发酵过程的计算机优化控制

发酵过程的计算机优化控制周青峰林纬铁姚汝华（华南理工大学轻工食品学院；广州５１０６４１）任何发酵生产都是在一定的生产环境下进行的，即一定的压力、温度、ｐＨ等等。在发酵过程中，由于ｐＨ、基质浓度、菌体和发酵产物在数量和质量方面的变化，如果不及时对发酵过...     

发酵过程检测技术

发酵过程包括大量复杂的生化反应和迁移现象。发酵过程中底物浓度、菌体浓度、产物浓度随时间变化，发酵液物料的性质，如密度、黏度、流变学特性、表面张力、氧及其他性质如扩散系数、氧饱和浓度也随时间变化。由于一系列分解代谢和合成代谢的结果，引起了温度、pH、溶解氧、氧化还原电位、排气二氧化碳和排气氧的变化。为了能够有效地控制发酵，就需要获得发酵过程变量的变化信息，对发酵过程参数的变化进行检测。1 发酵参数及检测方法发酵参数是发酵过程及其菌株的生理生化特征数据，反应环境变化和细胞代谢生理变化的许多重要信息，发…     

发酵腊肉发酵工艺条件的研究

主要目的是确定生产发酵腊肉的最佳工艺参数，并将其应用到肉制品的生产上。在单因素试验确定的食盐添加量（A）、发酵温度（B）、发酵时间（C）、接种量（D）各较优化工艺参数的基础上，进行4因素3水平正交实验，以pH值为指标，并兼顾产品的品质和出品率，综合分析后，确定了4因素的最佳工艺条件为：A1B2C2D3，即采用食盐添加量为2％，30℃的发酵温度，发酵时间22h，清酒乳杆菌以3％接种量。     

Bacillussp.HA-1产环糊精葡萄糖基转移酶发酵工艺研究

在10 L 发酵罐中,研究了环糊精葡萄糖基转移酶产生菌 Bacillus sp．HA-1的发酵规律,结果表明,在菌体对数增长期,发酵液溶氧处于较低状态,发酵液 pH 在对数增长前期持续下降,中期后回升,菌体产酶呈增长趋势；当菌体增长进入稳定期,发酵液溶氧迅速回升至初始状态,pH 也回升至起始值,菌体产酶接近峰值。根据发酵规律优化发酵工艺,通过有效增加菌体对数增长期发酵液溶氧,使菌株产酶到达高峰的时间缩短了 50%以上。应用该菌株在5 m~3生产罐中发酵,24 h 产酶水平达到6 800 IU/mL。     

酸乳发酵过程的理化特性研究

以两种典型的商业乳酸菌种的酸乳发酵过程为对象，研究pH值、黏度、滴定酸度和氨基酸态氮质量浓度等理化特性在发酵过程中的变化规律。结果表明，在酸乳发酵过程中，pH值持续降低，滴定酸度持续增加，pH值和滴定酸度可以作为控制酸乳发酵过程的参数；黏度随酸乳凝乳结构的形成而产生一个突然增高点，酸乳发酵过程中氨基酸态氮质量浓度的变化与黏度有一定联系，其原因是氨基酸生成受奶基凝乳形成的影响而减缓，黏度和氨基酸态氮质量浓度不仅是反映酸乳产品品质和功能特性的重要指标，对于指示发酵进程也有一定意义。     

关于黄酒发酵过程中pH的探讨

黄酒生产是一个复杂的生物化学变化过程，受发酵醪组成、pH值、温度、氧气、杂菌污染等物理和生物因素的影响。发酵过程pH的变化为：醪液加入发酵罐后酵母细胞生长与繁殖，pH下降；随后酵母代谢产酒精，pH值呈先上升后平稳之势；发酵末期pH值上升。同时发酵过程pH值还会影响酶的活性、酵母菌生长与繁殖和发酵醪中某些营养物质的分解或酵母中间代谢产物的解离。(孙悟)     

杏果醋的生产工艺研究

研究确定了杏果醋生产过程中酒精发酵的最佳工艺参数,即发酵温度28℃,发酵时间3 d,接种量5%.正交试验确定了醋酸发酵的最佳工艺条件:即初始酒精度5%,pH5.5,发酵温度35℃,醋酸茵接种量10%.     

