食品发酵技术

发酵与发酵工程概论 发酵工程的发展历史 发酵工程研究的内容 发酵产物的类型

发酵 实质：由于浸出液中糖在缺氧条件下降解而产生CO2所引起的。 生物化学家 更注重能量的代谢

工业微生物 大规模培养微生物来生产产品的过程 发酵与发酵工程

发酵：通过微生物的生长繁殖和代谢活动，产生和积累人们所需产品的生物反应过程。

发酵工程：利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程体系。 根据以往的观念，人们通常把食品发酵作为整个发酵工业的分支。 发酵工程菌的特点

能在廉价原料制成的培养基上迅速生长 培养条件易于控制

生长速度快，产能高，发酵周期短 菌种纯粹，抗噬菌体，非病原菌

发酵过程的优化

最佳控制发酵过程的方案或发酵过程中主要控制的项目和方法 目的：条件和相互关系进行优化、复杂关系尽可能简化：

细胞生理调节、细胞环境、反应器特性、工艺操作条件、反应器 发酵过程优化的研究内容（一） 研究细胞的生长反应

了解微生物从培养基中摄取营养物质的情况及代谢转化 不同环境条件下微生物代谢的分布

（二）微生物利用底物进行生长，同时合成代谢产物。

运用基于化学计算关系的代谢通量分析方法，可提出微生物代谢途径的可能改善方向。 （三）发酵过程优化的核心内容 主要研究生物反应速率及其影响因素

建立动力学模型，进而确定发酵过程的最佳生产条件

（四）生物反应过程的参数检测与控制，此二项是发酵过程优化最基本的手段。 影响生物反应器宏观动力学的主要因素；

生物反应器的形式与结构、操作方式、 物料的流动与混合状况、传递过程特征。 发酵罐 为特定一种或多种微生物所进行的生长代谢过程提供良好环境的容器。 面临的现实问题 理论相对滞后

对霉菌和放线菌的研究相对较少 对细菌和酵母菌的研究跟不上发展

发酵产物的类型 微生物菌体 微生物代谢产物 微生物酶

微生物转化产物

发酵产物的类型 ：微生物菌体：经过培养微生物并收获其细胞作为发酵产品。 微生物的代谢产物

在微生物对数生长期中产生的代谢产物对菌体的生长繁殖时必需的，这些产物称为初级代谢产物。 氨基酸、核酸、蛋白质、脂质、碳水化合物

诱变的变异菌株和改良培养条件得到更多的产物。 微生物的次级代谢产物

在菌体生长的稳定期，有时一些菌体能合成在生长期中不能合成的，与菌体的初级代谢不直接相关的物质，这些物质称为次级代谢产物。 初级和次级代谢的关系

初级代谢产物的合成路径是微生物共有的，但是次级代谢产物具有很强的特异性。 放线菌、丝状菌、有孢子的细菌能产生次级代谢代谢产物，而肠道菌没有发现。 次级代谢产物是发酵工业的重要组成部分 次级代谢和初级代谢的区别 1.存在范围及产物类型不同 2.对产生者自身的重要性不同

初级代谢产物通常都是机体生存必不可少的物质，只要在这些物质合成过程的某个环节上发生障碍，将导致机体生长停止或死亡

次级代谢的某个环节发生障碍不会导致机体的死亡，只会影响机体合成某种次级代谢产物的能力。 3.与微生物生长过程的关系明显不同

初级代谢贯穿于一切生活的机体中，次级代谢则是在机体生长的一定时期内 4.对环境变化的敏感性或遗传稳定性明显不同

初级代谢产物对环境条件的变化不太敏感（即遗传稳定性大）

次级代谢产物对环境条件变化很敏感，其产物的合成往往因环境条件变化而停止。 5.相关酶的专一性不同

某些机体内存在二者既有联系又有区别的代谢类型 微生物酶

通过获取微生物的酶作为作为发酵产品。 广泛的用途

种类多、 品种多、生产容易、成本低 发酵工业的特点 门类众多 技术发展迅速 节约资源 生产过程独特 课程小结

发酵工程是利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程体系。 发酵工程研究的内容包括5大部分的内容 发酵过程的优化包括4部分的内容 发酵产物大致分为4类 课后思考题

