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發酵工業技術的發展曆程

作者:發酵罐 時間:2018-03-26 09:39
即使在早期的釀造中,也嚐試對過程的控製。在1757年已應用溫度計;在1801年就有了原始的熱交換器。第一次世界大戰時期建立了生產丙酮、丁醇和甘油的發酵工廠,加速了工業微生物學的發展,以易消毒的密度發酵罐為代表,作為利用微生物進行大規模 信息摘要:
在19世紀以前,出現的發酵產品有乳酸、酒精、麵包酵母、丙酮丁醇、檸檬酸(表麵培養)、澱粉酶(表麵培養)、蛋白酶(表麵培養)等。上述產品是產物的化學結構比起更為簡單,屬於初級代謝產物。由於這些產品的生產過程

發酵工業技術的發展曆程

一、釀酒發酵罐的表述:

固態發酵是指沒有或幾乎沒有自由水存在下,在有一定濕度的水下溶性固態基質中,用一種或多種微生物的一個生物反應過程。從生物反應過程中的本質考慮,固態發酵是以氣相為連續相的生物反應過程,固體發酵具有操作簡便、能耗低、發酵過程容易控製、對無菌要求相對較低、不易發生大麵積的汙染等優點。真菌是固體發酵最普遍被使用的微生物,因其菌絲如同植物的根能在固態表麵生長,並滲透到基質內,產生多樣的胞外酵素能力,比起其他單細胞的細菌及酵母菌,更適合固體發酵的環境。

二、釀酒發酵罐的工作原理:

微生物生長在潮濕不溶於水的基質進行發酵,在固體發酵過程中不含任何自由水,隨著微生物產出的自由水的增加,固體發酵範圍延伸至黏稠發酵以及固體顆粒懸浮發酵,可以認為每個細胞之間的生長環境未必相同,為提高培養效率,采用增大表麵積的辦法,實驗室內一般采用試管斜麵、培養皿、三角瓶、克氏瓶等培養,工廠大多采用曲盤、簾子以及通風製曲池等,特別是在黴菌的培養中,目前仍采用固體培養法製曲,由於選取農副產品如麩皮等作原料,價格低廉,其顆粒表麵積大,疏鬆通氣,,原料易大量獲得,因此釀酒行業用得很普遍。但是由於大規模表麵培養技術仍有很多困難,在發酵生產上,能用液體表麵培養的,大多采用液體深層培養法來代替。

不鏽鋼錐形發酵罐

三、釀酒發酵罐的應用:

將微生物接種在固體培養基表麵生長繁殖的方法,稱固體培養法。它是表麵培養的一種,廣泛用於培養好氣性微生物,例如用於微生物形態觀察或保藏的瓊脂斜麵培養,用於平板分離或活細胞計數的平板培養,都屬於固體表麵培養法。用該方法培養微生物時,固體發酵法目前主要用在傳統的發酵工業中,例如:醬油的生產,從菌種培養到製曲,再到發酵都采用固體法。發酵條件相對比較開放,工藝簡單,設備要求簡單,成本相對比較低。雖然最近有的廠家也采用深層液體發酵,但在口味上明顯與固體發酵無法比擬,又如在食醋的生產上有的廠家采用前液後固,目的在於提高食醋的風味。

四、釀酒發酵罐的特性:

培養基單純,例如穀物類、小麥麩、小麥草、大宗穀物或農產品等均可被使用,發酵原料成本較經濟,基質前處理較液體發酵少,例如簡單加水使基質潮濕,或簡單磨破基質增加接觸麵積即可,不需特殊機具,一般家庭即可進行步驟,因獲得水分可減少雜菌汙染,此種低滅菌步驟即可施行的發酵,適合低技術地區使用,能產生特殊產物,如紅麴產生的紅色色素是液體發酵的十倍,又Aspergillus在固體發酵所產生的glucosidase較液體發酵產生的酵素更具耐熱性。固體發酵相當於使用相當高的培養基,且能用較小的反應器進行發酵,單位體積的產量較液體為高。下遊的回收純化過程及廢棄物處理通常較簡化或單純,常是整個基質都被使用,如做為飼料添加物則不需要回收及純化,無廢棄物的問題。

固體發酵可產生特殊風味,並提高營養價值,如天培可作為肉類的代用品,其胺基酸及脂肪酸易被人體消化吸收。

五、釀酒發酵罐的結構設計及製造:

固體發酵設備通液體發酵的結構設計配套設施基本相同,釀酒發酵罐或發酵設備設計上主要是從發酵的培養原料上進行優化設計,工藝設計時需結合使用單位的要求,設計要求包括但不限於產能、能源配套設施的能力、車間以及工藝上的一些使用要求。

設備製造符合設計依據及驗收標準:本設備遵循國家《藥品生產質量管理規範》即“GMP”的要求,並按《GB150鋼製壓力容器》和《鋼製化工容器製造技術要求》、《固定式壓力容器安全技術監察規程》進行製造、試驗和驗收。

六、釀酒發酵罐工藝流程:

固體發酵工藝流程:從原料的挑選→原料的清洗、破碎→原料的計量輸送→各幹料混合均勻→加水拌料→蒸氣滅菌→冷料至室溫→接液體種→料菌混合均勻→發酵→半成品檢測→幹燥→粉碎→檢驗。

發酵工業技術的發展曆程

在19世紀以前,出現的發酵產品有乳酸、酒精、麵包酵母、丙酮丁醇、檸檬酸(表麵培養)、澱粉酶(表麵培養)、蛋白酶(表麵培養)等。上述產品是產物的化學結構比起更為簡單,屬於初級代謝產物。由於這些產品的生產過程較為簡單,所以對生產設備的要求不高。早期的發酵工業以厭氧發酵產品(如丙酮丁醇)居多,由於不大量供應氧氣,染雜菌導致生產失敗的機會較少,故而深層液體厭氧發酵早就具有相當大的規模。當時隻有少數的好氧發酵產品采用了深層液體發酵生產法,如麵包酵母,醋酸;前者因為酵母的比生長速率較高,,後者因為醋酸的生成導致發酵液中ph降低,不易汙染雜菌。

在這一時期,除了理論上對發酵的認識,在技術上也有了大的突破。Paster揭示釀造過程中酵母所遵循的規律。

即使在早期的釀造中,也嚐試對過程的控製。在1757年已應用溫度計;在1801年就有了原始的熱交換器。第一次世界大戰時期建立了生產丙酮、丁醇和甘油的發酵工廠,加速了工業微生物學的發展,以易消毒的密度發酵罐為代表,作為利用微生物進行大規模工業生產的開始。在1900年到1940年間,主要的新產品是酵母、甘油、檸檬酸、乳酸、丁醇和丙酮。其中麵包酵母和有機溶劑的發酵有十分重大進展。麵包酵母的生產是需氧過程。酵母在豐富養料中快速生長,使培養液中的氧耗盡。限製營養物的初始濃度,使細胞生長寧可受到碳源的,而不使受到缺氧的影響;然後在培養過程中加入少量養料。這個技術現在成為分批補料培養法;並且還將早期使用的向酵母培養液中通入空氣的方法,改進為經由空氣分布管進入培養液。巴斯德的曲頸瓶試驗也使人們開始認識到無菌操作的重要。Weizmann開拓的丁醇丙酮發酵,是第一個進行大規模工業生產的發酵過程,也是工業生產中首次采用大量培養技術,排除了培養體係中其他有害的微生物,發酵罐是由低碳鋼製成的具有半圓形的頂和底的圓桶。它可以在壓力下進行蒸汽滅菌而使雜菌汙染減少到最低限度。

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