试验一小型模拟发酵罐的演示试验.docx
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试验一小型模拟发酵罐的演示试验
实验一小型模拟发酵罐的演示试验
一、目的要求
了解小型发酵罐的基本结构并学习发酵罐的使用。
二、基本原理
发酵罐是进行液体发酵的特殊设备。
生产上使用的发酵罐容积大，均用钢板或不锈钢板制成；供实验室使用的小型发酵罐，其容积可从约1L至数百升或稍大些。
一般来说，10L以下是用耐压玻璃制作罐体，10L以上用不锈钢板或钢板制作罐体。
发酵罐配备有控制器和各种电极，可以自动地调控试验所需要的培养条件，是微生物学、发酵工程、医药工业等科学研究所必需的设备。
各厂家生产的发酵罐会有所差别，但基本原理是相同的。
现以上海理工大学出产的10L罐为例，说明小型发酵罐的结构。
三、各部分结构
三部分结构：
罐体和控制箱，空气压缩机（空压站），蒸汽发生器（锅炉房），主要介绍罐体和控制箱。
罐体为一硬质玻璃圆筒，底和顶两端用不锈钢板及橡胶垫圈密封构成，容积为10L，顶盖上有几个孔口（如图），分别是加料及接种口、放置温度计口、补料口、放置DO（溶解氧）电极口、放置温度电极口、放置pH电极口、放置消泡电极口、放置取样管口、放置搅拌器及冷凝管口。
图发酵罐顶盖及各孔口
1．加料及接种口；2.放置温度计口；3．补料口；4．放置D．O（溶解氧）电极口；5．放置温度电极口；6．放置pH电极口；7．放置消泡电极口；8．放置取样管口；9．放置搅拌器及冷凝管口
发酵罐放置在罐座上，还设有灭菌入口、升温和冷却装置等。
本罐可配置不同性能的控制器。
控制器能完成最基本的功能，它由下列几部分构成：
（1）参数输入及显示装置，用以输入控制发酵条件的各种参数及显示发酵过程中罐内培养液的温度，pH、DO（溶氧）的测定数值。
（2）电极校正装置用以校正pH电极和DO电极等。
（3）酸、碱泵用以向发酵罐加入酸液或碱液以调节培养液中的pH。
（4）消泡剂加入泵用以向发酵罐加入消泡剂，以消除发酵过程中产生过多的泡沫。
（5）报警灯及蜂音器按钮当发酵过程中，电路上发生故障，如显示屏上显示温度或DO为闪动，即超出本机的测定值，则报警红灯亮并发出“嘀、嘀……”声。
按此钮则“嘀嘀”声可消除，但只有当故障排除，红灯才熄灭。
（6）自动或人工控制按钮用以决定本控制器是处在自动控制或人工控制状态。
（7）电极连接导线：
有三条连接导线，分别与pH、DO和AF（消泡）电极连接。
实验二冻干发酵剂菌种的制备
一、实验目的
1．了解微生物发酵菌种的几种保藏方法。
2．掌握食品用发酵剂菌种低温冷冻干燥的基本方法。
3．了解微生物发酵剂菌种低温冷冻干燥的优点。
二、实验原理
发酵剂菌种的保藏对生产起着至关重要的作用。
目前发酵剂菌种的保藏形式主要有以下两种方法：
液态发酵剂和固态发酵剂。
固态发酵剂分为三种：
喷雾干燥发酵剂、浓缩干燥发酵剂、低温冷冻干燥发酵剂。
而低温冷冻干燥发酵剂是保藏发酵剂菌种的最有效的方法之一。
三、实验材料
1．菌种：
嗜热乳酸杆菌
2．培养基：
MRS培养基、脱脂乳
3．仪器设备：
试管、滴管、离心机、安瓿瓶、低温冰箱、真空冷冻干燥机
四、实验方法与步骤
1．菌悬液的制备
在培养好的试管斜面培养物中加入2mL～3mL保护剂（一般为10％脱脂乳），洗下细胞或孢子，制成菌悬液；若液体培养，则将培养好的液体培养物进行离心收集细胞或孢子，与等量保护剂混合，制成菌种悬液。
2．分装安瓿瓶
用无菌毛细管或长滴管将菌种悬液加入安瓿瓶内。
3．预冻
预冻可在低温冰箱中进行，也可在附有冻结舱的冻干机中进行，预冻的温度范围在-25℃～-40℃。
4．真空升华干燥
安瓿瓶菌种预冻后放入冻干机真空箱内，进行真空升华干燥。
5．真空封存与保藏
真空干燥后保持真空度6．7Pa以下，用火焰封存安瓿瓶口。
置4℃～10℃避光保存。
五、注意事项
1．不同发酵剂菌种的冷却速度不同，比如酵母菌的合适冷却速度为3℃／min～10℃／min。
2．预冻的温度范围在-25℃～-40℃，若温度高于-25℃，则冻结不结实，影响升华干燥。
一般采用-35℃预冻1h。
六、思考题
1．制备菌悬液过程中为什么要加入保护剂?
2．低温冷冻干燥保藏方法的优点?