微生物菌种是发酵工程中最重要的条件之一，优良的菌种是发酵工业的基础和关键。 问题：作为发酵工业的源头，如何进行发酵工业的菌种制备工艺？

二 微生物菌种的选育及保藏

醋酸杆菌 重要的工业用菌之一，氧化酒精为醋酸，发酵调味品食醋、葡萄糖及维生素C 乳酸杆菌 乳酸菌是一种靠发酵碳水化合物能量，并能生成大量乳酸的一类细菌的总称。 大肠杆菌 利用大肠杆菌制取天冬氨酸、苏氨酸和颉氨酸

枯草芽胞杆菌 好气性芽胞杆菌。可用于生产淀粉酶、蛋白酶、某些氨基酸 假单胞菌 细菌中的假单胞菌可以产β-甘露聚糖酶。

酵母菌 酿酒酵母是与人类关系最密切的一种酵母。应用最广泛制作面包、馒头、酿酒。

毕赤氏酵母属、汉逊氏酵母是酒类饮料的污染菌。

霉 菌 放线菌

担子菌：通常所说的菇类(mushroom)微生物。 多糖、橡胶物质和抗癌物质的开发日益受到重视 藻 类

工业微生物菌种的获得

中国工业微生物菌种保藏管理中心（CICC） 中国科学院典型培养物保藏委员会 国际菌种保藏联合会（WFCC）

美国典型微生物菌种保藏中心(ATCC) 从自然界或现有菌种中分离筛选 采样 采样地点 土壤、极端环境

采样时间 采样过程 增殖培养

控制培养基的营养成分

添加某些抑制因子或促进因子 控制培养条件

纯种分离及纯培养 1稀释分离法 2划线分离法 生产性能测定

从自然界中分离得到的为纯种称为野生型菌株。 需要通过三角瓶进行小型发酵试验。

不符合条件可以作为菌种选育的出发菌种。 涂布法 影印法 毒性试验

自然界的一些微生物是在一定条件下产毒的，将其作为生产菌种应当十分当心，尤其与食品工业有关的菌种，更应慎重。 据有的国家规定，微生物中除啤酒酵母、脆壁酵母、黑曲霉、米曲霉和枯草杆菌作为食用无须作毒性试验外，其他微生物作为食用，均需通过两年以上的毒性试验。 微生物菌种的选育

自然选育 诱变选育 杂交选育 原生质体融合育种 基因工程育种 微生物菌种的自然选育

在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自发突变，从而选育出优良菌种的过程叫作自然选育。 菌种衰落：生产性能下降 菌种代谢旺盛：生产性能提高 微生物菌种的诱变育种

诱变育种是指用物理和化学诱变剂的方法处理均匀分散的细胞群，使它们发生突变，再从中筛选出符合要求的高产菌株，供生产和科学试验用。 微生物菌种的诱变育种 出发菌种的选择

自然界直接分离到的野生型菌株经历过生产条件考验的菌株已经历多次育种处理的菌株 出发菌种的选择及前处理

同步培养处于同一生长周期的、生理状态一致的单细胞或单孢子 制备单细胞或单孢子菌悬液每个细胞能够均匀接触诱变剂 诱变处理 诱变剂的种类

诱变剂的剂量 作用强度与作用时间的乘积 筛选诱变菌株 纸片培养显色法 透明圈法 琼脂块培养法

营养缺陷型突变菌株的筛选 需要掌握的几个基本术语

营养缺陷型 野生型 原养型 基本培养基 补充培养基 完全培养基 淘汰野生型 抗生素法 过滤法

检出营养缺陷型 营养缺陷型的鉴定 逐个检出法

夹层检出法 适用于检出细菌 影印检出法 杂交选育

选用了已知性状的供体菌和受体菌作为亲本，方向性和自觉性方面，均比诱变育种前进了一大步。 利用杂交育种往往还可以消除某一菌株在经过长期诱变处理后所出现的产量上升缓慢的现象， 原生质体融合育种

