液态黑蒜发酵工艺优化

该文主要研究液态黑蒜发酵工艺,以新鲜大蒜为原料在高温、高湿条件下对其发酵制得黑蒜,通过对发酵工艺中温度、时间、原料品种、料液质量比、破碎粒度影响因素的试验分析,以黑蒜产品的感官评价及其可溶性糖含量、总酚含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性为指标,来探究温度对黑蒜发酵的影响,同时确定液态黑蒜发酵的最佳工艺参数。研究结果表明,温度对黑蒜发酵有影响,液态黑蒜发酵应采用分段变温发酵,采用分段变温发酵,温度组合为85～70℃,发酵前期温度为85℃,时间为5～6 d,发酵后期温度为70℃,时间为11～13 d,以紫皮大蒜为原料,料液质量比为2:1,破碎粒度为4 mm,所得黑蒜产品色泽均一,呈黑褐色,口感酸甜,几乎无酸臭味,相比较未发酵大蒜,其中总酚含量提高了5倍,SOD活性提高了15倍,可溶性糖含量减少了30%左右。目前国内大蒜消费主要以其原料和初级加工产品为主,其附加值不高,故液态黑蒜发酵工艺的研究为大蒜产业及其深加工的开发利用开辟新的领域。     

连续式秸秆发酵饲料制备机的研制与试验

为解决目前秸秆饲料转化技术周期长、占用空间大等问题,基于优先分解部分半纤维素的体外发酵工艺,研制了一种适用于农作物秸秆的连续式秸秆发酵饲料制备机,以实现秸秆发酵饲料的快速高效生产。该文分别以玉米、水稻和小麦3种秸秆为原料、以木质纤维素分解菌复合系MC1为发酵剂,进行了周期为3d的、连续梯度发酵试验,对机器进行性能检测及相应的改进。通过试验发现以玉米秸秆为原料时,机器运行效果最佳。发酵3d后,玉米秸秆变得松散柔软,半纤维素少量分解,纤维素和木质素基本不分解。该机操作简单、使用方便,发酵过程中能耗低,周期短,可实现秸秆发酵饲料的连续批次生产,生产效率高。     

鲜食糯玉米葡萄醋饮料酿造工艺

为了丰富鲜食玉米种类,促进其产业发展,本文研究了鲜食糯玉米葡萄醋饮料的制备工艺。以鲜食糯玉米为主要原料,葡萄为辅料,综合运用米酒、果酒酿造技术以及醋酸发酵技术,制备鲜食糯玉米酒和葡萄酒。将二者按比例混合后进行醋酸发酵制备鲜食糯玉米葡萄醋,经调配后得到鲜食糯玉米果醋饮料。采用单因素试验和正交试验,优化发酵工艺条件和饮料配方,并按照国标的方法测定微生物指标。结果表明:鲜食糯玉米酒酿造工艺为:破碎玉米粒和玉米芯以5∶l比例混合,蒸煮糊化后,接入酒曲5%,25℃发酵5d;葡萄酒酿造工艺为:酵母接种量5%,初始糖度13.3%,发酵温度30℃,发酵时间4d;鲜食糯玉米葡萄醋醋酸酿造工艺为:将糯玉米酒和葡萄酒以4∶1混合后,接入15%醋酸菌,30℃,120r·min-1,摇床发酵6d;鲜食糯玉米葡萄醋饮料配方为:原醋20%,蔗糖10%,柠檬酸0.2%。所得鲜食糯玉米葡萄醋饮料呈琥珀色,澄清透明,具有玉米清香和葡萄香味,口感协调,风味独特;总酸≥5.2×10-3g·mL-1,可溶性固形物≥8×10-2g·mL-1;菌落总数≤100cfu·mL-1,大肠菌群≤3(MPN·mL-1),致病菌未检出。     

