发酵与酿造工程学基础及主要设备.ppt
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食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章第四章第四章发酵与酿造工程学基础发酵与酿造工程学基础及主要设备及主要设备食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学FoodFermentingFoodFermentingandandbrewingTechnologybrewingTechnology食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章种子活化与扩大培养种子活化与扩大培养：
是指将保存在是指将保存在砂土管、冷冻干燥管砂土管、冷冻干燥管中处于中处于休眠状休眠状态态的生产菌种接入试管斜面的生产菌种接入试管斜面活化活化后，在经过扁后，在经过扁瓶或瓶或摇瓶及种子罐摇瓶及种子罐逐级放大培养逐级放大培养而获得一定数量和质量而获得一定数量和质量的纯种过程。
的纯种过程。
第一节第一节发酵与酿造的工艺过程发酵与酿造的工艺过程这些纯种培养物称为这些纯种培养物称为种子（种子（inoculuminoculum）。
）。
一、一、种子活化与扩大培养种子活化与扩大培养食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章发酵工业生产过程中优质种子必须满发酵工业生产过程中优质种子必须满足以下条件：
足以下条件：
1.1.菌种细胞的生长活力强菌种细胞的生长活力强，移种至发酵罐后能迅，移种至发酵罐后能迅速生长，迟缓期短；速生长，迟缓期短；2.2.生理形状稳定生理形状稳定；3.3.菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求；4.4.无杂菌污染无杂菌污染；5.5.保持稳定的生产能力。
保持稳定的生产能力。
一、一、种子活化与扩大培养种子活化与扩大培养食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章种子制备的工艺流程种子制备的工艺流程一、一、种子活化与扩大培养种子活化与扩大培养食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章（11）放线菌孢子的制备）放线菌孢子的制备放线菌的孢子培养一般采用琼脂斜面培养基，培养放线菌的孢子培养一般采用琼脂斜面培养基，培养基中含一些适合产孢子的营养成分，如麸皮、豌豆基中含一些适合产孢子的营养成分，如麸皮、豌豆浸汁、蛋白胨和一些无机盐等。
培养温度一般为浸汁、蛋白胨和一些无机盐等。
培养温度一般为2828。
培养时间。
培养时间551414dd。
（一）实验室种子制备
（一）实验室种子制备11、孢子制备、孢子制备一、一、种子活化与扩大培养种子活化与扩大培养食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章11、孢子制备、孢子制备
（一）实验室种子制备
（一）实验室种子制备（22）霉菌孢子的制备）霉菌孢子的制备霉菌孢子的培养一般以大米、小米、玉米、麸皮、霉菌孢子的培养一般以大米、小米、玉米、麸皮、麦粒等天然农产品为培养基。
麦粒等天然农产品为培养基。
培养的温度一般为培养的温度一般为2528。
培养时间一般为培养时间一般为414d。
食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章某些微生物菌种的孢子发芽和菌丝繁殖速度较缓某些微生物菌种的孢子发芽和菌丝繁殖速度较缓慢，为了缩短种子罐培养周期和稳定种子质量，慢，为了缩短种子罐培养周期和稳定种子质量，将将孢子经摇瓶培养成菌丝后再进罐孢子经摇瓶培养成菌丝后再进罐，这就是，这就是摇瓶摇瓶种子种子。
22、摇瓶种子制备、摇瓶种子制备
（一）实验室种子制备
（一）实验室种子制备食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章种子罐级数种子罐级数：
是指制备种子需逐级扩大培养的次数：
是指制备种子需逐级扩大培养的次数。
取决于：
取决于：
11）菌种生长特性、孢子发芽及菌体繁殖速度；）菌种生长特性、孢子发芽及菌体繁殖速度；22）所采用发酵罐的容积）所采用发酵罐的容积。
11、种子罐级数的确定种子罐级数的确定
（二）生产车间种子制备