原生质体育种技术主要有原生质体融合、原生质体转化，原生质体诱变育种等。 面包酵母:对麦芽糖及葡萄糖的发酵力强，产生 CO2 多，生长快； 酒精酵母:产酒率高而对麦芽糖、葡萄糖的发酵力弱

杂交:就得到了既能生产酒精，又能将其残余菌体用作面包厂和家用发面酵母的优良菌种。 基因工程育种

分子生物学水平下的一种自觉的、可控制性的菌种改良技术。

克服传统菌种改良的随机性和盲目性，能有目的地改良菌种，又被称为定位育种技术。 工业微生物菌种的保藏 1.斜面低温保藏法 方法简单、便于操作 菌种易变异、退化及污染 保藏时间一般为1-6个月

2.液体石蜡覆盖保藏法

适用于酵母、霉菌和好氧性细菌的保藏 保藏期限一般为1-10年 方法简单、对设备要求不高 3.液氮超低温保藏法 保藏时间达4-15年

适用于各种微生物菌种的保藏 4.砂土管保藏法

适用于保藏干燥的菌种

保藏时间因菌种而异,几年至几十年不等 对干燥敏感的细菌不宜选择此法保藏 5.真空冷冻干燥保藏法

低温下快速将细胞冻结，然后在真空条件下干燥、封装，隔绝空气，微生物的生长和酶活动停止。达到长期保藏的目的。 适用于各类微生物 时间长达10年以上

本章小结

工业常用的微生物菌种有6大类

工业微生物菌种一般通过3种方式获得 菌种的分离一般需要经过5个步骤 微生物菌种的选育一般有5种方式 常见的菌种保藏方式有5种方法 思考题

作为发酵当中非常重要的成本考虑，培养基占据了成本中至关重要的位置。那么在发酵过程中要如何对各种发酵工艺进行优化？请同学们对此问题进行思考。 三 发酵工艺条件的优化 培养基

