能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的關(guān)鍵因素。菌種→沙土保藏→斜面培養(yǎng)→液體培養(yǎng)→干燥→干孢子收集→合格成品保藏→使用前質(zhì)量檢查→合格→作為發(fā)酵用種子。干孢子液體培養(yǎng)成熟后,將淺盤傾斜,把盤內(nèi)培養(yǎng)液除去,然后培養(yǎng)盤于干燥柜中,兩端與無菌空氣進(jìn)、出管道相連,通入40℃左右的無菌空氣,干燥3-4小時(shí),在無菌條件下采用孢子收集器進(jìn)行孢子收集。1.4表面發(fā)酵工藝(1)

4、一般發(fā)酵根據(jù)菌種的產(chǎn)酸能力,也層一般在8~12cm,一次性發(fā)酵至結(jié)束。(2)置換法一次發(fā)酵結(jié)束,將酸液從菌膜下排走,然后再菌膜下通入無菌水,靜止1小時(shí),待菌膜中酸液滲入水中,排走洗水至貯酸桶,再通入置換液,液層視菌種生產(chǎn)能力而定,一般在6~8cm。(3)添加法有兩種方法:一是分菌膜生長期和產(chǎn)酸期,生長期的液層3cm左右,待菌膜形成,放掉菌膜下的生長液,通入產(chǎn)酸培養(yǎng)基,液層在10~12cm,一直到發(fā)酵結(jié)束。另一種添加工藝是在液層為6~8cm的一段發(fā)酵基礎(chǔ)上,待產(chǎn)酸進(jìn)入高峰期通入3-~4cm的產(chǎn)酸培養(yǎng)基,總液層達(dá)9~

5、12cm,直至發(fā)酵結(jié)束。(二)固態(tài)發(fā)酵工藝固態(tài)發(fā)酵是將原料及菌體被吸附在疏松的固體支持物(載體)上,經(jīng)過微生物的代謝活動(dòng),將原料中可發(fā)酵性成分轉(zhuǎn)化為檸檬酸。固體發(fā)酵工藝具有的優(yōu)點(diǎn):(1)設(shè)備簡單,投資少;(2)操作簡單,能耗低,適應(yīng)性強(qiáng);(3)原料粗放;(4)發(fā)酵時(shí)間短缺點(diǎn)是設(shè)備占地面積大、勞動(dòng)強(qiáng)度大,傳質(zhì)傳熱困難,產(chǎn)品回收率低,副產(chǎn)物多等。固體培養(yǎng)又分為淺盤固體培養(yǎng)和深層固體培養(yǎng),統(tǒng)稱曲法培養(yǎng)。它起源于我國釀造生產(chǎn)特有的傳統(tǒng)制曲技術(shù)。其最大特點(diǎn)是固體曲的酶活力高。固體培養(yǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn):①原料:以谷物和農(nóng)業(yè)廢物為

6、主要原料,只需外加適量水分、無機(jī)鹽等。培養(yǎng)基組成簡單。②防止污染:利用霉菌能在水分較低的基質(zhì)表面進(jìn)行增殖的特性,在這種條件下,細(xì)菌生長不好,因此不易引起細(xì)菌污染。③通氣:無論淺盤或深層固體通風(fēng)制曲,可以在曲房周圍使用循環(huán)的冷卻增濕的無菌空氣來控制溫濕度,并且能根據(jù)菌種在不同生理時(shí)期的需要,靈活加以調(diào)節(jié)。在固體培養(yǎng)中,氧氣是由基質(zhì)粒子間空隙的空氣直接供給微生物,比液體培養(yǎng)時(shí)的用通氣攪拌供給氧氣節(jié)能。2.1生產(chǎn)工藝流程甘薯渣→破碎→加輔料→灑水→濕薯干→加輔料→蒸料→攤晾↓斜面種子→一級(jí)種子→二級(jí)種子→補(bǔ)水接種→裝盤

7、→曲房發(fā)酵→浸曲→自然過濾→濾液→加熱→過濾薄層固態(tài)發(fā)酵在發(fā)酵室內(nèi)進(jìn)行,發(fā)酵時(shí)也叫曲房,需要配置無菌空調(diào)設(shè)備,室內(nèi)放置盤架,以8~10層為宜,架盤層垂直間距為15~20cm。薄層發(fā)酵的容器可以采用發(fā)酵盤(曲盤、竹盤等)曲盤的厚度在6~8cm,材料可以是木質(zhì),鐵質(zhì)或不銹鋼等,盤底最好是多孔篩板,以利于通氣。薄層發(fā)酵盤曲、簾子曲是最簡單的固體發(fā)酵技術(shù),這些發(fā)酵設(shè)備具有就地取材、上馬快、投資省、推廣易的特點(diǎn),因而這種發(fā)酵適用于農(nóng)村中小型生產(chǎn)。簾子曲用的簾子和盤曲用的曲盤以及放置簾子和曲盤的曲架見圖。曲架可以用木材或毛竹

8、制成,外表最好涂漆以防霉菌生長,曲盤可用竹木制成。常用淺盤尺寸有0.37m×0.54m×0.06m或1m×lm×0.06m等。大的曲盤沒有底板,只有幾根襯條,上鋪竹簾、葦簾或柳條,或者干脆不用木盤,把簾子鋪在架上,這擴(kuò)大了固體培養(yǎng)基與空氣的接觸面,減少了老法的許多笨重操作,提高了曲的質(zhì)量。簾子可用蘆葦、竹或柳等編成(便于卷在一起進(jìn)行蒸煮滅菌)。曲架、曲盤和簾子的尺寸可根據(jù)

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