谷氨酸发酵过程中pH值过高或过低有什么不好？

发酵前期由于幼龄细胞对pH较敏感，如果控制pH过低，菌体生长旺盛，营养成份消耗大，发酵转入正常代谢，长菌不产酸；如果发酵前期pH值过高，虽有利于抑制杂菌生长，但对菌体生长不利，糖代谢缓慢，发酵时间延长。     

酸肉生产前期发酵条件的确定

以pH值和感官评分为指标，就酸肉发酵过程中盐浓度、葡萄糖浓度、接种量、发酵时间和发酵温度对酸肉发酵的影响进行了研究，通过设计正交试验表进行正交试验，确定了最佳发酵条件，即盐浓度O或1％，葡萄糖浓度1％，接种量8％，发酵时间18h，发酵温度34℃。并对优化工艺条件酸肉发酵前后的主要理化特性进行比较。说明了发酵肉制品的优越性。     

微生物原果胶酶高产菌株的筛选及发酵特性的研究

从24种不同来源的样品中筛选得到一株编号为XZ3的原果胶酶高产菌株，其酶活达126．4U／ml。通过对菌落形态及孢子囊形态的观察，初步鉴定是曲霉属菌株。在不同发酵时间内测定发酵液中还原糖、pH、湿菌体重、PPase及PGase活性。结果表明：该菌株发酵过程中，发酵液中的还原糖含量在菌体生长初期升高很快，在对数生长期又迅速下降；发酵液的pH保持恒定：菌体产酶与菌体生长几乎同步且PPase与PGase活性的变化规律一致，比值在一定范围内保持恒定。     

液体发酵法制备油桃果醋的工艺优化

研究确定了油桃醋生产过程中酒精发酵的最佳工艺参数,即发酵温度25℃,发酵周期72h,接种量5%。正交试验确定了醋酸发酵的最佳工艺参数,即初始酒精度5%,pH5.5,醋酸菌接种量12%。醋酸发酵液经过滤可直接作为调味品,也可以调配成不同风味的果醋饮料。     

固态发酵马铃薯渣生产菌体蛋白饲料的研究

以马铃薯淀粉生产中产生的废渣为主要原料,以黑曲霉、白地霉和热带假丝酵母为发酵菌种,优化了马铃薯薯渣固态发酵生产菌体蛋白饲料的发酵工艺,初步确定了薯渣固态发酵的适宜条件,即采用自然pH值,物料质量比(薯渣:麸皮)为90:10(w/w),发酵温度32℃,发酵时间66h,在此条件下发酵饲料中粗蛋白含量较高.     

酒精浓醪发酵生产工艺的优化

以玉米粉为原料，AY-15为发酵菌种，在浓醪发酵条件下，对氮源添加、糖化工艺和发酵条件进行了研究。结果表明，在酒精发酵过程中添加适量氮源，可明显提高酵母细胞的数量和发酵能力，缩短发酵周期12h；优化的糖化工艺为糖化酶用量150u/g原料，糖化时间60min；最适的发酵条件为初始pH值5．0，发酵温度33℃。     

米酸汤在发酵过程中品质变化及发酵动力学研究

以大米、糯米为主要原料,鼠李糖乳杆菌、玉米乳杆菌、植物乳杆菌3株乳酸菌按1∶1∶1接种发酵,并对米酸汤在发酵过程中有机酸、蛋白质、黏度、pH与感官评分的变化进行研究;测定发酵过程中菌体含量、总酸含量、残糖含量的变化,利用Origin 9软件分析拟合,建立了菌体生长、底物消耗及产物生成动力学模型,用Spss 22进行模型相关性分析。感官评分与乳酸、苹果酸、酒石酸呈极显著正相关关系(r为0.983、0.914、0.796),感官评分与蛋白质、黏度和pH值呈极显著负相关关系(r为-0.983、-0.987、-0.741),米酸汤在发酵过程中品质指标间有着非常复杂的联系。在P<0.01水平上,菌体生长动力学模型Pearson相关性为0.998~(**);乳酸生成动力学模型Pearson相关性为0.999~(**);残糖消耗动力学模型Pearson相关性为0.992~(**)。结果显示3个模型均较好地反应了米酸汤发酵过程中物质的变化规律,对生产反应器设计、米酸汤发酵过程控制具有指导意义。     

