【正文】 由于本實驗所采用的牛奶、酸奶等原料都是市售的已經(jīng)滅過菌的材料，所以直接。 六、討論 本實驗所用的 15L 發(fā)酵罐與生物工程課上用的 5L 發(fā)酵罐的比較： 本實驗所用的主要儀器是 15L BGZ 發(fā)酵罐，該發(fā)酵罐屬于小型發(fā)酵罐， 對于實驗室小型發(fā)酵罐來說，其滅菌方法有兩種 ：高壓蒸汽滅菌器滅菌法和原位滅菌法。 通常，用純牛奶制作的攪拌型酸奶的蛋白質(zhì)含量在 %以上。它們對人體無任何危害，沒有熱量，還能發(fā)揮膳食纖維的有益作用。明膠是蛋白質(zhì)膠體，也就是肉皮凍中 的主要成分，可以被人體消化吸收。有的產(chǎn)品采用牛奶加奶粉作為原料，產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)含量更高，也更黏稠。這時直接出售的酸奶叫做凝固型酸奶。 通過了解 ，知道酸奶 的好壞與其 黏稠度沒有關(guān)系， 不同的酸奶的粘稠度不同主要有兩方面的原因： ① 牛奶中的蛋白質(zhì)有遇酸凝固的特性，在乳酸菌作用下漸漸變成均勻細(xì)膩而脆弱的凝凍。 市售酸奶： 優(yōu)質(zhì)酸奶呈乳白色或淡黃色，凝結(jié)細(xì)膩，無氣泡。發(fā)酵所得酸奶呈 乳 白 39 色，成黏著態(tài) ，不過可惜的是我們沒有親口嘗到自己所發(fā)酵的酸奶， 因為畢竟是在實驗室中發(fā)酵的，環(huán)境條件沒有達(dá)到生產(chǎn)要求，在去參觀遼寧益康生物制品有限公司和東北制藥集團時 ， 他們 生產(chǎn)車間的潔凈程度相當(dāng)高了，而我們的遠(yuǎn)沒有達(dá)到，所以不能食用。 比較市售酸奶和發(fā)酵所得酸奶的外觀形態(tài)及口味。故可知培養(yǎng)液的 pH 值隨著發(fā)酵的進(jìn)行而逐漸下降，酸度逐漸增大，最后達(dá)到酸奶的 pH 值。 此時的 pH 為剛開始發(fā)酵時的 pH 值，在發(fā)酵的過程中 pH 值會發(fā)生變化。 用純牛奶 在這個轉(zhuǎn)速下 攪拌 時，酸奶 并不十分黏稠，仍具有一定的流動性 。 發(fā)酵過程中將轉(zhuǎn)速設(shè)定在 80rpm，在這個轉(zhuǎn)速下，酵母菌可以與培養(yǎng)液（牛奶）和葡萄糖等營養(yǎng)成分充 分接觸，同時使發(fā)酵罐內(nèi)各處的溫度均勻，使得發(fā)酵能夠良好的進(jìn)行， 而且 慢速的攪拌不會破壞蛋白質(zhì)膠體，因而 會使 產(chǎn)品 變得 細(xì)膩，并有一定稠度。溶氧： ％ ；空氣： 1/m；罐壓： MPa 。 五、 實驗結(jié)果 與分析 整理發(fā)酵過程中所測的各 種 數(shù)據(jù)資料。 每次發(fā)酵結(jié)束，必須在控制器初始化菜單中確認(rèn)“發(fā)酵結(jié)束”，關(guān)閉空氣壓縮機。 ⑹ 待 所有樣品取完后，分別測定每個時刻的樣品 的 pH 值 進(jìn)行比較同時聞氣味鑒別發(fā)酵程度 。 37 ⑸ 發(fā)酵開始 時計時 ，每隔一個小時進(jìn)行一次取樣操作直到發(fā)酵結(jié)束為止。 ⑶ 開 J J3 排出取樣管內(nèi)殘料 。 3. 