能源甜菜酒精发酵的工艺优化及数学模型

利用菌种ADY（Saccharomyces cerevisiae）对能源甜菜NY0503进行酒精发酵。应用Plackett-Burman设计法从底物浓度、料液比、加菌量、营养盐添加量、加磷量、pH值、转速、发酵温度和发酵时间9个因素中筛选出了加磷量、发酵温度和底物浓度为主要影响因素,并用响应面分析法求出回归方程。结果表明,经优化后最佳工艺条件为：底物浓度12%、料液比（质量比）1︰1、加菌量15%、营养盐添加量0.5、加磷量1.9%、pH 5.0、转速130 r/min、发酵温度31℃和发酵时间44 h,共进行5批次验证试验,结果为酒精转化率的平均值为95.48%,与模型的理论值96.54%的差值仅占理论值的1.09%,进一步说明所建立的模型是切实可行的。     

植物乳杆菌ST-Ⅲ脱脂乳的发酵工艺优化

为研发富含植物乳杆菌ST-Ⅲ新型益生菌发酵乳制品,该试验尝试用植物乳杆菌ST-Ⅲ和嗜热链球菌共发酵,并对植物乳杆菌ST-Ⅲ发酵乳的工艺进行了优化研究。通过单因素试验分析了大豆多肽添加量、葡萄糖酸锰添加量、嗜热链球菌的接种量和发酵温度对发酵乳的pH值和植物乳杆菌ST-Ⅲ活菌数的影响。通过响应面法优化并确定了最佳工艺条件:大豆多肽添加质量分数11 g/kg;葡萄糖酸锰添加质量分数11 mg/kg;嗜热链球菌的接种量106 CFU/g;植物乳杆菌ST-Ⅲ的接种量106 CFU/g;发酵温度为37℃。在此优化最佳工艺条件下,发酵乳的植物乳杆菌ST-Ⅲ的活菌数为1.88×109 CFU/mL,有效地提高了发酵乳中植物乳杆菌ST-Ⅲ的活菌数。研究结果可为拓展植物乳杆菌ST-Ⅲ在乳制品领域的应用提供参考。     

添加复合菌株快速发酵虾头制酱工艺优化

为推进传统发酵水产调味品的产业化,提高生产效率,满足消费者需求,利用现代生物技术,研究虾头酱快速发酵工艺。选择从传统虾酱中分离得到的季氏毕赤氏酵母(Pichia gilliermondii)、黑曲霉(Aspergillus niger)以及购买植物乳杆菌(Lactobacillus planticola),作为外加复合菌株混合发酵,提高虾头酱风味。基于感官品评和氨基态含量分析,首先探索快速发酵杀菌方式及复合菌株接种比例,然后在单因素基础上,选择三因素三水平响应面优化法,对发酵温度、发酵时间及菌株接种量进行中心组合试验设计(Box-Behnken),建立数学模型。结果表明:酵母菌、乳酸菌及霉菌的最佳混合浓度比例为1∶5∶3,最佳工艺条件为:发酵温度53.6℃,发酵时间13.46 d,混合发酵剂接种量2.69 m L/100g。优化后进行验证最终工艺条件为:温度54℃,发酵时间14 d,接种量2.5 m L/100g,发酵制备虾头酱的感官评价得分为7.64,氨基态氮浓度为(0.82±0.04)mg/m L。研究结果为虾副产物的高值化利用及虾头酱的快速发酵生产提供产业化基础。     

