家用酵素机的研发与桑葚酵素发酵工艺的研究

发布时间：2020-05-07 10:53

【摘要】：我国酵素产业起步较晚,酵素相关产品市场潜力有待开发。市场调查显示现有家用酿造设备普遍存在缺乏安全性,功能较为单一,易染菌且成品质量难以控制等问题,本文针对上述问题研制一款家用酵素机。并对家用酵素机的实用性以及发酵工艺参数进行了验证,本论文主要内容如下:(1)以生物工程设备原理为依据对家用酵素机的功能系统和结构组成进行设计:构建了安全系统、加热系统、冷却系统和控制系统;总体构造由封盖,发酵罐体,支撑底座三部分组成;采用标准下端椭圆形封头,以20L发酵体积为设计目标,确定了酵素机的机械设计尺寸,通过加工厂生产样机。(2)通过驯化方案得到三种适用于酵素发酵菌株,其菌株活力大小排序为:植物乳杆菌(XN-Z)嗜酸乳杆菌(XN-S)德式乳杆菌(XN-D),并进行混料实验设计确定了46%:32.3%:21.7%的最适添加比例,感官品评81,活菌数6.63×10~8cfu/mL。(3)通过单因素实验,得到了酵素发酵条件的最适范围:发酵温度在31-35℃,菌株添加量为4-6%,发酵总时长100-130h。以pH值和自由基清除率为指标进行正交试验,最终确定发酵时间115h,发酵温度33℃,菌株添加量5%的发酵方案,其pH值3.22,口感适宜,自由基清除率达到83%。(4)将研究得到的发酵工艺参数应用于家用酵素机实际生产中,比较家用酵素成品与市售酵素机发酵产品和市售成品的游离氨基酸、DPPH自由基清除能力、花青素含量等指标。通过日立L-8900氨基酸分析仪测定游离氨基酸总含量发现家用酵素机发酵产品市售酵素机发酵产品市售成品,家用酵素机发酵产品共检测出游离氨基酸16种,总量为1244.5mg/L,明显高于其他产品2-4倍。(5)通过紫外分光光度计以维生素C作为参照,测得不同稀释倍数下酵素的DPPH自由基清除能力,其家用酵素机产品的IC_(50)=8.94相当于22.5mg/L的维生素C,自由基清除率最强;通过高效液相色谱仪进行原花青素的测定,测定结果为家用酵素机产品市售桑葚酵素市面酵素机产品,家用酵素机产品原花青素含量为6.12mg/mL;家用酵素机产品其他指标pH值为3.09。通过对比发现家用酵素机具有良好的实用性以及发酵工艺参数科学、发酵产品质量较优。
【图文】：

技术路线图,技术路线,酵素

（1）设计 20L 家用酵素机的主要部件尺寸。以生物工程设备学为依据对家用酵素机装置结构进行研究，通过对总体结构、结构参数、功能系统与零部件的选型进行研究，实现家用酵素机的多功能、一体化特点；（2）以桑葚酵素为例，采用混合发酵方式，对实验室保存的乳酸菌进行培养驯化，从中得到耐低温储存以及适用于桑葚酵素发酵的高活力菌株，在实验室条件下通过混料回归设计、单因素实验以及正交试验设计探索桑葚酵素的最佳发酵工艺参数；（3）将实验确定的桑葚酵素的最佳发酵工艺参数应用于家庭酵素机的实际发酵中，通过测定相关指标如自由基清除率、原花青素、游离氨基酸含量等，比对相应产品质量来判定家用酵素机的实用性以及实验参数的可靠性。1.4.3 研究技术路线合理的技术路线可保证顺利的实现既定目标，本次论文主要通过三部分构建了研究的课题：家用酵素机设计参数的确定、酵素发酵工艺的研究、酵素成品的质量检查。研究技术路线如图 1.1 所示。

酵素,结构示意图,发酵罐

图 2.1 家用酵素机结构示意图Fig 2.1 Schematic diagram of the structure of the domestic enzyme machine结构机封盖上设有（2）安全阀，其作用当密封的发酵罐体因发酵产气其上限时安全阀被自动打开多余的气体便通过安全阀排除，使得。安全阀的设计保障了财产以及人员安全，符合产品的设计要求封盖还设有（1）压力表，压力表可以实时监控发酵罐内压力，通解发酵进程。同时还设有中通管，中通管带有开关，可根据发酵现罐内与外界的气体交换，中通管的开关也可实现有氧和无氧发中通管内设有可拆卸的过滤细菌的微孔过滤网，避免了在换气过。通过（3）吊环螺母与链接在发酵罐体外壳上的螺杆实现与发酵罐酵罐体的密闭空间，，封盖的一端与发酵罐体通过法兰链接。因封上端都为不锈钢材料直接接触其密封性较差，故在发酵罐体上端
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ920.5

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