实验三、四甜酒酿的制作品尝
1．实验目的
（1）通过甜酒酿的制作了解酿酒的基本原理
（2）掌握甜酒酿的制作技术。
2．实验原理
以糯米（或大米）经甜酒药发酵制成的甜酒酿，是我国的传统发酵食品。
我国酿酒工业中的小曲酒和黄酒生产中的淋饭酒在某种程度上就是由甜酒酿发展而来的。
甜酒酿是将糯米经过蒸煮糊化，利用酒药中的根霉和米曲霉等微生物将原料中糊化后的淀粉糖化，将蛋白质水解成氨基酸，然后酒药中的酵母菌利用糖化产物生长繁殖，并通过酵解途径将糖转化成酒精，从而赋予甜酒酿特有的香气、风味和丰富的营养。
随着发酵时间延长，甜酒酿中的糖分逐渐转化成酒精，因而糖度下降．酒度提高，故适时结束发酵是保持甜酒酿口味的关键。
3．实验材料
3．1材料
糯米、酒药。
3．2器具及其他用品
手提高压灭菌锅、滤布、塑料盒、不锈钢锅。
4．实验流程
酒药
洗米蒸饭淋水降温落缸搭窝发酵甜酒酿
5．实验步骤
5．1洗米蒸饭
将糯米淘洗干净，用水浸泡过夜，捞起放于置有滤布的蒸屉上，于锅内蒸熟（约15-20min），使饭“熟而不糊”。
5．2淋水降温
用清洁冷水淋洗蒸熟的糯米饭，使其降温至35℃左右，同时使饭粒松散。
5．3落缸搭窝
将酒药均匀拌入饭内，并在洗干净的塑料盒内洒少许酒药，然后将饭松散放入塑料盒内，搭成凹形圆窝，面上洒少许酒药粉。
盖上塑料盒盖。
5．4保温发酵
于30℃进行发酵，待发酵2d后，当窝内甜液达饭堆2／3高度时，进行搅拌，再发酵1d左右即可。
6．实验结果
（1）发酵期间每天观察、记录发酵现象。
（2）对产品进行感官评定，写出品尝体会。
7．思考题
（1）制作甜酒酿的关键操作是什么?
（2）发酵期间为什么要进行搅拌?
实验五、六酸奶发酵剂的制备及酸奶的酿制
一、实验目的
学习并掌握酸奶制作的基本原理和方法。
二、实验原理
酸奶是以牛奶等为原料，经乳酸菌发酵而成的一种具有较高营养价值和特殊风味的发酵乳制品，是具有一定保健作用的食品。
其基本原理是通过乳酸菌发酵牛奶中的乳糖产生乳酸，乳酸使牛奶中酪蛋白（约占全乳的2．9％，占乳蛋白的85％）变性凝固而使整个奶液呈凝乳状态。
同时，通过发酵还可形成酸奶特有的香味和风味（与形成乙醛、丁二酮等有关）。
按凝固状态可将酸奶分为凝固型酸奶和搅拌型酸奶，二者基本工艺过程相似，本实验主要学习凝固型酸奶的制作方法。
三、实验器材
1．活材料：
一般选用保加利亚乳杆菌（Lactobacillusbulgaricus）和嗜热链球菌（Strep．tococcusthermophilus）。
也有使用嗜酸乳杆菌（L．acidophilus）和双歧乳杆菌如两歧双歧乳杆菌（Bifidobacteriumbifidum）的，目前虽然有人认为它们保健作用更好，但由于不易培养和有特殊异味，尚未全面推广使用。
本实验使用前两种菌以1：
1比例混合接种。
2．培养基：
菌种活化及扩大用培养基：
10％脱脂乳液，pH自然。
发酵培养基：
12％-13％全脂乳液加适当比例（如8％）的白砂糖，pH自然。
3．器材：
试管、烧杯、三角瓶、无菌吸管、酸奶瓶、温度计、玻璃棒、酒情灯、电炉、打浆机或均质机。
四、实验方法
1．工艺流程：
全脂乳粉、砂糖、水混合均匀预热（60-70℃）均质（15-18MPa）
灭菌（85-90℃，5-8min）冷却（43-45℃）接种分装
封口菌种活化母发酵剂生产发酵剂
保温发酵（42-43℃，3-6h）
酸奶瓶清洗开水烫洗消毒
冷藏（2～5℃）
成品
2．菌种活化和培养：
（1）将脱脂乳液（要求乳粉或生新鲜牛乳不含抗生素）分装试管和三角瓶．装量：
18mm×180mm试管：
10mL／管；250mL三角瓶：
150mL／瓶。
置于高压灭菌锅内115℃，15min灭菌。
（2）将冻干或液体保藏菌种接入脱脂乳试管中活化2～3次，至凝固良好时，转接于三角瓶中（做成母发酵剂），接种量1％～2％左右。
大规模生产时还需进行下一级扩大培养（即做生产发酵剂），接种量2％～3％。
（3）生产发酵剂培养需采用较大的容器，如不锈钢桶，灭菌则采用80℃、15min，连续两次。
灭菌后牛乳应立即冷却待用。
如1h内不使用，需储放在3～-5℃环境下。
（4）培养：
保加利亚乳杆菌一般在42～45℃下培养12h，至牛乳凝固结实即可。
嗜热链球菌一般在37～42℃下培养12～14h，至牛乳凝固结实即可。
3．发酵培养基的消毒：
将乳粉、砂糖和水按比例混合均匀（实验室小规模制作可用打浆机打浆，使充分混匀，代替均质），在不锈钢容器（或烧杯）中加热至85～90℃保持5～8min即可杀死病原菌和其它微生物。
4．接种：
将消毒后的牛乳迅速降温至45℃以下，接入发酵剂的量为原料乳量的1％～3％。
采用混合菌株发酵时，总接种量不变，两菌株等量接种。
5．分装、封口、发酵：
接种后，分装于消毒过的酸奶瓶或其它容器中，加盖或封口后送培养箱或发酵室保温发酵3～6h。
6．冷却后熟：
经检查，酸奶已达到凝固状态（pH达4．2～4．3）时，取出置2～5℃条件下冷藏24h即得成品。
品尝自己制作的酸奶，判断其感官品质是否达到要求，若达不到要求，分析其原因。
五、实验作业
双岐杆菌的乳酸发酵途径与明串珠菌的乳酸发酵途径有什么不同?
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