[其他]用固定化酵母生产含醇饮料的方法及T型生物反应器

说明书

本发明属于饮料的生产方法和生物反应器。

在本发明作出以前，八木佳明在《固定化菌体ルユ-ル発酵》（《発酵と工業》Vol.41，No.9（83）728-735中曾报道有人用多糖类、合成高分子类或无机材料固定酵母细胞，作成固定化酵母，并用此固定化酵母生产乙醇，其中所用的多糖类材料有角叉菜糖，海藻酸钙等。所用的合成高分子类材料有聚乙烯醇，聚丙烯酰胺等。用此法生产的固定化酵母，只能得到球形凝胶或块状凝胶。有人以麦芽汁和水解糖为原料用此凝胶生产啤酒，但由于球形凝胶和块状凝胶不透气，不利于排气，不利于连续生产;同时其产品-啤酒风味不佳，因而至今未在大规模生产中应用。此外，在日本特许公报昭和57-26753中，山田富明等曾公布了膜式固定化酵母的酒精连续发酵法。他们用光硬性树脂包埋酵母菌体。并将包埋有酵母的树脂制成膜状，以利于酒精的连续发酵生产。这一方法克服了球形凝胶和块状凝胶的不透气和不利于连续发酵生产的特点。但由于作为固定化酵母细胞载体的光硬性树脂对人体有残毒，因而使这一方法至今仅限于在非人类直接食品工业上应用，比如山田富明等用此法生产工业酒精。针对现有固定化酵母的上述不足之处，本发明提供了一种专用设备，借此设备可以生产出不同于上述技术的固定化酵母，进而生产出人类直接饮料。本发明旨在增强固定化酵母的透气和排气性能，使之能连续发酵生产，并且其产品对人体不但无毒相反有益，作为人类饮料，其氨基酸、维生素含量丰富，风味纯正。

附图说明：

图1：T型生物反应器主体。（1）、（9）为进出料口，（2）、（10）为封头，（3）为筛板，（4）、（12）为蒸汽进出口，（5）为夹层，（6）为夹层内壁，（7）为观察孔，（8）为内壁大圆筒。

图2：T型反应器凝胶膜支架。（1）为圆环、（2）为连接料。

本发明的要点是：本法中的专用设备为T型生物反应器。它主要由发酵中置于反应器内部的圆筒状凝胶膜支架（图2）和反应器外部圆筒主体（图1）两部分构成。圆筒状凝胶膜支架由不锈圆钢焊接而成，其上、下口处各有一直径相同的不锈钢圆圈（图2（1）），在两圈之间用若干不锈钢条（图2（2））连接，并使之垂直于两圆圈所在平面，从而构成一个可自由地从反应器主体中移进移出、两端开口的圆筒状凝胶膜支架（图2）。T型反应器主体为圆筒形，筒体两端有凸形封头（图1（2）（10））密封，筒壁由一夹层（图1（5））构成，其外径上下相同，其内径为上大下小，即其内壁由一大一小两个圆筒相接而成，并使大圆筒（图1（8））处于上部，夹层内壁（图1（6）由不锈钢制成，筒体下端封头（图1（2）内有一圆型筛板（图1（3））将下端封头与筒体内腔隔开。此外在筒体上还设有进出料口（图1（1）（9）），旋风分离器，排汽孔（图1（11）），夹层蒸汽进出口（图1（4）（12））和观察孔（图1（7））等。

发酵时先用多种酵母按一定比例配制成复合酵母细胞。将配制好的酵母细胞与包埋载体海藻酸钠混合，使海藻酸钠浓度为1.8%至4.5%之间。然后加入1.5%至5%之间的氯化钙即得到海藻酸钙。使海藻酸钙形成凝胶膜。将制好的海藻酸钙凝胶膜装在不锈钢支架上，然后将张有凝胶膜的不锈钢支架装入T型生物反应器，即可进行连续发酵生产。

发酵原料为新鲜水果汁，飴糖和酒花。水果汁可以为广柑汁，橘子汁，苹果汁，西红柿汁等，用不同的水果汁经本法发酵可得到不同风味的饮料。将2-10%的新鲜水果汁与6-35%的飴糖和0.1-0.5%的酒花混合配成发酵培养基。将其消毒灭菌，在加压下使此培养基连续经两个以上相同的T形生物反应器。并通过各个T形生物反应器的夹层控制前半部分T形生物反应器（称为前发酵柱）的发酵温度为22℃-35℃，后半部分T形生物反应器（称为后酵柱）的发酵温度为0℃-10℃，以形成前热后冷的发酵系统。各T形生物反应器分别借助于安装在上面的旋风分离器排气，并控制一定的压力，以保证发酵流体运行畅通，流速恒定。整个发酵PH值为3.5-6.5之间。发酵完毕，经最后一个T形生物反应器内流出的液体即为饮料最后产品。

本发明所提供的方法和设备制备的固定化酵母细胞活力高，不受合成高分子的影响。本发明生产的凝胶膜强度高，使用寿命长，至少可用五个月以上。发酵中透气、排气通畅。由于发酵中CO_２溶解多，因而产品风味细腻，具有果香和酒花味。其中，含有多种氨基酸和维生素。

实施例1