一种提高酵母活力和耐干燥能力的发酵系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种提高酵母活力和耐干燥能力的发酵系统及方法，它包括好氧发酵罐，所述好氧发酵罐的内部安装有主供气管，所述主供气管的下部采用双层结构平行连通安装有第一空气分布器和第二空气分布器，所述好氧发酵罐的底部连通有出液管，所述出液管的另一端与循环泵相连，所述循环泵的另一端通过回流管与好氧发酵罐的上部相连。此发酵罐能够显著的区分并形成明显的好氧区域和厌氧区域，使酵母在循环泵的作用下，反复在好氧区域与厌氧区域进行转换，以方便量化的研究酵母分别在好氧

【技术实现步骤摘要】
一种提高酵母活力和耐干燥能力的发酵系统及方法


[0001]本专利技术涉及酵母生产设备领域，特别是涉及一种提高酵母活力和耐干燥能力的发酵系统及方法。

技术介绍

[0002]酵母为兼性微生物，在有氧呼吸或无氧发酵条件下都能生长。当前的酵母工业所使用的发酵方式大概分为两类，以获得酵母代谢产物为目的生产，如酒精、甘油或其它醇等，通常采取厌氧发酵；以获得酵母细胞或细胞组成成分的生产，如面用酵母、酿酒酵母或饲料酵母等，则通常采用好氧发酵，生产过程中需向发酵罐内溶入大量的空气或氧气。本申请是在以获得酵母细胞的生产，即好氧发酵生产方式上进行设备的改进。
[0003]在以好氧发酵方式为主的工业生产中，通常需要强烈的通风，有的还会有搅拌桨，目的是提高氧在发酵液中的传质系数，提高糖的转化效率。但面包酵母的生产中，既要获得较多菌体(产量)，又要保证酵母细胞有较高的活性(鲜酵母活力)，同时还要提高细胞的抗逆性，尤其是抗干燥能力(涉及到干酵母活力)。
[0004]目前，对酵母菌体生产和代谢物的发酵控制研究文献中，较多地提到了溶氧控制，发酵过程中的溶氧不能过高也不能过低，需要根据不同时间段的生物量和细胞状态选择合适的溶氧水平；从生产发酵的经验数据来看，增强发酵液中的非均一性，即提高在发酵过程让酵母处于好氧与厌氧状态下的强烈转换，可以有效提高酵母的活力和耐干燥能力。
[0005]目前主流的好氧发酵罐的供氧方式包括鼓泡式，机械搅拌式，和自吸式。查询发酵罐设计的相关专利，目前已经授权或申请公开的专利包括《通风机械搅拌发酵罐》，《一种循环通风多级变速塑料发酵罐》，《一种机械搅拌通风发酵罐》，《一种卧式发酵罐通风增氧装置》，《一种机械通风搅拌发酵罐》和《一种半卧式发酵罐补氧装置》等，主要目的都是如何增强溶氧，提高生产效率。
[0006]面包酵母的生产一方面需要较好的溶氧条件来提高产量，但是另一方面需要发酵过程的调控来使酵母具有较高的活力和抗逆性(通常鲜酵母活力较高，则抗逆性相对较差)。上述所查询到的好氧发酵罐的专利，主要是以提高发酵罐内溶氧为目的，提高转化效率，得到更多的菌体，没有分析发酵过程中厌氧环境对酵母刺激作用的重要性。也没有体现出研究文献中所提到的“溶氧控制”。