培养基是指利用人工方法配制的供微生物、植物和动物细胞生长繁殖和积累代谢产物的各种营养物质的混合物 氮源、碳源、无机盐、其他物质 工业常用的碳源——葡萄糖

几乎所有的微生物都能够利用葡萄糖 过多的初始葡萄糖容易抑制微生物的生长 过多的葡萄糖容易引起培养基中溶氧不足

糖蜜 提纯的甘蔗汁或甜菜汁经过多次结晶分离后无法再结晶的制糖废液。

若用糖蜜代替甘薯粉，可以省去许多工序,如原料蒸煮、制曲、糖化等,大大简化了生产工艺 质量影响因素多

麦芽糖 工业常用的碳源主要应用在啤酒工业上 工业常用的碳源（四） 长链脂肪酸

不溶于水、发酵液要设法成为乳状液、发酵罐的结构要做一定的设计改造 必须保证溶氧 糖类的利用原则

葡萄糖、果糖等单糖最好 双糖和多糖其次

有机酸、醇类、烃类等

利用效果不是最好、但是价格很便宜

工业常用的氮源——氨水

在发酵中后期用来调节pH值，兼作氮源 使用前也要进行除菌处理

不能完全作为氮源，需要提供适当的有机氮源 玉米浆 玉米制淀粉和糖进入到浸泡水制得的 黄豆饼粉 黄豆压榨法获得

尿素 含氮量高、微生物必须能分泌脲酶才能分解尿素 相对玉米浆，尿素营养成分简单得多

对发酵过程便于控制，但另外一方面使培养基的营养不够丰富 主要用于氨基酸的生产，尤其是谷氨酸的生产 无机盐

作用广泛、对微生物极为重要 需求量因菌种和产品 不同而各不一样 水

一般配制培养基无特殊要求用蒸馏水或自来水即可，但是要注意氯的含量 饮料、保健品和酿造对水的含量很高

有些酒只有使用当地水源才能保证独特的口味 特殊生长因子

维生素、碱基、卟啉及其衍生物以及某些氨基酸

生长因子一般不需要单独添加，培养基中很多营养丰富的天然原料中已含有足够的生长因子。 生物素的浓度的控制

谷氨酸的发酵要严格控制生物素的浓度 过多：谷氨酸不积累 过少：菌体生长受抑制 前体物质

前体是指一些添加到培养基中的物质，它们并不促进微生物的生长，但能直接通过微生物的生物合成过程结合到产物分子上，自身结构基本不变，而产物产量去因此有较大提高。 促进剂与抑制剂

产物促进剂：既不是营养物也不是前体物质，但是却能提高产量的物质 产物抑制剂：对生产菌代谢途径有某种调节能力的物质 工业发酵中用途不同的培养基 实验室常用培养基 发酵生产常用培养基

孢子培养基 提供菌种繁殖孢子的一种常用固体培养基 营养不能太丰富 无机盐浓度适当

注意培养基的pH值和湿度

种子培养基 供孢子发芽生长出大量菌丝体，或不产孢子的菌种繁殖出大量细胞，并且有较高活力和纯度的培养基。 配比上尽量接近发酵培养基

设法让菌种繁殖、长菌体。同时避免老化或者发酵 发酵培养基 供菌种生长繁殖和合成发酵产物的培养基 保证接种的种子能长到一定浓度 保证菌体能迅速合成发酵产物

发酵培养基成分用量的优化（一） 参照微生物细胞内元素的比例确定

不同类型的微生物细胞的成分比例其实是有一定规律的

除水外，碳的含量最高

其次是N、P、S、K、Mg以及各种微量元素、含量递减 发酵培养基成分用量的优化（二） 参照碳氮比确定

培养基碳源中的碳原子与氮源中氮原子的摩尔数之比 C/N太大，培养基偏酸 C/N太小，培养基偏碱 一般确定在100:(1-20)

发酵培养基成分用量的优化（三） 合理的方法 单因子实验法 响应面法 正交试验法 单因子实验法

无碳培养基中分别加入30g/L的葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、乙醇

在无氮培养基中分别加入5g/L的蛋白胨、酵母粉、牛肉膏、2g/L 的硫酸铵、氯化铵、铵、钾 在确定氮源和碳源的基础上，（另添加0.5g/L的硫酸镁）分别添加2g/L的氯化钙、硫酸锌、硫酸亚铁、磷酸二氢钾 最终确定得到初步优化的培养基组成为 蔗糖：30g/L、酵母粉:5g/L、氯化铵:2g/L、磷酸二氢钾:2g/L、硫酸镁:0.5g/L、氯化钙:0.3g/L

发酵培养基成分用量的优化（四） 其他因素

严格控制各种用量极少的物质

各种理化条件要适宜。包括：pH、水活度、渗透压和氧化还原电位 发酵工业中营养基质的配制方法

淀粉质原料制糖工艺及培养基的配制方法 糖蜜培养基的制备 淀粉的组成

白色、无定形结晶粉末

微生物分解淀粉需胞外淀粉酶发酵工业中长先水解淀粉，制成水解糖后使用 淀粉水解制糖工艺

酸解法 以酸( 无机酸或有机酸) 为催化剂, 在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。 优点: 生产简易, 对设备要求简单; 水解时间短; 设备生产能力大等优点。 缺点：设备要求高，有副反应的发生，对淀粉原料要求严格， 酶解法 是用淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖

优点：设备要求低。专一性强、糖液颜色浅、较纯净 缺点：时间长，过滤困难 酸酶结合法 (1)、酸酶法

有些淀粉(如玉米、小麦等) 颗粒坚实，如果用淀粉酶液化，在短时间内作用，液化反应往往不彻底。采用酸(盐酸)将淀粉水解至葡萄糖值(DE值10～15 ) ，然后将水解液降温、中和，再加入糖化酶进行糖化。 优点: 用酸酶水解淀粉制糖,具有酸液化速度快,用酸量较少,产品颜色浅,糖液质量高。 (2)酶酸法