取樣 ⑴ 松開彈簧夾 J2，用無菌空氣將取樣管內(nèi)殘液混入發(fā)酵罐內(nèi)。置蠕動泵開關(guān)于自動狀態(tài)。 ⑵ 將酒精棉球放在罐蓋補料口內(nèi)，然后將針頭插入并穿透密封蓋。 42℃進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng) 68h。 取 5 千克鮮奶煮沸消毒，加白糖 300 克攪拌，讓其自然冷卻（冷卻中最好能攪拌 23 次，以免乳脂結(jié)皮）。 (三 ) 發(fā)酵操作 1. 接種 調(diào)節(jié)進(jìn)氣量至 35L/min,旋松接種口，在火焰保護下，打開接種口倒入種子，然后旋緊接種蓋，移去火焰圈。注意滅菌完畢后，關(guān)閉蒸汽發(fā)生器并排去蒸汽發(fā)生器 36 內(nèi)殘氣。 9. 當(dāng)溫度降至 100℃一下，緩緩開排氣閥 V4（排氣過大易損壞排氣過濾器） ，使保護罩頂部的壓力表指示為零（保護罩內(nèi)無壓力），移去保護罩。保溫結(jié)束后，關(guān)蒸汽閥 S2， S1，冷凝閥 V1，緩慢開進(jìn)水閥 W1，再將溫度控制設(shè)定為自動。 6. 當(dāng)培養(yǎng)基 90℃以上，開蒸汽冷凝水閥 V3，微開蒸汽閥 S2，蒸汽進(jìn)入鐘罩內(nèi)，當(dāng)鐘罩頂排氣口 V4 有蒸汽排除時， 2 分鐘后關(guān)閉 V4 并關(guān)小 V3，當(dāng)罐溫接近120℃或保溫溫度時微開閥 V4 適量排氣，并調(diào)整蒸汽閥 S1 維持罐溫。 4. 關(guān)進(jìn)水閥 W1，開蒸汽冷凝水閥 V1，開蒸汽發(fā)生器出口閥，緩緩 開蒸汽閥S1，蒸汽進(jìn)入。 2. 用保護罩蓋住發(fā)酵罐并用傾倒螺釘鎖緊法蘭，開保護罩頂部排氣閥 V4。 ⒂ 為確保安全，操作人員應(yīng)密切注意檢查壓力示 ,如發(fā)現(xiàn)壓力異常應(yīng)立即關(guān)機。 ⒁ 本機正常工作電壓為 380V、或 220V,當(dāng)電源電壓低于正常電壓 90%以下時繼電器、接觸器電磁鐵吸力下降，觸點繼續(xù)工作，易燒毀繼電器、接觸器。 ⑿ 水箱內(nèi)不可缺水，應(yīng)經(jīng)常查看水箱水位。 ⑾ 發(fā)生器正常工作的壓力范圍為 ~、當(dāng)壓力超出上述范圍時可調(diào)整壓力控制器的旋鈕。 ⑼ 在蒸汽壓力到達(dá) 時壓力控制器動作，自動切斷 電源，停止加熱，紅色加熱指示燈同時熄滅；當(dāng)壓力低于 時，壓力控制器自動接通電源，紅色指示燈重新發(fā)亮，繼續(xù)加熱。隨手關(guān)閉放汽閥。 ⑹ 在啟動發(fā)生器同時觀察電動機轉(zhuǎn)向，從冷卻風(fēng)扇端看電動機轉(zhuǎn)向為順時針，如發(fā)現(xiàn)電動機反轉(zhuǎn)應(yīng)立即停機，調(diào)換電源插頭的線頭，再重新啟動。 ⑷ 長期停機后或首次使用應(yīng)打開水泵電動機后 蓋，用手撥動冷卻風(fēng)扇葉輪，水泵應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活。 ⑵ 插上電源插頭，把水泵插頭插入發(fā)生器插座。 蒸汽發(fā)生器的使用 ： ⑴ 把發(fā)生器接地螺釘與接地線接好。 ⑺ 移去排氣冷凝器冷凝水進(jìn)出口地管。 ⑸ 將溶氧電極裝入 N11 口并用鋁箔紙包裹電極上端口，防止因電纜插口受潮導(dǎo)致電極故障。 34 ⑶ 進(jìn)氣過濾器 K7 用硅膠管連接并用彈簧夾夾緊 。 2. 連接管蓋上的接管 ⑴ 取樣閥 K8 口與過濾器無菌空氣出口 K6 用硅膠聯(lián)通并放開彈簧夾 J2。灌裝好的半成品在 4243℃的無菌恒溫室靜止培養(yǎng)至滴定酸度 80度終止發(fā)酵，冷卻至 1825℃。影響乳酸菌生長增值的因素主要為環(huán)境，由于乳酸菌是厭氧菌，因此在混料過程中空氣的過多混入或在添加菌種室攪拌時間過長均會影響乳酸菌的正常生長增值，從而影響乳酸成品的質(zhì)量。保加利亞乳桿菌最適 合生長溫度為 4043℃，最低生長溫度為 22℃，最高生長溫度為 ℃。 發(fā)酵劑：采用凍干菌種，即保加利亞乳酸桿菌和嗜熱鏈球菌混合發(fā)酵劑，嗜熱鏈球菌產(chǎn)酸，保加利亞乳酸桿菌產(chǎn)酸且產(chǎn)香。常用的穩(wěn)定劑有果膠和羧甲基纖維素鈉（ CMC）。 穩(wěn)定劑：為防止產(chǎn)品出現(xiàn)分層或沉淀現(xiàn)象，保持產(chǎn)品的外觀性能而添加到食品中的添加物 稱為穩(wěn)定劑。 輔料：最常用的甜味劑為白砂糖，添加量不應(yīng)超過 12%。理化指標(biāo)：脂肪≥ %，蛋白質(zhì)≥ %，干物質(zhì)≥ %，酸度 1618 度， 72%酒精試驗陰性，活性狀態(tài)良好，煮沸實驗無異常。建議在 80℃溫度以上時將發(fā)酵罐取出，放置在工作臺上，打開溫度控制系統(tǒng)可使發(fā)酵罐迅速冷卻，而且可從空氣過濾器進(jìn)口通入無菌空氣以保持發(fā)酵罐內(nèi)處于正壓狀態(tài)，同時干燥空氣過濾器，這一點與原位滅菌是一致的。 32 發(fā)酵罐在高壓蒸汽滅菌器中冷卻時很少去控制它的壓力，但是冷卻的速率不能太快，以免造成發(fā)酵罐內(nèi)的液體溢出，應(yīng)盡量避免滅菌器內(nèi)壓力的突然下降，另一方面，也要防止高壓蒸汽滅菌器中形成真空。真空的產(chǎn)生是極其不利的，不利的影響主要有：會導(dǎo)致容器的破裂，空氣從密封不嚴(yán)的地方吸入容器或使空氣過濾器染菌或者使熱培養(yǎng)基溢出。溶氧電極滅菌時間應(yīng)該盡量縮短，而消泡電極在滅菌前應(yīng)該取出。輔助容器都必須有空氣出口過濾器，如果這些設(shè)備 要在高壓蒸汽滅菌器中滅菌也要塞好包扎好，不要漏水。 總之，無論是在高壓蒸汽滅菌器內(nèi)滅菌還是在蒸汽原位滅菌，所有與發(fā)酵罐連接的管路都必須是密閉的：系統(tǒng)中的管路如果是在高壓蒸汽滅菌器中滅菌，則每個子管都要兩端密閉，一端靠近發(fā)酵罐，一段靠近輔助器。在進(jìn)行滅菌時，空氣進(jìn)口的過濾器應(yīng)該與容器內(nèi)部分開滅菌，以避免弄濕過濾器，因為這樣不僅會使過濾效果變差，冷卻時還會在容器內(nèi)形成真空。在滅菌時要記住不能將輔助瓶裝的太滿，裝好后，所有的容器都要安全地扎好，以避免泄露。裝酸堿消泡劑以及其他添加物的容器如果是同時滅菌也應(yīng)該在此時接好。在一些情況下，空罐滅菌被認(rèn)為是進(jìn)行最后清洗的理想方式，尤其是對原位滅菌。