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保兴生物:液体发酵

时间: 2019-12-17来源: 作者:

  液体发酵法是借助于液体介质来完成面团的发酵,即先将酵母置于液体介质中,在液体中经几个小时的繁殖,制成发酵液,然后用发酵液与其他原辅料搅拌成面团。

  介绍

  液态深层发酵法

  液态深层发酵法制醋是较为先进的技术,其特点是发酵周期短、劳动生产率高、劳动强度低、占地面积少、不用填充料等。它使我国古老的酿醋工业朝着机械化、管道化生产方向前进了一大步,为实现食醋生产自动化创造了条件,也使我国发酵醋酸技术跟上了国际先进水平。但由于酿醋周期短,风味欠佳,作为调味品食醋尚有不足。

  该工艺的关键【设备】是自吸式下伸轴醋酸发酵罐,其他配套【设备】与酶法液化通风回流法相同。自吸式发酵罐用于制醋工业始于20世纪60年代后期,由德国开发成功。其工作原理是: 发酵液在一定转速的机械搅拌作用下,在搅拌器空腔的转子叶轮末端产生高速运动,同时在叶轮背侧出现负压,使空气经由吸风管通过过滤器净化后吸入,再从定子叶轮甩出,由于搅拌作用,在叶轮周围形成强烈湍流,使刚离开叶轮的空气立即在发酵液中分裂成微细的气泡,扩散到整个发酵罐中。

  过程要点

  1.浓度

  发酵初始总浓度控制在5%——6%,待发酵完成用分割法取醋,即放出醋醪量1/3再加入酒醪1/3,维持相同总浓度继续发酵,此后每隔20——22h再分割取醋一次,依次连续发酵至菌种衰退为止,正常情况可连续运行6——12个月。

  2.消泡

  醋酸发酵过程中时有泡沫产生,主要是由死亡醋酸菌体蛋白引发。为此发酵温度要严格控制在36℃以下,绝不允许中断通风。偶尔失控,要采取措施,防止泡沫逸出罐外或积累于罐中,在每次分割取醋时要把大部分泡沫除去。食醋是直接食品,不允许用化学消泡剂,必要时可使用少量植物油消泡,也可用机械消泡。

  3.温度

  要严格控制发酵温度,发酵旺盛期发酵热高达11386kJ/ (m/h)。要特别注意冷却降温,必要时夏季用冷冻盐水来控制温度。

  4.供氧

  通风量一般为理论计算需氧量的2.8——3.0倍,发酵前、中、后期可根据发酵实际情况进行调节,但绝不能中断供氧,否则导致菌体死亡。

  5.提高食醋风味

  深层液体发酵食醋风味差于固态法的主要原因是不挥发酸含量仅为固态法之15.7%,香气中主要成分的乳酸乙酯几乎为0,因此虽然液体法生产效率高,但食醋的风味必须改进。可采取如下措施: ①在酒精发酵中用乳酸菌与酵母菌混合发酵,以增加醋中乳酸含量,为产生乳酸乙酯创造条件; ②做好醋酸发酵醪压滤前预处理工作。麸曲用量、后熟温度和时间要严格控制,使在后熟发酵中蛋白质进一步水解成氨基酸,淀粉水解成单糖,有利于提高食醋的风味。

  工艺规程

  本工艺从投料至酒精发酵的规程同固态回流法。

  (1)空罐灭菌 种子罐、发酵罐及连接的管道阀门、空气过滤器,用0.1MPa蒸汽灭菌30min。

  (2) 种子培养 ①技术要求: 酒液酒度4%——5%; 醋酸种子酸度2.5%——3.0%。②工艺参数: 接种量5%——10%; 通风量0.1m/ (m·min); 培养温度32——35℃; 培养时间24h。

  (3) 醋酸发酵 ①技术要求: 酒液酒度5%——6%; 醋酸发酵液酸度4.5%——5.5%。②工艺参数: 接种温度28——30℃; 发酵温度32——34℃,最高不超过36℃; 前期通风量0.07m/ (m·min)、中期0.1——0.12m/ (m·min)、后期0.08m/ (m·min); 培养时间65——72h,开始分割法取醋。总发酵期长达6——12个月。

  (4) 压滤 ①技术要求: 滤渣水分≤70%; 酸度≤0.2%。②工艺参数: 发酵醪预处理,55℃维持24h; 压头醋、二醋用泵输送,泵压2×98kPa,压净为止。压清醋用高位槽自然压力。