有些淀粉原料,颗粒大小不一(如碎米淀粉等),如果用酸法水解,则常致使水解不均匀,出糖率低，故采用先经淀粉酶液化,过滤除杂质后,再用酸法水解制成葡萄糖。

优点: 此法能采用粗原料淀粉,淀粉浓度较酸法高,生产较易控制,时间短,而且酸水解pH稍高,可减少淀粉水解副反应的发生,糖液色泽较浅。 糖蜜制备的预处理

澄清处理：除去灰分和胶体物质 脱钙处理：除去钙盐 除去生物素 总结

工业常用的培养基成分包括5大类 发酵生产常用的培养基包括3种

发酵培养基成分用量的优化要注意4个问题 淀粉质原料制糖工艺常用3种方法 思考题

作为发酵当中非常重要的一个步骤 ，种子的制备占据了一个很重要的地位，如何进行种子的工艺制备？请同学思考 四 发酵单元操作（一）

种子培养(seed culture) 是指将冷冻干燥管、砂土管中处于休眠状态的工业菌种接入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种的过程。这种纯培养物称为种子。 优良种子的条件（一）

菌种细胞的生长活力强，接种至发酵罐后能迅速生长，延迟期短

菌种生理状态稳定。菌丝体、菌丝生长速率和种子培养液的特性等符合条件 优良种子的条件（二）

菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求 无杂菌污染

保持稳定的生产能力 种子的制备过程 放线菌孢子的制备 采用琼脂斜面培养

含有适合产孢子的营养成分 碳源和氮源不能太丰富 培养条件要适宜

碳源限量而氮源丰富的培养基 培养温度一般为30-37℃

培养时间1-2天，产芽孢的5-10天 霉菌孢子的制备

一般以天然农产品为培养基 培养温度为25-28 ℃ 培养时间为4-14d 酵母种子的制备

一般采用麦芽汁琼脂培养基或ZYCM培养基或MYPG培养基 培养温度28-30℃， 培养时间1-2d 摇瓶种子制备

将孢子经摇瓶培养成菌丝后再进入种子罐 孢子发芽和菌丝繁殖速度缓慢的菌种

培养基要求比较丰富和完全，并易被菌体分解利用，氮源丰富有利于菌丝生长。 种子罐种子制备

一（二、三级种子的制备）级数的确定取决于菌种的性质和菌体生长速率及发酵设备的合理应用。

发酵罐级数减少，有利于生产过程的简化及发酵过程的控制，可以减少因种子生长异常而造成发酵的波动。 生产车间种子的培养

种子罐级数是指制备种子需逐级扩大培养的次数。 菌种生产特性、孢子发芽及菌体繁殖速度

所采用发酵罐的容积 种子发酵罐级数的确定 细菌

摇瓶 种子罐 发酵罐 青霉素

孢子悬浮液 一级种子罐 二级种子罐 发酵罐

放线菌:四级发酵罐 酵母菌:通常用一级种子 接种龄

接种龄是指种子罐中培养基的菌丝体开始移入下一级发酵罐或发酵罐时的培养时间。

通常菌龄是以处于生命力极旺盛的对数生长期，菌体量还未达到最大值时的培养时间较为合适 接种量

接种量是指移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例 接种量的大小决定于生产菌种在发酵罐中生长繁殖的速度 细菌1%-5% 酵母菌5%-10% 霉菌7%-15% 种子培养

静置培养法（嫌气发酵法）将培养基盛于发酵容器中，在接种后，不通空气进行发酵

通气培养法（好气发酵法）生产菌种以需氧菌和兼性需氧菌居多，它们生长的环境必须供给氧气，以维持一定的溶解氧水平，使菌体迅速生长和发酵 种子质量标准 细胞或菌体 生化指标 产物生成量 酶活力