蛹虫草固态发酵生产虫草素工艺优化研究

蛹虫草可作为野生冬虫夏草的替代品,虫草素为其重要药用成份,具有较高的药用价值,由于其生产成本较高,迫切需要降低虫草素的生产成本。为了探索高效低成本的虫草素生产工艺条件,本试验对3株蛹虫草优良菌株的生产性能进行了比较,并对4种固态发酵生产虫草素的培养基配方进行了筛选,考察了3种大孔树脂对于虫草素的吸附分离效果,优化了虫草素高效制备的工艺条件。结果表明菌株GIM5.512在子实体和栽培料中的虫草素含量最高,其最适合虫草素生产的固态发酵料配方为:大米35g+营养液55mL。营养液配方为:葡萄糖30g,磷酸二氢钾10g,维生素C10g,维生素B110g,水1000mL。DM130树脂为最适宜吸附分离虫草素的树脂。其对虫草素的吸附率和解吸附率分别可达83.47%和51.97%,当洗脱液乙醇浓度为25%、pH值为5.0时,DM130树脂的解吸附效果最好。精制后样品的虫草素纯度可达85.02%。该研究对于高效生产和制备虫草素具有重要的实际生产意义。     

人工接种发酵倒笃菜工艺优化

为提高倒笃菜的品质,缩短其生产周期,本试验将传统方法制得的倒笃菜中分离出的优势菌植物乳杆菌d-1作为发酵菌种,采用三因素三水平试验,建立各因素和响应值之间的数学回归模型。结果表明,倒笃菜的最优发酵条件为:加盐量5.20%,p H值4.60,接种量5.00%。此条件下制得的倒笃菜亚硝酸盐含量低,品质优良。本研究可为人工接种发酵倒笃菜的工业化生产提供技术支持。     

汽爆棉秆的微生物降解及发酵工艺优化

为了解汽爆棉秆的微生物降解情况,研究了棉秆的微生物降解周期和发酵工艺参数。首先通过酶活曲线的构建确定了汽爆棉秆的微生物降解周期,再在单因素试验的基础上通过正交试验优化了发酵工艺参数。结果表明,汽爆棉秆的微生物降解启动较快,发酵第4天,CMC酶活和FPA酶活均达到最高值,因此将降解周期控制在4 d左右。氮源种类、发酵温度、发酵起始pH值和接种量对CMC酶活和糖化率的影响均达到极显著水平;氮源种类对FPA酶活和纤维素降解率的影响极显著,发酵起始pH值对纤维素降解率的影响显著,其余因素的影响不显著。综合各因素对微生物产酶、汽爆棉秆糖化和纤维素降解的影响,得出最优的工艺条件为：氮源为麸皮汁,发酵温度30℃,起始pH值6.5,接种量1.0%。该研究结果为棉秆的进一步开发利用提供了技术参考。     

马铃薯淀粉渣生料多菌种固态发酵生产蛋白饲料工艺

该研究以提高马铃薯淀粉渣的营养价值为目的。以马铃薯渣为主要原料,麸皮和蚕豆秸秆粉等为辅料,混合生料用纤维素酶进行降解处理后,再经黑曲霉与康宁木霉制备的糖化菌剂糖化降解,最后选用白地霉、产朊假丝酵母、酿酒酵母3种SCP发酵菌种,采用多菌协生生料固态发酵工艺研制马铃薯渣菌体蛋白饲料。通过对发酵产物中真蛋白、粗淀粉等指标的定量分析和感官特征的比较。结果表明,纤维素酶处理后的原料,经黑曲霉与康宁木霉双菌糖化降解后,在28℃条件下,经3种菌白地霉：产朊假丝酵母：酿酒酵母按8∶1.5∶0.5比例接种,混合发酵55 h     