  (5) 配兑和灭菌工艺规程与固态发酵法同。

  特点

  液体发酵法的特点:缩短了面团发酵时间,提高了生产效率;从原辅料处理到成品包装可实现全部自动化和连续化生产;提高了面包大的贮存期,延缓了老化速度;缩短了发酵时间。

  工艺流程

  工艺流程:原料混合→液体发酵→热交换器→冷藏贮存→搅拌→延续发酵→整形→醒发→烘烤→冷却→包装。液体发酵有两种形式:无面粉发酵液和含面粉发酵液。无面粉发酵是发酵液中没有加入面粉,面粉主要加入到面团中。发酵液中主要是酵母与水的比例变化,一般在(4——20)∶1范围内变化。无面粉发酵所需要的时间为45——90min。液体发酵完成以后,发酵液要冷却到4——7℃,并放置在冷却箱内,可以贮存24——48h,甚至更长的时间。含面粉发酵液与无面粉发酵液发酵的主要区别是在发酵液中含有一定量的面粉。面粉的添加范围是10%——60%,如果超过60%,其现象类似于普通种子面团,失去了液体发酵的优点。

  1、分批发酵

  是一种封闭式的发酵,将益生菌接种到中药发酵培养基后,除了保证气体流通以外,发酵液始终留在发酵罐内。整个发酵过程无培养基的加入和产物的输出。分批发酵过程可细分为6期:停滞期、加速期、对数期、减速期、静止期、死亡期。简单的说就是发酵一罐收获一罐,中间不再进行额外的操作。这种发酵方式的优点:操作简单,周期短,染菌机会少,生产过程和产品质量容易掌握。缺点是产率低。

  2、补料——分批发酵

  在分批发酵过程中补入新鲜的料液,以克服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点。在此过程中只有料液的加入没有料液的取出,所以发酵结束时发酵液体积比发酵开始时有所增加。在工厂化的实际生产中采用这种方法很多。简单的说就是发酵过程中补充营养物质,以利于更好的提高产物产物。

  优点:在这样一种系统中可以维持低的基质浓度,避免快速利用碳源的阻遏效应;减缓代谢有害物的不利影响;可以通过补料控制达到最佳的生长和产物合成条件;还可以利用计算机控制合理的补料速率,稳定最佳生产工艺。

  缺点:由于没有物料取出,产物的积累最终导致比生产速率的下降。由于有物料的加入增加了染菌机会。

  3、半连续发酵

  在补料—分批发酵的基础上,间歇放出部分发酵液送到产物提纯工段,被称为半连续发酵。由于有害代谢产物的不断积累,产物合成最终难免受到阻遏。放掉部分发酵液再补加适当料液不仅补充养分和前体,而且代谢有害产物被稀释,从而有利于产物继续合成。

  半连续发酵也有不足:

  (1)放掉发酵液的同时也丢失了未利用养分和处于生产旺盛期的菌体;(2)定期补充和放出使发酵液稀释,使提炼的发酵液体积更大。

  (3) 发酵罐被稀释后可能产生更多的代谢有害物,最终限制发酵的产物合成;(4)一些经代谢产生的前体可能丢失;

  (5)有利于非生产菌突变株的生长。

  4、连续发酵

  连续培养是在发酵过程中,一边加新鲜的料液,一般以相同的流速放料,维持发酵液原来的体积。在稳定条件下可通过补料速率来控制。流入罐内的料液使得基质浓度上升、菌体浓度变稀,细胞生长将导致菌体浓度变浓、基质浓度下降。连续发酵达到稳态时,放出发酵液中的细胞量等于生成细胞量。

  多级连续培养可以在每个罐中控制不同的反应条件,以满足微生物各个阶段生长的不同要求。培养液中的营养成分也能较充分地利用。最后流出的发酵液中,细胞和产物的浓度较高。

  优点:有效延长对初期到稳定期的阶段的持续时间,使微生物的生长速率、代谢活动始终处于恒定状态,发酵产量高、质量稳定,从而提高发酵【设备】利用率。这主要是因为连续培养持续的时间长,发生杂菌污染的机会多,菌种不稳定的话,长期连续培养会引起菌种退化。

  主要【设备】

  液体发酵的主要【设备】有:配料器、带有搅拌桨的发酵器、热交换器、带有慢速搅拌桨和水套的贮存箱、流量表、控制微机、泵和管道系统。

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