泡沫的控制 泡沫产生的原因 泡沫的影响

消泡措施：机械法、化学法、改进培养基成分 染菌的控制 染菌产生的原因

染菌的控制 加强消毒 保证菌种的纯度 严格控制菌种扩大培养的工艺条件 谷氨酸发酵的菌种扩大培养

斜面菌种的培养 必须有利于菌种生长而不产酸，并要求斜面菌种绝对纯，不得混有任何杂菌或噬菌体，培养条件应有利于菌种繁殖，培养基以多含有有机氮而不含或少含糖为原则。

斜面培养基组成 葡萄糖0.1%、蛋白胨1.0%、牛肉膏1.0%、氯化钠0.5%、琼脂2.0-2.5%、 pH7.0-7.2 培养条件33-34℃,18-24h 二级种子培养条件 培养条件

接种量：0.8%-1.0% 培养温度：32-34℃ 培养时间：7-8h 通风量

1)50Ｌ种子罐1:0.5搅拌转速340r/min

2)250Ｌ种子罐1:0.3

3)搅拌转速300r/min500Ｌ种子罐1:0.25搅拌转速230r/min 二级种子的质量要求 种龄 7-8h pH 7.2左右

OD值 净增0.5左右 无菌检查（－） 噬菌体检查（－） 分批灭菌

在发酵罐中实罐灭菌包括升温、保温和降温三个过程

尤其对于极易发泡或黏度很大难以连续灭菌的培养基得灭菌有效 三路进气 四路出气

分批灭菌应该注意的问题 准确称量培养基

发酵罐的空消，并校对各项数据 排气阀门的开启

先关排气阀，再关进气阀门

灭菌结束后应立即引入无菌空气保压 连消塔加热的连续灭菌

喷射加热器加热的连续灭菌流程 薄板换热器的连续灭菌流程

连消塔 连消塔是培养液高温短时间连续灭菌设备，它与维持罐组成连续灭菌系统，分套管式和汽液混合式两类 汽液混合式连消塔 维持罐

灭菌系统中的维持设备，主要是使加热后的培养基在维持设备中保温一段时间，以达到灭菌的目的，也称保温设备 可使料液和蒸汽迅速接触，充分混合，加热是在瞬时内完成的。 连续灭菌应该注意的事项 发酵罐应空罐灭菌

