食品智能加工技术发酵食品加工技术02课件.pptx

发酵食品加工技术

主讲教师：周红艳

食品智能加工技术

项目2发酵菌种的制备

2.4主要发酵设备

学习目的与要求

①掌握发酵罐的定义。

②掌握发酵罐的种类、结构和性能，特别是通风发酵罐的结构和主要部件功能。

2.4主要发酵设备

2.4主要发酵设备

2.4.1发酵罐

发酵罐的定义

1

发展过程

2

发酵设备的特点与类型

3

2.4主要发酵设备

什么是发酵设备？包括那些设备？在发酵过程中具有什么用途和意义？

典型发酵设备：

①种子制备设备；

②主发酵设备；

③辅助设备（无菌空气和培养基制备）；

④发酵液预处理设备；

⑤产品提取与精致设备；

⑥废物回收处理设备。

2.4.1发酵罐

发酵罐是发酵生产中最重要的设备,是发酵工业的心脏，按照发酵过程的工艺要求,保证和控制各种生化反应条件(防止杂菌污染),以促进微生物的新陈代谢,使之能在低消耗下获得较高的产量的一种设备。

发酵罐是指为一个特定生物化学过程的操作提供良好而满意的环境的容器。工业发酵中一般指进行微生物深层培养的设备。

一、发酵罐的定义

葡萄酒发酵罐

乳制品发酵罐

注意:由于发酵时采用的菌种不同、产物不同或发酵类型不同,培养或发酵条件也就各不相同。因此，需要根据发酵过程的特点和要求来设计和选择不同结构和形式的发酵罐。

2.4.1发酵罐

1900年以前，木制容器造酒

1900-1940，钢制发酵罐，开始使用空气分布器，机械搅拌开始应用。

1940-1960，青霉素，通风，无菌操作，纯培养等技术开始应用，计算机用于发酵控制，产物分离纯化商业化。

1960-1979，机械搅拌通风发酵罐的容积增大到80-150m3，出现压力循环和压力喷射型发酵罐，克服气体交换和热交换问题，计算机广泛应用。

1979至今，大规模细胞培养发酵罐，胰岛素、干扰素等基因工程产品商业化发酵罐更加趋向大型化和自动化发展。大生产应用：周口味精厂、斗门味精厂等。

二、发展过程

2.4.1发酵罐

④

⑥

⑤

具有严密的结构，气密性好。

①

②

③

具有良好混合性能。

具有足够的冷却面积。

能够承受一定的高温高压。

发酵罐内部应抛光，尽量减少死角，避免藏垢积亏，使灭菌彻底，避免染菌。

具有可靠的检测仪表。

三、发酵设备的特点与类型

2.4.1发酵罐

2.发酵设备的类型

（1）按微生物生长代谢分类：

厌气性发酵罐：酒精啤酒、乳酸等采用厌气发酵罐。不需要通气。

好气性发酵罐：抗生素、酶制剂、酵母、氨基酸,维生素等产品是在好气发酵罐中进行的;需要强烈的通风搅拌,目的是提高氧在发酵液中的含量。

（2）按发酵罐容积分类:

实验室发酵罐：一般认为500L以下的是实验室发酵罐。

中试发酵罐：容积500-5000L。

生产规模发酵罐：5000L以上。

（3）按发酵罐设备特点分类：

机械搅拌通风发酵罐：包括循环式，如伍式发酵罐、非循环式的通风式发酵罐和自吸式发酵罐等。

非机械搅拌通风发酵罐：包括循环式的气提式、液提式发酵罐,以及非循环式的排管式和喷射式发酵罐。

2.4.1发酵罐

2.发酵设备的类型

（4）按操作方式分类：

分批发酵——在一个培养体积中接种细胞和添加培养基后，中途不添加也不更换培养基的方式。中间除了空气进人和尾气排出,与外部没有物料交换。传统的生物产品发酵多用此过程,它除了控制温度和pH及通气以外,不进行任何其他控制,操作简单。

优点：污染杂菌比例小，操作灵活，可进行不同产品的生产。

缺点：效率低，非稳态工艺过程设计和操作困难（培养过程中细胞生长、产物积累、以及培养基的物理状态通常随时间变化而变化）。

2.4.1发酵罐

2.发酵设备的类型

（4）按操作方式分类：

连续发酵——在培养过程中，不断向反应器中流加新鲜培养基，同时以相同的流量从系统中取出培养液，从而维持培养系统内在细胞密度、产物浓度以及物理状态相对平衡的培养方式。微生物在稳定状态下生长，可以有效地延长分批培养中的对数期。

优点：

增加目的产物产量（细胞培养周期延长，导致目的产物积累时间延长）；

便于对系统的检测（系统进入稳定状态后，细胞密度、基质、产物浓度等趋于恒定）。

缺点：

装置较复杂，容易污染杂菌。

2.4.1发酵罐

利用发酵罐利于

实现规模化生产和自动化生产

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主讲教师：周红艳