技术实现思路

[0007]为解决以上技术问题，本专利技术提供一种提高酵母活力和耐干燥能力的发酵系统及方法，此发酵系统能够显著的区分并形成明显的好氧区域和厌氧区域，使酵母在循环泵的作用下，反复在好氧区域与厌氧区域进行转换，以方便量化的研究酵母分别在好氧
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厌氧转化的时间比例这一非均一性程度与干酵母活力、耐干燥能力之间的关系，并使用最优的非均一性程度进行酵母发酵，有效提高酵母的活力和耐干燥能力。
[0008]为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种提高酵母活力和耐
干燥能力的发酵系统，它包括好氧发酵罐，所述好氧发酵罐的内部安装有主供气管，所述主供气管的下部采用双层结构平行连通安装有第一空气分布器和第二空气分布器，所述好氧发酵罐的底部连通有出液管，所述出液管的另一端与循环泵相连，所述循环泵的另一端通过回流管与好氧发酵罐的上部相连。
[0009]所述第一空气分布器和第二空气分布器采用分支式空气分布器或者环形分布器，在分布器的主管道及分支管道上加工有多个不同方向的通气孔。
[0010]所述第一空气分布器和第二空气分布器之间有一定高度差，且两者平行相互独立布置，能够任意选择其中一层单独通气，或者两层同时通气；位于下层的第二空气分布器位于好氧发酵罐底部，位于上层的第一空气分布器距离好氧发酵罐底部的高度为发酵时发酵液高度的5～50％。
[0011]所述第一空气分布器采用能够上、下活动的安装方式安装在好氧发酵罐的内部，高度可调；或者采用固定安装方式，高度固定；
[0012]所述循环泵采用变频电机驱动，其流量能够调节；并通过调节循环泵的流量和第一空气分布器的高度，进而改变厌氧区域的停留时间和体积。
[0013]采用所述提高酵母活力和耐干燥能力的发酵系统进行酵母发酵的方法，在酵母发酵过程中，开启第一空气分布器，根据发酵需要关闭第二分布器或通过阀门减少其通风量，使酵母处于最佳的非均一性状态，改变细胞的糖代谢途径，刺激内含物的积累；同时，在发酵过程中，通过控制循环泵，调节循环速度，进而来调节酵母分别在好氧
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厌氧状态下的停留时间；发酵结束前的10～60min，将第二分布器完全开启，消耗发酵液中多余的碳源，直至发酵结束。
[0014]一种提高酵母活力和耐干燥能力的发酵系统，它包括好氧发酵罐，所述好氧发酵罐的内部安装有主供气管，所述主供气管的底部连通安装有第三空气分布器，所述好氧发酵罐的底部通过第一连通管与第一循环泵相连，所述第一循环泵的出液口通过连通管与厌氧发酵罐相连，所述厌氧发酵罐通过第二连通管以及第二循环泵与好氧发酵罐相连，所述厌氧发酵罐的内部设置有第二搅拌装置。
[0015]所述好氧发酵罐的内部设置有第一搅拌装置，第一搅拌装置包括第一搅拌轴，所述第一搅拌轴的不同高度设置有第一搅拌桨。
[0016]所述第二搅拌装置包括第二搅拌轴，所述第二搅拌轴的底端安装有第二搅拌桨。
[0017]采用所述提高酵母活力和耐干燥能力的发酵系统进行酵母发酵的方法，酵母发酵过程中，通过循环泵使发酵液在好氧发酵罐与厌氧发酵罐之间循环，通过调节两个发酵罐中液体的体积比以及发酵液在厌氧发酵罐的停留时间，使酵母处于最佳的非均一性状态，改变细胞的糖代谢途径，刺激内含物的积累；发酵结束前的10～60min，将发酵液全部泵入好氧发酵罐中，消耗发酵液中多余的碳源，直至发酵结束。
[0018]本专利技术有如下有益效果：
[0019]1、本申请中通过在好氧发酵罐的底部设置2层相对独立的第一空气分布器和第二空气分布器，能够将罐体内部空间分隔成为相对独立的好氧区和厌氧区，发酵过程中，通过上层的第一空气分布器进行通气，上层的第一空气分布器上方处于好氧状态，而上布的第一空气分布器下方则处于厌氧状态，通过对循环泵的循环速度进行调试，可以调节酵母分别在好氧
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厌氧状态下的停留时间，进而对发酵过程中的非均一状态的驯化，提高酵母的抗
逆能力，减少干燥过程中的活力损失。
[0020]2、通过采用好氧区域和厌氧区域之间的循环培养方式，同样使得酵母在不同溶氧水平的环境中繁殖和驯化，获得较好的抗逆性。
附图说明
[0021]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0022]图1为本专利技术第一种实施例中的系统原理图。
[0023]图2为本专利技术第二种实施例中的系统原理图。
[0024]图3为实验得出的鲜酵母折干活力箱线图。
[0025]图4为实验得出的干酵母折干活力箱线图。
[0026]图5为实验得出的干燥保存率的箱线图。
[0027]图6为其中一种分布器结构图。
[0028]图中：主供气管1、好氧发酵罐2、第一空气分布本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高酵母活力和耐干燥能力的发酵系统，其特征在于：它包括好氧发酵罐（2），所述好氧发酵罐（2）的内部安装有主供气管（1），所述主供气管（1）的下部采用双层结构平行连通安装有第一空气分布器（3）和第二空气分布器（4），所述好氧发酵罐（2）的底部连通有出液管（6），所述出液管（6）的另一端与循环泵（7）相连，所述循环泵（7）的另一端通过回流管（8）与好氧发酵罐（2）的上部相连。2.根据权利要求1所述一种提高酵母活力和耐干燥能力的发酵系统，其特征在于：所述第一空气分布器（3）和第二空气分布器（4）采用分支式空气分布器或者环形分布器，在分布器的主管道及分支管道上加工有多个不同方向的通气孔（5）。3.根据权利要求1所述一种提高酵母活力和耐干燥能力的发酵系统，其特征在于：所述第一空气分布器（3）和第二空气分布器（4）之间有一定高度差，且两者平行相互独立布置，能够任意选择其中一层单独通气，或者两层同时通气；位于下层的第二空气分布器（4）位于好氧发酵罐（2）底部，位于上层的第一空气分布器（3）距离好氧发酵罐（2）底部的高度为发酵时发酵液高度的5~50%。4.根据权利要求1或3所述一种提高酵母活力和耐干燥能力的发酵系统，其特征在于：所述第一空气分布器（3）采用能够上、下活动的安装方式安装在好氧发酵罐（2）的内部，高度可调；或者采用固定安装方式，高度固定；所述循环泵（7）采用变频电机驱动，其流量能够调节；并通过调节循环泵（7）的流量和第一空气分布器（3）的高度，进而改变厌氧区域的停留时间和体积。5.采用权利要求1
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4任意一项所述提高酵母活力和耐干燥能力的发酵系统进行酵母发酵的方法，酵母发酵过程中，通过循环泵（7）使发酵液在好氧发酵罐（2）与厌氧发酵罐（17）之间循环，通过调节两个发酵罐中液体的体积比以...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡金宝，熊涛，覃先武，卢发，杨文静，董博文，
申请(专利权)人：安琪酵母股份有限公司，
类型：发明
国别省市：