设备和管道都应清洗和灭菌 培养基应预热

培养基成分有需要时应该在不同温度下分开灭菌 分批灭菌的优缺点 设备投资少 染菌的危险性小 人工操作较方便

对培养基中固体物质含量较多时更为适宜

灭菌过程中蒸汽用量变化大，造成锅炉负荷波动大，一般只限于中小型发酵设备 连续灭菌的优缺点 保留较多的营养质量 容易放大 较易自动控制

糖受蒸汽的影响较小 缩短灭菌周期

在某些情况下，可使发酵罐的腐蚀减少 发酵罐利用率高 蒸汽负荷均匀

设备较复杂，投资较大 影响灭菌的因素 培养基的成分 培养基的物理状态 培养基的pH值

培养基中微生物的数量 微生物细胞的含水量 影响灭菌的因素（二） 微生物细胞的菌龄 微生物的耐热性 空气排除情况 搅拌、泡沫

发酵设备的灭菌

培养基采用连续灭菌时，发酵罐需在培养基灭菌之前，直接用蒸汽进行空罐灭菌。 培养基的贮罐要求洁净无菌。

空气过滤器在发酵罐灭菌之前进行灭菌 所有的附属设备和管路都需要灭菌 补料液的灭菌

发酵过程中向发酵罐补入的料液都需经过灭菌

补料量较大，而具有连续性时，则采用连续灭菌较为合适 补料液的分批灭菌，通常是向盛有物料的容器中直接通入蒸汽 也有利用过滤法对另补料液进行除菌 课堂小结

优良的菌种需要具备5个条件 孢子制备一般包括4类情况的制备 种子的质量标准有4个指标

发酵培养基的灭菌方式分为2大类。各有优缺点 思考题

作为发酵当中非常重要的一个步骤，氧气占据了一个很重要的地位，如何进行空气的灭菌、空气对整个发酵过程有什么影响？请同学思考 作业

优良的菌种应该具备哪些条件 种子的质量标准包括哪些指标

发酵培养基的灭菌方式分为哪2大类？各有什么优缺点。 发酵单元操作（二） 本章内容

无菌空气的制备方法 无菌空气制备的过程 无菌空气的检查 溶氧的控制

无菌空气的制备

发酵工业应用的“无菌空气”是指通过除菌处理使空气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小机会。此种空气称为“无菌空气”。

一般按染菌几率为10-3来计算，即1000次发酵周期所用的无菌空气只允许1-2次染菌。 热灭菌法 基于加热后微生物体内的蛋白质（酶）氧化变性而实现 静电除菌 利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘灭菌的目的。 阻力小，染菌率低，耗电少

设备庞大，对很小微粒除菌的效率较低。

介质过滤除菌 利用有孔介质从气体中除去微生物

空气过滤器 空气过滤器的功能是从气体中去除污染物（微生物）以使达到所需的气体的无菌程度。 直接拦截 基本过滤机制，本质是筛分效应，机械拦截颗粒 当颗粒大于流道孔径时即被该结构去除

溶污能力可以通过弯曲结构提高，筛网无此功能。 多个小颗粒的搭桥，可以拦截尺寸小于滤孔的颗粒。

惯性撞击 当流体改变运动方向时，惯性使颗粒撞击到滤材表面并由于吸附力而停留 当流经过滤介质时流体必需沿弯曲通道行进，这将增加过滤机制的有效性。 扩散拦截 气体分子（作随机运动）碰撞小颗粒或雾滴 过滤机理总结

过滤介质的过滤/分离效率由于直接拦截、惯性分离、扩散拦截的共同作用而增强 无菌空气制备的过程 空气预处理：

提高压缩空气的洁净度，降低空气过滤器的负荷

去除压缩后空气中所带的油水，以合适的空气湿度和温度进入空气过滤器 空气过滤处理 除去微生物颗粒，满足生物细胞培养需要 空气过滤除菌的设备 流程的主设备 空气压缩机 附属设备 粗过滤器 空气贮罐 气液分离器 空气冷却管

两级冷却、分离、加热的空气除菌流程 流程的特点：两次冷却，两次分离，适当加热。尤其适用于潮湿的地区 高效前置过滤除菌流程 特点：无菌程度高 冷热空气直接混合式

可省第二冷却分离设备和空气再加热设备，流程比较简单，冷却水用量较少，利用压缩空且的热量来提高空气湿度。适用于中等潮湿的地区。 其他的空气过滤除菌流程

将空气冷却至露点以上的空气除菌流程 利用热空气加热冷空气的空气除菌流程 一次冷却和析水的空气除菌流程

过滤器 深层棉花、活性炭过滤器立式圆筒形，内部填充过滤介质，以达到除菌的目的 滤纸过滤器 金属过滤器 金属预过滤器 过滤系统

过滤由金属过滤器、预过滤器及蒸汽过滤器组成。

预过滤器的作用是将空气前处理系统中的铁锈等杂物进行预滤。 蒸汽过滤器则是阻挡蒸汽管路中的锈蚀物和锅炉污垢等杂质。 保护金属过滤器，延长其使用寿命。 膜过滤 系统组成 蒸汽过滤器