準(zhǔn)備工作應(yīng)該有條理地進(jìn)行，并且檢查兩遍，因為任何錯 誤都會造成發(fā)酵的損失或需要重復(fù)滅菌。 選擇好滅菌方法后，就可以開始將發(fā)酵罐和相關(guān)管路準(zhǔn)備好進(jìn)行滅菌。發(fā)酵罐原位滅菌通常是在有攪拌的情況下進(jìn)行，這樣可以提高熱傳遞的速度，減少溫度梯度，這一點比在高壓蒸汽滅菌器中的情況下要好得多。蒸汽噴射的溫度低，則由于冷凝造成的體積越多，尤其在低于 100℃時，一般允許培養(yǎng)基體積增加的范圍在 5%10%之間。有時，也將蒸汽直接通入發(fā)酵罐或容器中來進(jìn)行滅菌，但這樣會造成培養(yǎng)基體積的變化，因為當(dāng)蒸汽通入時會有水蒸氣冷凝，而冷卻時又會有蒸汽損失。 （ 2）蒸汽原位滅菌 發(fā)酵罐采用蒸汽原位滅菌時可采用夾套蒸汽加熱或電加熱器進(jìn)行加熱。而空的聚丙烯容器只需 20min 就可以達(dá)到指定溫度。容器的直徑越大，溫度滯后效應(yīng)越明顯，所以容器中間的溫度與高壓蒸汽滅菌器的顯示溫度有相當(dāng)大的區(qū)別。應(yīng)該記住，加熱和冷卻時容器內(nèi)溫度都將滯后于高壓蒸汽滅菌親內(nèi)的溫度，尤其是對于那些由熱 傳遞性能不是很好的玻璃耐高壓塑料制成的容器。體積大于 1L 的容器通常是在 120℃下滅菌 15min。一個普遍的原則是，對于同一加熱方式的高壓滅菌器而言，高壓蒸汽滅菌器的體積越大，其升溫降溫速度越慢，所需時間越長。無論是采用高壓蒸汽滅菌器滅菌還是蒸汽原位滅菌都應(yīng)遵守這個原則。 3．加熱滅菌的操作參數(shù) 隨著溫度的提高加熱對微生物的破壞速率比對培養(yǎng)基中敏感組分的破壞速 30 率快。尤其是對于原位滅菌的發(fā)酵罐，空消得第一次滅菌可以將滅菌時間延長。例如，氣升式或泡罩式發(fā)酵罐使用蒸汽或高壓蒸汽滅菌鍋滅菌時，由于一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓力下進(jìn)行培養(yǎng)基滅菌不是很徹底，此時宜將培養(yǎng)基在高壓滅菌器中進(jìn)行單獨滅菌后再加入到發(fā)酵罐中。采用實罐滅菌比發(fā)酵罐空消、 培養(yǎng)基分開滅菌機培養(yǎng)基滅菌后再加入發(fā)酵罐中操作簡單可靠，染菌的概率更小。 攪拌發(fā)酵罐一般是裝好培養(yǎng)基后進(jìn)行實罐 滅菌。用熱蒸汽滅菌的器皿的體積越大，采用的壓力應(yīng)越小。一般小型不銹鋼發(fā)酵罐都用蒸汽原位滅菌。使用這類 型的發(fā)酵罐必須配備與之緊密配合的保護套，保護套的設(shè)計應(yīng)考慮足以承受如果滅菌過程中發(fā)酵罐爆炸所產(chǎn)生的飛濺的玻璃碎片。玻璃罐體和不銹鋼灌頂和底座復(fù)合結(jié)構(gòu)發(fā)酵罐的滅菌最好是在高壓蒸汽滅菌器中進(jìn)行，因此選用合適的高壓蒸汽滅菌器很重要。 體積小于 1520L 的攪拌型發(fā)酵罐通常是玻璃罐體，不銹鋼灌頂和底座的復(fù)合結(jié)構(gòu)。中型攪拌發(fā)酵罐的滅菌常用外置夾套和直接向罐中通入飽和蒸汽。小型發(fā)酵罐及大多數(shù)攪拌發(fā)酵罐通?？