（二）生产车间种子制备食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章接种龄：
接种龄：
种子罐中培养的菌体开始移入下一级种种子罐中培养的菌体开始移入下一级种子罐或发酵罐时的培养时间子罐或发酵罐时的培养时间。
常种龄以菌体处于生命力极为旺盛的对数生长期，常种龄以菌体处于生命力极为旺盛的对数生长期，且培养液菌体量还未达到最高峰时，较为适宜。
且培养液菌体量还未达到最高峰时，较为适宜。
时间太长，菌种趋于老化，生产能力下降，菌体自时间太长，菌种趋于老化，生产能力下降，菌体自溶溶；种龄太短，造成发酵前期生长缓慢种龄太短，造成发酵前期生长缓慢。
如嗜碱性芽孢杆菌生如嗜碱性芽孢杆菌生产碱性蛋白酶，产碱性蛋白酶，1212小时小时最好最好。
22、接种龄、接种龄
（二）生产车间种子制备
（二）生产车间种子制备食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章接种量大小决定于接种量大小决定于生产菌种生长繁殖的速度生产菌种生长繁殖的速度，较，较大接种量可缩短发酵罐中菌丝繁殖达到高峰的时间，大接种量可缩短发酵罐中菌丝繁殖达到高峰的时间，使产物的形成提前到来，并可减少杂菌的生长机会。
使产物的形成提前到来，并可减少杂菌的生长机会。
接种量接种量指移入的种子液体积和接种后培指移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例养液体积的比例。
（二）生产车间种子制备
（二）生产车间种子制备22、接种、接种量量食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章在抗生素生产中，大多数抗生在抗生素生产中，大多数抗生素最适接种量为：
素最适接种量为：
0.71.5%;棒状杆菌棒状杆菌生产谷氨酸接种生产谷氨酸接种量为量为1%；22、接种、接种量量食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章二、发酵与酿造原料前处理及培养基制备二、发酵与酿造原料前处理及培养基制备三、发酵与酿造三、发酵与酿造四、产物分离、提取与后加工四、产物分离、提取与后加工食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章四、产物分离、提取与后加工四、产物分离、提取与后加工1.1.发酵液的预处理与分离发酵液的预处理与分离2.2.初步纯化初步纯化3.3.高度纯化高度纯化4.4.成品加工成品加工等过程。
等过程。
具体流程图如下图：
具体流程图如下图：
发酵与酿造技术下游加工的一般过程主发酵与酿造技术下游加工的一般过程主要包括：
要包括：
食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章下游工程的基本框架下游工程的基本框架发酵液发酵液预处理预处理细胞破碎细胞破碎细胞分离细胞分离碎片分离碎片分离胞外产物胞外产物成品加工成品加工精细纯化精细纯化初步纯化初步纯化加热加热调节调节pHpH值值凝聚凝聚离心离心过滤过滤珠磨珠磨高速匀浆高速匀浆酶溶酶溶离心离心过滤过滤萃取萃取吸附吸附沉淀沉淀离心离心层析层析电泳电泳分子蒸馏分子蒸馏结晶结晶浓缩浓缩干燥干燥食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章
（一）
（一）发酵液预处理发酵液预处理和过滤和过滤预处理的目的预处理的目的改变发酵液的改变发酵液的物理性质物理性质，提高，提高从悬浮液中分离从悬浮液中分离固形物的速度，固形物的速度，实现工业规模的实现工业规模的过滤过滤；尽可能使产尽可能使产物转入便于以物转入便于以后处理的相中后处理的相中（多数是液相）（多数是液相）；去除发酵去除发酵液中部分液中部分杂质杂质，以利于后继各以利于后继各步操作步操作。
112233食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章11.发酵液发酵液预处理的方式预处理的方式
（一）
（一）发酵液预处理发酵液预处理和过滤和过滤（11）加热（）加热（heating）heating）：
加热能加热能显著显著降低悬浮液的黏度降低悬浮液的黏度，提高过滤速率。
，提高过滤速率。
适当的温度和受热时间还有利于作为杂质的一部分适当的温度和受热时间还有利于作为杂质的一部分蛋白质凝聚蛋白质凝聚，改善发酵液的过滤特性。
，改善发酵液的过滤特性。
