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食品生物技术:发酵工程类型及特点

【摘要】:(一)发酵工程的类型根据发酵工程产品的生产方式和规模的不同可以对发酵工程进行分类。混菌发酵指接种多种微生物进行培养的发酵过程,一般传统发酵食品多采用混菌发酵。生产规模发酵指在工业生产的规模上进行的发酵过程,一般反应容器容积在3000L以上。

(一)发酵工程的类型

根据发酵工程产品的生产方式和规模的不同可以对发酵工程进行分类。根据对通气(需氧)的要求不同可分为好氧发酵和厌氧发酵;根据培养介质的性状不同可分为固态发酵和液态发酵;根据发酵菌种的不同可分为纯菌发酵和混菌发酵;根据发酵规模的不同可分为研究规模发酵、中试规模发酵以及生产规模发酵。

1.好氧/厌氧

(1)好氧发酵 也称通风发酵,指发酵过程中需要通风供氧的发酵形式。

(2)厌氧发酵 指发酵过程中不需要通风供氧的发酵形式,一般厌氧发酵过程需要密闭容器

2.固体/液体

(1)固体发酵 指微生物接种于固态培养基质的发酵过程。

(2)液体发酵 指微生物接种于液态培养基质的发酵过程。

3.纯菌/混菌

(1)纯菌发酵 指接种纯种微生物进行培养的发酵过程,大多数发酵过程采用纯菌发酵。

(2)混菌发酵 指接种多种微生物进行培养的发酵过程,一般传统发酵食品多采用混菌发酵。

4.研究/中试/生产

(1)研究规模发酵 指在实验室小试规模上进行的发酵过程,一般反应容器容积在10~100L。(www.chuimin.cn)

(2)中试规模发酵 指介于实验室小试规模和工业规模生产之间的中试规模上进行的发酵过程,一般反应容器容积在100~3000L。

(3)生产规模发酵 指在工业生产的规模上进行的发酵过程,一般反应容器容积在3000L以上。

(二)发酵工程的特点

1.发酵过程的反应条件温和

化学工业生产相比,发酵过程一般是在常温常压下进行的生物化学反应,反应安全,要求条件也比较简单。

2.发酵过程的周期短,不受气候、场地制约

与动植物提取相比,发酵过程周期短且不受场地面积和气候条件的制约。发酵时间一般几天或几周,远低于动物、植物的生长周期。发酵过程在反应器中可人为控制规模和环境条件,而动物和植物的培养过程往往受场地面积和气候条件等外界因素的制约。

3.发酵过程多是利用生物质为原料

发酵生产所用的原料以农副产品及其加工产品为主,这些生物质原料具有可再生的优点。发酵所用原料通常包括淀粉、糖蜜、玉米浆、酵母膏以及牛肉膏等。

4.发酵过程的生物特性

发酵过程是自发的生物过程,只需提供合适的营养和环境条件,微生物接种后,发酵过程就可以自发进行。发酵过程中的反应以生命体的自动调节方式进行,通过生物代谢网络生产化学合成过程难以合成的结构复杂的物质。发酵过程中细胞始终处于动态变化中,其变化受环境影响也对环境产生影响。从接种开始,发酵罐中的数量、营养物质浓度、溶氧及pH等始终处于变化中,各个阶段环境条件微小的差异都可能导致发酵过程的变化。