益生菌粉的生產工藝和設備
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益生菌生產工藝研究
目前益生菌的生產工藝主要有兩種:固體表面發酵法和大罐液體發酵法。
(1) 固體表面發酵法:
該法是把固體表面培養的菌泥與載體按比例混合經干燥制成的。此法產量低,勞動強度大,易受雜菌污染,不適于工業化生產,但投資少。
(2) 大罐液體發酵法:
大罐液體發酵法一般生產工藝流程為:菌種接種掊養→種子罐培養→生產罐培養(如是芽孢桿菌類,應檢驗待80%以上繁殖體轉變為空形芽孢時,停止通氣和攪拌)→排放培養液加入適量載體→干燥→粉碎→過篩→質量檢驗→益生菌產品。此法適于工業化生產,便于無菌操作,但投資多。
無論是固體表面發酵工藝還是大罐液體發酵工藝,其整體工藝過程都需要在無菌的環境下操作,每個環節的衛生條件都要求十分嚴格。
大罐液體發酵法的核心設備
大罐液體發酵法的核心設備為發酵罐和種子罐。
(1)發酵罐
發酵罐是一種對物料進行機械攪拌與發酵的設備。該設備采用內循環方式,用攪拌槳分散和打碎氣泡,它溶氧速率高,混合效果好。罐體采用SUS304或316L進口不銹鋼,罐內配有自動噴淋清洗機頭,確保生產過程符合GMP要求。
按照微生物的生長代謝需要,分為好氣型發酵罐和厭氣型發酵灌。用于厭氣發酵(如生產酒精、溶劑)的發酵罐結構可以較簡單。用于好氣發酵(如生產抗生素、氨基酸、有機酸、維生素等)的發酵罐因需向罐中連續通入大量無菌空氣,并為考慮通入空氣的利用率,故在發酵罐結構上較為復雜,常用的有機械攪拌式發酵罐、鼓泡式發酵罐和氣升式發酵罐。
乳制品、酒類發酵過程是一個無菌、無污染的過程,發酵罐采用了無菌系統,避免和防止了空氣中微生物的污染,大大延長了產品的保質期和產品的純正,罐體上特別設計安裝了無菌呼吸氣孔或無菌正壓發酵系統。罐體上設有米洛板或迷宮式夾套,可通入加熱或冷卻介質來進行循環加熱或冷卻。發酵罐的容量由300-15000L多種不同規格。發酵罐按使用范圍可分為生物發酵罐、啤酒發酵罐、葡萄酒發酵罐等。
(2)種子罐
適用于酸奶及乳酸菌飲料母液發酵、釀造、佐料、制藥、化工及真菌培植,其作用可加熱、保溫及冷卻,為全封閉衛生型發酵專用設備。材料均采用進口304、1cr18Ni9Ti組成。本設備具有節能、消聲、耐腐蝕、生產力強,清洗和操作方便等優點。種子罐有碳鋼制種子罐、不銹鋼制種子罐兩種。冷卻加熱形式有夾套式、內盤管式,外環管式,供用戶選用。
五、加工處理技術
芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌等不同菌種對環境因素的耐受力不同,但其作為益生菌產品中的活性成分,效能各有特色,難以取舍。人們已研究一些保護方法,如包埋、微囊化等等,取得了令人滿意的結果。但成本增高,生產過程也復雜。
美國內布斯加大學的一項研究表明,日糧中添加油脂可在一定程度上保護酵母菌免遭制粒的破壞。隨基因工程的發展,將芽孢菌中的芽孢移植到無芽孢的乳酸菌屬上,使之變成耐高溫的菌種,或者從菌種的組合和篩選方面考慮以芽孢桿菌屬替代乳酸菌屬,便可以從根本上解決制粒過程中微生物受到破壞的問題。
目前,市應用較多、效果較好的是以芽孢桿菌為主的復合型益生菌。即使制粒過程中象乳酸菌、酵母菌等活菌大部分損失,但培養物中的乳酸、維生素B族及優質蛋白仍可與芽孢桿菌一起發揮良好的功效。所以,篩選耐受性更好,功能更強的菌株,一直是益生菌使用技術領域一重要課題。