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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,也嘗試對過程的控制。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産丙酮、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 産品有乳酸、酒精、面包酵母、丙酮丁醇、檸檬酸(表面培養)、澱粉酶(表面培養)、蛋白酶(表面培養)等。上述産品是産物的化學結構比起更為簡單,屬于初級代謝産物。由于這些産品的生産過程

發酵工業技術的發展曆程

一、釀酒發酵罐的表述:

固态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态基質中,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,固态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、發酵過程容易控制、對無菌要求相對較低、不易發生大面積的污染等優點。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态表面生長,并滲透到基質内,産生多樣的胞外酵素能力,比起其他單細胞的細菌及酵母菌,更适合固體發酵的環境。

二、釀酒發酵罐的工作原理:

微生物生長在潮濕不溶于水的基質進行發酵,在固體發酵過程中不含任何自由水,随著微生物産出的自由水的增加,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,采用增大表面積的辦法,實驗室内一般采用試管斜面、培養皿、三角瓶、克氏瓶等培養,工廠大多采用曲盤、簾子以及通風制曲池等,特别是在黴菌的培養中,目前仍采用固體培養法制曲,由于選取農副産品如麸皮等作原料,價格低廉,其顆粒表面積大,疏松通氣,,原料易大量獲得,因此釀酒行業用得很普遍。但是由于大規模表面培養技術仍有很多困難,在發酵生産上,能用液體表面培養的,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:

将微生物接種在固體培養基表面生長繁殖的方法,稱固體培養法。它是表面培養的一種,廣泛用于培養好氣性微生物,例如用于微生物形态觀察或保藏的瓊脂斜面培養,用于平闆分離或活細胞計數的平闆培養,都屬于固體表面培養法。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:醬油的生産,從菌種培養到制曲,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拟,又如在食醋的生産上有的廠家采用前液後固,目的在于提高食醋的風味。

四、釀酒發酵罐的特性:

培養基單純,例如谷物類、小麥麸、小麥草、大宗谷物或農産品等均可被使用,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面積即可,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污染,此種低滅菌步驟即可施行的發酵,适合低技術地區使用,能産生特殊産物,如紅麴産生的紅色色素是液體發酵的十倍,又Aspergillus在固體發酵所産生的glucosidase較液體發酵産生的酵素更具耐熱性。固體發酵相當于使用相當高的培養基,且能用較小的反應器進行發酵,單位體積的産量較液體為高。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。

固體發酵可産生特殊風味,并提高營養價值,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制造:

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于産能、能源配套設施的能力、車間以及工藝上的一些使用要求。

設備制造符合設計依據及驗收标準:本設備遵循國家《藥品生産質量管理規範》即“GMP”的要求,并按《GB150鋼制壓力容器》和《鋼制化工容器制造技術要求》、《固定式壓力容器安全技術監察規程》進行制造、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,出現的發酵産品有乳酸、酒精、面包酵母、丙酮丁醇、檸檬酸(表面培養)、澱粉酶(表面培養)、蛋白酶(表面培養)等。上述産品是産物的化學結構比起更為簡單,屬于初級代謝産物。由于這些産品的生産過程較為簡單,所以對生産設備的要求不高。早期的發酵工業以厭氧發酵産品(如丙酮丁醇)居多,由于不大量供應氧氣,染雜菌導緻生産失敗的機會較少,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産品采用了深層液體發酵生産法,如面包酵母,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緻發酵液中ph降低,不易污染雜菌。

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,也嘗試對過程的控制。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産丙酮、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産的開始。在1900年到1940年間,主要的新産品是酵母、甘油、檸檬酸、乳酸、丁醇和丙酮。其中面包酵母和有機溶劑的發酵有十分重大進展。面包酵母的生産是需氧過程。酵母在豐富養料中快速生長,使培養液中的氧耗盡。限制營養物的初始濃度,使細胞生長甯可受到碳源的,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;并且還将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産的發酵過程,也是工業生産中首次采用大量培養技術,排除了培養體系中其他有害的微生物,發酵罐是由低碳鋼制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污染減少到最低限度。

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