[发明专利]浓缩乳酸菌发酵剂的制备工艺及其专用设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种浓缩乳酸菌发酵剂的制备工艺及其专用设备。

背景技术

近年来，随着人民生活水平的提高和健康意识的增强，我国发酵乳制品产量以平均每年25%的速度增长，干酪制品的人均消费量也在逐年提高。发酵剂在酸奶及干酪生产过程中的作用非常重要，因而对于发酵剂的选取和制备成为乳品工业发展的决定性因素之一。早在19世纪末，欧美等发达国家开始研制浓缩发酵剂，我国乳酸菌发酵剂研究比较少，具有自主知识产权的乳酸菌发酵剂的研发几乎是空白。

除了具有自主知识产权菌株选育方面外，发酵剂产业化的生产设备也是另一个重要的方面。现有制备工艺及设备中，通过发酵罐进行乳酸菌培养，获得乳酸菌存活率不高，培养效率较低。高效浓缩型发酵剂制备的关键是要对乳酸菌进行高密度培养，因此，研制一种低成本投入、生产周期短的浓缩乳酸菌发酵剂的制备工艺及其专用设备势在必行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种浓缩乳酸菌发酵剂的制备工艺及其专用设备。本发明的制备工艺及其专用设备的特别设置能够有效实现乳酸菌的连续高密度培养，菌体存活率高，并能够保证菌液长时间发酵，提高乳酸菌菌体积累量。本发明结合了陶瓷膜过滤法、化学中和法、补料分批培养法等，并在陶瓷膜过滤工艺中使用不同孔径陶瓷膜串联方式，大大提高乳酸菌培养密度，提高发酵剂生产效率。

本发明提供了一种浓缩乳酸菌发酵剂制备工艺的专用设备，其包括一进料、发酵系统I和一陶瓷膜过滤系统II；该系统I和系统II之间串联；

所述进料、发酵系统Ⅰ包括一进料罐、一发酵罐以及一pH调节器；该进料罐与该进料、发酵系统的发酵罐的入口连接，该发酵罐的出口分流为两路，一路为出料口，另一路经过一过滤器和一送料泵与该过滤系统II的入口连接，该发酵罐与一pH调节器相连接；该进料罐的出口管道、该发酵罐的出口管道、pH调节器与发酵罐之间均设有阀门，该发酵罐的入口管道上设有一送料泵，该发酵罐上还设有一包括一pH电极、和一温度探针的报警检测设备；

所述陶瓷膜过滤系统Ⅱ包括两个陶瓷微滤膜装备，两个陶瓷微滤膜装备串联形成陶瓷微滤膜装备组，该陶瓷微滤膜装备组的入口通过一送料泵和一过滤器与所述进料、发酵系统I的发酵罐的出口连接，该陶瓷微滤膜装备组的出口与所述进料、发酵系统I的发酵罐的入口连接，该陶瓷微滤膜装备组中的各陶瓷微滤膜装备设有一滤出液出料口，该陶瓷微滤膜装备组的入口管道、出口管道均设有阀门，该陶瓷微滤膜装备组中，离送料泵较近的一陶瓷微滤膜装备的陶瓷微滤膜孔径大于另一陶瓷微滤膜装备的陶瓷微滤膜孔径。

本发明中，所述专用设备较佳地还包括一就地清洗系统（CIP系统）III；所述系统I和系统II串联后的整体与系统III串联；该就地清洗系统III包括相互并联的一酸罐、一碱罐和一去离子水罐，该酸罐、该碱罐和该去离子水罐的入口管道和出口管道上均设有阀门，该酸罐、该碱罐和该去离子水罐的入口管道并联后还设有总阀门，该酸罐、该碱罐和该去离子水罐的出口管道还分别设有泵。

本发明中，所述发酵罐较佳地还设有流通循环水的夹层。

本发明中，所述pH电极与所述温度探针的报警检测设备精度较佳地为±0.1个单位。

本发明中，所述陶瓷滤膜装备组的入口和出口处分别可设有流量检测器和压力检测器，其精度较佳地为±0.1个单位。

本发明中，所述陶瓷微滤膜装备中，陶瓷微滤膜的材质较佳地为Al₂O₃，或Al₂O₃与ZrO₂的复合材料。所述陶瓷微滤膜装备的外壳较佳地为ALSL304型或ALSL316型不锈钢，更佳地为ALSL316型不锈钢。

本发明中，所述陶瓷微滤膜装备组中，离送料泵较近的一陶瓷微滤膜装备的陶瓷微滤膜孔径大小优选为0.20μm～0.45μm，另一个陶瓷微滤膜的孔径大小优选为0.02μm～0.20μm。

本发明中，所述pH调节器内优选装有4～7mol/L的氨水，更优选装有5mol/L的氨水。

本发明中，所述发酵罐内的pH值优选通过所述pH调节器稳定在pH5.5~6.2范围内，优选pH5.5~6.0或者pH6.0~6.2。

本发明还提供了一种浓缩乳酸菌发酵剂的制备工艺，其包括如下步骤：使用如前述的专用设备，将乳酸菌发酵培养至对数生长期期间，使用所述陶瓷膜过滤系统除去代谢产物抑制剂和原体积百分数40%~60%发酵液，随后补充新发酵培养液，之后重复前述操作1~3次，再将发酵液经陶瓷膜过滤系统过滤即得乳酸菌发酵剂。