食品發(fā)酵工程基本原理

食品發(fā)酵工程基本原理Fermentationengineering1一、發(fā)酵的定義1、傳統(tǒng)發(fā)酵2、生化和生理學(xué)意義的發(fā)酵3、工業(yè)上的發(fā)酵21、傳統(tǒng)發(fā)酵最初發(fā)酵是用來描述酵母菌作用于果汁或麥芽汁產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象，或者是指酒的生產(chǎn)過程。32、生化和生理學(xué)意義的發(fā)酵指微生物在無氧條件下，分解各種有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生能量的一種方式，或者更嚴(yán)格地說，發(fā)酵是以有機(jī)物作為電子受體的氧化還原產(chǎn)能反應(yīng)。如葡萄糖在無氧條件下被微生物利用產(chǎn)生酒精并放出CO2。43、工業(yè)上的發(fā)酵泛指利用微生物制造或生產(chǎn)某些產(chǎn)品的過程包括：1）厭氧培養(yǎng)的生產(chǎn)過程，如酒精，乳酸等。2）通氣（有氧）培養(yǎng)的生產(chǎn)過程，如抗生素、氨基酸、酶制劑等。產(chǎn)品有細(xì)胞代謝產(chǎn)物，也包括菌體細(xì)胞、酶等。5發(fā)酵產(chǎn)物不同分離提純的方法也不同：代謝產(chǎn)物菌體本身：蒸餾、萃取、離子交換等方法。：過濾、沉淀。6二、發(fā)酵工程的內(nèi)容與特點(diǎn)7從自然界分離的菌種產(chǎn)品基因工程誘變育種細(xì)胞工程生產(chǎn)用菌種擴(kuò)大培養(yǎng)原料微生物菌體代謝產(chǎn)物分離提純發(fā)酵罐發(fā)酵條件控制接種培養(yǎng)基配制滅菌1.發(fā)酵工程的主要內(nèi)容82、發(fā)酵過程的組成部分

典型的發(fā)酵生產(chǎn)過程包括：

確定菌種繁殖和發(fā)酵生產(chǎn)所用的培養(yǎng)基；

對(duì)培養(yǎng)基、發(fā)酵罐及其附屬設(shè)備進(jìn)行滅菌；

菌種經(jīng)逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)后，作為生產(chǎn)種子接種于發(fā)酵罐中控制發(fā)酵罐中微生物的生長條件，最大程度地獲得人們渴望的代謝產(chǎn)物菌種的選育9產(chǎn)物分離提純

發(fā)酵過程中廢棄物的處理與回收10適宜的微生物保證或控制微生物進(jìn)行代謝的各種條件進(jìn)行微生物發(fā)酵的設(shè)備精制成產(chǎn)品的方法的設(shè)備3.實(shí)現(xiàn)發(fā)酵產(chǎn)品的條件114.發(fā)酵工程的特點(diǎn)：1213三、發(fā)酵方法的類別與流程14小資料15工業(yè)發(fā)酵的流程空氣空氣凈化處理保藏菌種斜面活化擴(kuò)大培養(yǎng)種子罐主發(fā)酵碳源、氮源、無機(jī)鹽等營養(yǎng)物質(zhì)滅菌產(chǎn)物分離純化成品2.工業(yè)發(fā)酵流程和工藝步驟1617四、發(fā)酵過程控制18影響發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)的因素:營養(yǎng)物質(zhì)的濃度、種類、比例溶解氧濃度氧化還原電位CO2發(fā)酵液黏度溫度pH值泡沫酶和代謝產(chǎn)物此外，還包括菌體濃度、生長速率、死亡速率、細(xì)胞狀態(tài)等生物學(xué)因素。19發(fā)酵過程—中心階段發(fā)酵過程的監(jiān)控：

1、要在發(fā)酵過程中隨時(shí)取樣檢測培養(yǎng)液中細(xì)菌數(shù)目、產(chǎn)物濃度以了解發(fā)酵進(jìn)程；

2、及時(shí)添加必需的培養(yǎng)基成分來延長菌體生長穩(wěn)定期的時(shí)間，以得到更多的發(fā)酵產(chǎn)物

3、要嚴(yán)格控制溫度、pH、溶氧、通氣量與轉(zhuǎn)速等發(fā)酵條件。。20發(fā)酵過程的影響因素：（1）發(fā)酵熱=生物熱+攪拌熱-蒸發(fā)熱±輻射熱（2）溫度對(duì)發(fā)酵的影響溫度影響細(xì)胞中酶的活性溫度影響發(fā)酵液的性質(zhì)（粘度），進(jìn)而影響氧傳遞

（3）用冷卻水進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié)1、溫度21

2、PH值

（1）PH發(fā)生變化的主要原因是培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的利用和代謝產(chǎn)物的積累。生理酸性物質(zhì)(NH4)SO42NH3+H2SO4生理堿性物質(zhì)NaNO3+4H2NH3+2H2O+NaOH

發(fā)酵過程的影響因素：22（2）PH對(duì)發(fā)酵的影響（3）調(diào)節(jié)和控制培養(yǎng)液pH的方法：在培養(yǎng)基中添加緩沖液，在發(fā)酵過程中加酸或堿。233、溶解氧：溶解在發(fā)酵液中的氧氣（1）好氧型微生物：溶解氧要充足；厭氧型微生物：嚴(yán)格的無氧環(huán)境（2）由發(fā)酵罐的通氣口來控制發(fā)酵罐中轉(zhuǎn)子的攪拌速度24生物技術(shù)的四大技術(shù)體系之一1.發(fā)酵技術(shù)的兩大核心：生物催化劑（其最有效、穩(wěn)定、方便的生物催化劑形式是整體生物細(xì)胞，目前最廣泛采用的是微生物細(xì)胞）生物反應(yīng)系統(tǒng)五、食品發(fā)酵與釀造與現(xiàn)代生物技術(shù)的關(guān)系第六節(jié)食品發(fā)酵與釀造的特點(diǎn)第一章緒論252、發(fā)酵與釀造工程中常用技術(shù)微生物技術(shù)制片染色和顯微技術(shù)、無菌操作技術(shù)、純種分離和培養(yǎng)技術(shù)、合成培養(yǎng)基技術(shù)、育種技術(shù)、深層液態(tài)發(fā)酵技術(shù)、菌種保藏技術(shù)化學(xué)技術(shù)產(chǎn)物分離技術(shù)、提取精制技術(shù)26六、食品發(fā)酵的一般流程各種發(fā)酵食品生產(chǎn)工藝上都存在著某些共同點(diǎn)，比如原料的選擇、加工、制曲、發(fā)酵、后處理等方面都有相似之處，其過程圖如下：272829七、發(fā)酵食品微生物的應(yīng)用現(xiàn)狀1酵母菌

1.1面包

1.2酒精及酒1.3酵母工業(yè)2醋酸菌

3乳酸菌及雙歧桿菌

3.1

發(fā)酵乳制品及發(fā)酵劑3.2

發(fā)酵蔬菜4霉菌

4.1

醬油4.2

醬類4.3

腐乳4.4

紅曲305其它幾種發(fā)酵食品及生產(chǎn)用微生物的現(xiàn)狀