发酵过程的控制

发酵过程包括大量复杂的生化反应和迁移现象．发酵过程中的浓度、菌体浓度、产物浓度随时间变化，发酵液物料的性质，如密度、粘度、流变学特征，表面张力、氧及其他性质如扩散系统、氧饱和浓度也随时间变化。由于一系列分解代谢和合成代谢的结果，引起了温度、pH、溶解氧、氧化还原电位、排气二氧化碳和排气氧的变化。为了能够有效控制发酵，就需要获得发酵过程变量的变化信息，对发酵过程参数的变化进行检测。     

pH值对聚唾液酸分批发酵的影响及补料发酵

研究了不同pH值对聚唾液酸发酵过程中菌体生长和产聚唾液酸的影响.发酵初期pH自然下降时有利于菌体生长,菌体生长对数期较长,最大菌体干重可达6.9g/L;发酵中后期pH控制在6.4时有利于聚唾液酸的延续合成,合成对数期比其它pH条件下的合成对数期延长了11h.动力学特性表现为部分相关模式,而在其它pH条件下,动力学特性表现为相关模式.对聚唾液酸的流加补料发酵进行了初步研究,最终使菌体干重达到11.16g/L,聚唾液酸产量达到2.606g/L.     

丝状菌发酵过程中菌体形态变化

借助图像分析系统可以对丝状菌发酵过程中菌丝体面积、菌丝体几何特性、絮状物群体、细胞体积等进行特征化描述 ,并建立量化菌体形态的方法。文中还介绍了利用计算机识别方法进行菌种的分离筛选 ,以及操作参数与菌体形态的关系。     

pH值和初始淀粉质量浓度对发酵生产谷氨酰胺转胺酶的影响

研究了不同的 pH值对谷氨酰胺转胺酶 (MTG)发酵过程中菌体生长和产酶的影响 ,在此基础上探讨了不同初始淀粉质量浓度及中后期碳源流加对发酵过程的影响 .研究结果表明 :pH值对菌体的生长和产酶模式产生明显的影响 ,当发酵过程的 pH值控制在 6 .5时 ,最有利于菌体的生长和酶的合成 ,在此条件下可得到较高的菌体干重 (DCW )和酶活 ;初始淀粉质量浓度以 3g/dL较适宜 ,其DCW和MTG酶活最高 ,DCW为 2 5.1g/L ,酶活水平达 2 .94U /mL ;中后期采用流加碳源的策略使发酵时间比分批发酵最好水平缩短 12h左右 ,酶活提高到 3.0 5U/mL ,各项指标均比分批发酵最好水平有明显的提高 .     

高纤椰果深层与浅层偶联静态发酵工艺的研究

采用10L发酵罐、250mL烧杯进行高纤椰果深层与浅层偶联静态发酵工艺的研究,确定了偶联时的最适条件为湿菌体浓度为2.20g/L、pH为4.5、装液高度为30mm,在此条件下继续进行浅层静态发酵120h,干纤维素产出水平达到国内先进产业的生产水平,而发酵周期却缩短了36￣60h。因此,为深层与浅层偶联静态发酵工艺在高纤椰果产业方面的应用提供借鉴。     

溶氧等参数对耐高温α-淀粉酶发酵的影响

利用耐高温α－淀粉酶的生产菌种－地衣芽孢杆菌IIY－1菌株，对其发酵过程中的各种参数的变化规律与控制方式进行了研究。实验结果表明，采用连续式的pH值的控制方式有利于提高耐高温α－淀粉酶的发酵水平，最后的发酵液的酶活力明显地高于脉动式的pH值控制方式。菌体在产酶阶段对发酵液的溶氧水平要求不高，但是溶氧浓度（DO值）不应低于10％。