梢圆捎?316 型不銹鋼或相似材料。 如果采用常用的水蒸氣滅菌，則器皿的材料要能夠耐壓。滅菌效果的好壞與容器的設(shè)計及材料有很大關(guān)系，當(dāng)器皿的工作體積超過1520L 時，由于體積及質(zhì)量太大就不適合便攜了，通?？梢圆捎迷粶缇?。 掌握制備酸奶 的操作過程 。 圖 9 設(shè)定發(fā)酵參數(shù) 圖 10 取樣 圖 11 酸奶發(fā)酵中 28 圖 12 酸奶發(fā)酵中 二、 實驗報告： 15L 發(fā)酵罐 中 試 實驗及酸奶的制備 一、 實驗?zāi)康? 了解 15L 小型發(fā)酵罐及控制器的基本結(jié)構(gòu) 。）然后 設(shè)置好發(fā)酵參數(shù)，發(fā)酵從上午 九點到下午 三 點。 圖 6 校正滅菌參數(shù) 圖 7 對組裝好的罐子蒸汽滅菌 圖 8 自控蒸汽發(fā)生器 27 第三天： 將發(fā)酵罐的鐘罩卸下后，在火焰的保護下打開接種口，倒入大約15 袋的牛奶，然后再倒入大約 10 袋的酸奶，最后加入一定量的白糖，然后旋緊接種蓋，移去火焰圈。 并對其 進(jìn)行 蒸汽 滅菌 （圖 8）。 26 第二部分 校內(nèi)實驗室發(fā)酵酸奶： 一、 實驗經(jīng)過： 第一天： 在實驗室聽舒楊老師講解 15L 發(fā)酵罐的原位滅菌和菌體發(fā)酵 實驗，首先我們認(rèn)識了 15L 發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)，以及各個結(jié)構(gòu)的用途和注意事項，以便我們做實驗時能夠正確的鏈接管路。 東藥生產(chǎn) VC 也是 從最底層 一步一步摸索著前進(jìn) 直到現(xiàn)在的輝煌成就， 要想一步登天是 不太現(xiàn)實的 。產(chǎn)量也直線上升，從每月450 噸、 500 噸、 600 噸、 700 噸一直到 1998 年底達(dá)到了 850 噸。例如，降低原材料采購成本一年可達(dá) 9000 萬元；能源產(chǎn)值率增加了 30％，在產(chǎn)量增加的情況下，能源消耗沒有增加（在企業(yè)總的能源消耗中 VC 項目占一半）；修理費大幅度降低；財務(wù)費用也減少了 1700萬元；管理費用也從 6000 萬元降低到 5000 萬元。在 1998 年 1 月， VC車間開始轉(zhuǎn)制，成立了“ VC 公司”，原來的 1300 人全部“下崗”，再由干部進(jìn)行選聘，最后上崗者為 805 人。另一方面，從世界市場范圍看，華北制藥的青霉素與東北制藥的 VC 是中國參與世界市場競爭的兩大戰(zhàn)略產(chǎn)品，其中， VC 項目又堪稱是中國企業(yè)參與國際市場競爭的一個經(jīng)典之作。 目前，沈陽東北制藥集團的 VC 生產(chǎn)能力約為每年 12 萬噸，是國內(nèi)第一大廠家，在世界排名第三。 1995 年 10月 18 日，就在東北制藥正式投產(chǎn)的當(dāng)天，羅氏公司宣布降價，每公斤價格從 12 25 美元降低到 7 美元，后來盯住中國企業(yè)的 價格一直降低到 5 美元。 可以看出， VC 項目特點是直接參與國際競爭，當(dāng)中國的產(chǎn)量只有 2020 噸