缓沉性水产膨化饲料加工工艺参数优化

该研究旨在研究不同加工工艺参数对缓沉性水产膨化饲料品质指标的影响规律,优化缓沉性水产膨化饲料的加工工艺参数。采用中心组合试验设计,选取调质物料含水率、膨化机螺杆转速和模头温度3个因素,吨料开孔面积固定为450 mm2/(t·h),调质物料含水率在23%～27%,模头温度范围在100～140 ℃,膨化机螺杆转速范围在180～300 r/min,对加工工艺参数进行优化。试验结果表明：随着调质物料含水率的升高,膨化饲料的容重逐渐降低,膨化率逐渐升高,在螺杆转速相同的条件下,不同模头温度的沉降速度的差异逐渐增大。随着模头温度的升高,膨化饲料的容重逐渐降低,膨化率逐渐升高,沉降速度逐渐降低,10 min沉水率先升高后降低。随着螺杆转速的增大,能耗逐渐升高,在调质物料含水率为23%～25%时,初始沉水率逐渐增大;当调质物料含水率大于25%时,10 min沉水率呈现先减小后增大的趋势。调质物料含水率和螺杆转速的交互项与初始沉水率呈负相关。调质物料含水率和模头温度的交互项与10 min内下沉率呈负相关。优化工艺参数：调质物料含水率为27%,模头温度110.68 ℃,螺杆转速265 r/min,在此条件下,平均容重为533.17 g/L,沉降速度为7.10 cm/s,初始沉水率为70.33%,10 min沉水率为99.00%。研究结果可为饲料企业生产缓沉性水产膨化饲料提供参考依据。     

啤酒发酵过程的智能监控系统研究

针对啤酒发酵过程控制中控制精度低、不易实现交换共享的问题,提出了一种基于PROFIBUS现场总线的啤酒发酵自动控制专家系统。利用PORFIBUS现场总线和Intranet结合实现全自动啤酒发酵过程监控,分为三层（生产管理层、监控调度层和直接控制层）不但能实现分布式智能控制,而且能和工厂网络相连,实现底层到高层的数据共享;模仿人工控制经验开发了啤酒发酵专家控制系统,能够辨识发酵过程中典型“故障”和容错控制,判断发酵过程不同阶段多输入输出的耦合程度,完成发酵过程的自动控制。在某啤酒厂的应用表明温度控制误差小于±0.5℃,能够实现企业网内的生产调度和数据共享,可以为类似工业过程改造提供有益的参考。     

工业化自动多层翻板式豆粕固态发酵床的设计与试验

传统固态发酵条件难以控制、工业放大困难、能耗高、占地面积大,不能实现工业化流水线自动生产,更不能适应目前发酵行业规模化发展的需要。为了解决这些问题,运用现代工业设计理念,结合机械化及自动化控制技术,设计了可进行灭菌、接种、拌料、发酵的固态发酵装置。以此装置为基础,形成了集原料预处理、配料、发酵、干燥为一体的固态发酵生产系统,现已成功投产。以豆粕为原料,采用设计的生产线进行豆粕酶解发酵试验。在固态发酵期间,发酵相对湿度控制在38%~42%,而发酵24 h后,温度能稳定在37?C左右,适合微生物生长。发酵72 h结束后,饲料中酸溶性蛋白质量分数相对提高了21.2%,KOH溶解度从57.19%提高到了77.45%。结果表明:豆粕酶解发酵饲料的各项参数满足企业标准,产品质量优良。发酵过程中装置运行稳定,生产规模大,单批次最大生产量为10 t,满足工业化生产需要。该装置机械自动化水平高,可以连续批量生产,适用于生物饲料、生物肥料、生物色素、生物农药、生物燃料、生物酶制剂等多个领域。     

基于智能检测的发酵过程测控系统集成及应用

发酵测控系统是发酵过程参数智能检测与优化调控的基础,直接影响着发酵过程的控制性能。该文针对L-乳酸发酵过程的智能检测,提出了一种基于智能检测的发酵过程测控系统集成方法,给出了系统的体系结构及实现方法,集成了基于虚拟仪器技术的PXI总线发酵过程智能测控系统,给出了系统的软、硬件设计。该系统通过建立软测量模型,有效地实现了发酵过程不易测量参量的在线估计与控制,为发酵过程提供了一种新的测控系统。试验研究表明,将该系统应用到L-乳酸发酵过程中,通过在线估计葡萄糖液消耗量,实现了L-乳酸发酵过程补料优化控制,乳酸产量提高23%,提高了发酵产物得率。     