食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章（22）调节）调节pHpH值（值（adjustingpH）11.发酵液发酵液预处理的方式预处理的方式可使蛋白质等两性物质处于可使蛋白质等两性物质处于等电点等电点，因不稳定而，因不稳定而被沉淀，用固液分离方法去除。
大多数蛋白质的等被沉淀，用固液分离方法去除。
大多数蛋白质的等电点在电点在4.55.5范围内。
范围内。
食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章11.发酵液发酵液预处理的方式预处理的方式（33）有色物质的去除及其他）有色物质的去除及其他在脱色方法中以使用在脱色方法中以使用离子交换剂、离子交换纤离子交换剂、离子交换纤维、活性碳等材料的吸附法最为普遍维、活性碳等材料的吸附法最为普遍。
食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章当悬浮液通过滤层当悬浮液通过滤层时，固时，固体颗粒被阻拦或体颗粒被阻拦或吸附在滤层的颗粒上吸附在滤层的颗粒上,使使滤液得以澄清。
澄清过滤液得以澄清。
澄清过程中，过滤介质起主要程中，过滤介质起主要作用作用.澄清过滤：
澄清过滤：
硅藻土、砂、颗粒活性碳、硅藻土、砂、颗粒活性碳、玻璃珠、塑料颗粒等构成玻璃珠、塑料颗粒等构成过过滤层滤层；烧结陶瓷、烧结金属、；烧结陶瓷、烧结金属、粘合塑料及金属丝绕成的管粘合塑料及金属丝绕成的管子组成子组成成型颗粒滤层。
成型颗粒滤层。
过滤介质：
过滤介质：
2.2.发酵液的粗过滤发酵液的粗过滤食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章悬悬浮液本身形成的滤饼浮液本身形成的滤饼起主要过起主要过滤作用。
当悬浮也通过滤布时，固滤作用。
当悬浮也通过滤布时，固体颗粒被滤布所阻，当滤饼达一定体颗粒被滤布所阻，当滤饼达一定厚度时即起过滤作用，此时可获得厚度时即起过滤作用，此时可获得澄清的滤液。
澄清的滤液。
滤饼过滤：
滤饼过滤：
滤布滤布，如天然或合成纤维织，如天然或合成纤维织布、金属织布、毡、石棉板、布、金属织布、毡、石棉板、玻璃纤维纸、合成纤维等无纺玻璃纤维纸、合成纤维等无纺布。
布。
过滤介质：
过滤介质：
食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章细胞破碎方法有机械和非机械细胞破碎方法有机械和非机械22类，类，机械类机械类包括包括珠磨法、高压匀浆法、超声波法珠磨法、高压匀浆法、超声波法非机械类非机械类包括包括酶溶法、化学渗透法酶溶法、化学渗透法等。
等。
（二）细胞
（二）细胞的的破碎破碎与分离与分离1.1.常用的细胞破碎的方法常用的细胞破碎的方法食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章（11）高压匀浆法高压匀浆法（highpressurehomogenizationhighpressurehomogenization）由匀浆泵和匀浆阀组成，细胞悬浮液通过针形孔，由匀浆泵和匀浆阀组成，细胞悬浮液通过针形孔，在高压驱使下高速运动并发生剧烈冲击，使细胞破在高压驱使下高速运动并发生剧烈冲击，使细胞破裂。
高压匀浆法如果和酶溶法结合，效果会更好。
裂。
高压匀浆法如果和酶溶法结合，效果会更好。
1.1.常用的细胞破碎的方法常用的细胞破碎的方法食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章（22）研研磨法（磨法（beadmill）beadmill）珠磨机中细胞悬浮液与直径小于珠磨机中细胞悬浮液与直径小于1mm1mm的玻璃珠、石的玻璃珠、石英砂等快速研磨，使细胞破碎，细胞内涵物释放出英砂等快速研磨，使细胞破碎，细胞内涵物释放出来。
一般采用夹套冷却和搅拌轴冷却使悬浮液冷却。
来。
一般采用夹套冷却和搅拌轴冷却使悬浮液冷却。
1.1.常用的细胞破碎的方法常用的细胞破碎的方法食品发酵与酿造工艺学食品发酵与酿造工艺学第四章第四章每种破碎方法都有自身的局限性和不足，因此每种破碎方法都有自身的局限性和不足，因此细胞破碎方向从以下三方面展开：
细胞破碎方向从以下三方面展开：
多种破碎方法相结合多种破碎方法相结合与下游过程相结合与下游过程相结合，破碎过程要易于细胞碎片的，破碎过程要易于细胞碎片的清除清除与上游过程相结合与上游过程相结合，细胞的培养过程及其环境条，细胞的培养过程及其环境条件对细胞的结构及破碎难易有很大影响。
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