不同原料组分的配合饲料比热模型

为了合理控制乳猪饲料调质、制粒的工艺参数,需要掌握不同原料组分对配合饲料在调质、膨化、冷却过程中的传热特性的影响,试验采用差示量热扫描仪测比热的方法,以乳猪配合饲料为例,采用3因素5水平2次正交旋转中心组合试验设计,研究了乳猪饲料配方中质量分数所占比例较大的玉米(46%~70%)、豆粕(9%~18%)和对比热影响较大的热敏性物质乳清粉(2%~10%)对配合饲料比热的影响,结果表明:单一玉米粉、豆粕、乳清粉的比热值均随温度升高而增大,且乳清粉在58.8℃时出现比热峰值;响应面法试验结果表明影响配合饲料比热(60~80℃)的各因素主次关系为:乳清粉>玉米>豆粕,交互作用的主次关系为:玉米和豆粕的交互作用>玉米和乳清粉的交互作用>乳清粉和豆粕的交互作用.同时通过回归分析和响应面分析,建立了比热与玉米、豆粕、乳清粉质量分数关系的数学模型(R2=0.9822),研究结果表明:所得回归方程拟合情况良好,当配方中玉米质量分数为66%、豆粕12%、乳清粉6%时,配合料的最小比热值为2536 J/(kg·K),此模型的建立将为乳猪配合饲料的湿热加工提供技术依据.     

红酵母发酵豆腐渣产类胡萝卜素工艺优化

豆腐渣虽含有多种营养成分,但大约50%的干物质是难以消化的纤维素及半纤维素,直接用作饲料,饲喂效果并不理想。为了提高豆腐渣的饲用价值,进行了红酵母发酵豆腐渣产类胡萝卜素工艺优化研究。首先,在单因素试验基础上进行正交试验的结果显示,优化的豆腐渣酸解产还原糖工艺参数为:盐酸浓度1.0mol/L,料液比(g/mL)1∶10,酸解温度100℃,酸解时间3.0h,该条件下还原糖得率达29.06%±0.07%。然后,选用嗜还原糖红酵母发酵富含还原糖的豆腐渣酸解产物,以产生具有抗氧化、增强机体免疫等多种生物学功能的类胡萝卜素。通过单因素试验、Plackett-Burman试验回归分析、Box-Behnken试验及响应面分析,获得优化的发酵工艺参数:发酵底物pH值6.0,装液量80 mL/(500 mL),接种龄48 h,接种量11%(种子液浓度为8.5×10~9 CFU/mL),转速60 r/min,发酵温度31℃,发酵时间128 h;该条件下类胡萝卜素产量达(2.65±0.02)mg/L,比工艺优化前产量提高了67.7%,研究结果可为利用廉价豆腐渣开发高附加值类胡萝卜素功能饲料提供参考。     

龙眼果浆复合乳酸菌发酵工艺优化

为筛选出适合龙眼发酵的复合乳酸菌,优化建立其发酵工艺,比较分析了7种不同的乳酸菌发酵龙眼的降糖能力和释放结合态酚类物质的能力,发现明串珠菌降糖能力最强,植物乳杆菌释放结合态酚能力最强。利用植物乳杆菌和明串珠菌复合发酵龙眼果肉,以游离酚质量分数和还原糖质量分数结合的综合模糊评判值为指标,通过Box-benhnken中心组合试验设计,确定复合乳酸菌发酵龙眼的最佳工艺条件。结果表明,各因素对复合乳酸菌发酵龙眼果浆的模糊评判值影响程度从强到弱依次为:发酵时间发酵温度接种量料液比。复合乳酸菌发酵龙眼的最佳工艺为:料液比为1∶7(g/m L),发酵温度为37℃,发酵时间为53 h,接种量为1.4%,菌种配比为1∶1。在最佳工艺条件下,发酵龙眼果浆的游离酚质量分数为(161.77±3.93)mg/(100 g),还原糖质量分数为(122.80±3.64)mg/g。该研究为开发低糖含量,且适合糖尿病、肥胖症等病人食用的龙眼乳酸菌发酵饮料新产品提供参考。