预过滤器（粗） 除菌过滤器（精） 附属设备

粗过滤器 作用：捕集较大的灰尘颗粒，防止压缩机受磨损，同时也可减轻总过滤器负荷。

要求：过滤效率要高，阻力要小；否则会增加压缩空气的吸入负荷和降低压缩空气机的排气量。

粗过滤器 空气贮罐

消除压缩机排出空气量的脉动，维持稳定的空气压力，同时也可以利用重力沉降作用分离部分油雾。 气液分离器 旋风式 填料式

空气冷却器 喷淋关

无菌空气的检查

光学检查法 利用微粒对光线的散射作用来测量空气中粒子的大小和数量（不是活菌数）。

可测出空气中0.5-5μm微粒的各种浓度 肉汤培养基检查法

连续取气数小时或十几小时，置于37℃培养箱培养16h，若出现混浊，表明空气中有杂菌 检查无菌空气装置的制备 溶氧控制

微生物的临界氧浓度微生物的耗氧速率受发酵液中氧的浓度的影响，各种微生物对发酵液中溶氧浓度有一个最低要求，这一溶氧浓度叫做临界氧浓度。各种微生物的临界氧值以空气氧饱和度%来表示。 临界氧是指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。 控制溶氧的工艺手段 改变通风速率 改变搅拌转速

改变气体组成中的氧分压 改变罐压

改变发酵液的理化性质 加入传氧中间介质 本章小结

无菌空气的制备方法主要有3种； 无菌空气的制备过程主要有3种流程； 空气过滤除菌的过滤器主要有4种类型； 附属设备主要有4类；

无菌空气的检查方法主要有2种。 思考题

发酵罐作为整个发酵工程的心脏，占据了核心的地位，请思考各类发酵罐是如何工作的？ 发酵单元操作（四） 通风发酵设备

四十年代中期，青霉素的工业化生产，或深层通风培养技术的出现，标志近代通风发酵工业的开始 在深层通风培养技术中，发酵罐是关键设备。 机械搅拌发酵罐

机械搅拌发酵罐是利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液充分混合，促使氧在发酵液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要的氧气。 机械搅拌发酵罐的结构

适宜的径高比 密封式的受压设备 保证必需的溶氧 足够的冷却面积 罐体的比例尺寸

罐的高度与直径之比一般为1.7~4，

发酵罐两组搅拌器间距约为搅拌器直径的3倍 大型发酵罐可以安装3组搅拌器 搅拌器

搅拌器的作用打碎气泡，使空气与溶液均匀接触，使氧溶解于发酵液中 为了便于拆装，大型搅拌器可做成两半型，用螺栓联成整体。 轴向搅拌器

形成轴向的螺旋转动，混合效果好，但造成的剪率较低，对气泡的分散效果不好。 常用的螺旋桨叶数Z=3，螺距等于搅拌器直径，最大叶端速度不超过25m/s 圆盘直叶涡轮搅拌器

圆盘直叶涡轮搅拌器的圆盘阻挡大的气泡，避免其从轴部的叶片空隙上升，保证了气泡的更好的分散。 具有很大的循环输送量和功率输出，包括粘性流体，非牛顿流体的搅拌混合。 圆盘弯叶涡轮搅拌器

搅拌流型与平叶涡轮的相似，在相同的搅拌转速时，其混合效果较好。

输出的功率较平叶涡轮的为小。在混合要求特别高，而溶氧速率相对要求略低时，可选用圆盘弯叶涡轮。 圆盘箭叶涡轮搅拌器

其搅拌流型与上述两种涡轮相近，但它的轴向流动较强烈，但在同样的转速下，它造成的剪率低，输出功率 也较低。 挡板

挡板的作用是改变液流的方向，由径向改为轴向流，促使液体剧烈翻动，增加溶氧 通常挡板宽度取(0.1~0.2)D,装设6~4块即可满足全挡板条件 竖立的列管、接管也可以起挡板作用。 消泡器

消泡器的作用是将泡沫打碎。 长度约为罐径的0.65倍

常见的形式 锯齿式、梳状式、孔板式 机械消泡装置 锯齿式消泡桨

半封闭式涡轮消泡器 离心式消泡器 刮板式消泡器 连轴器

联轴器使发酵罐的上下搅拌轴成固定的刚性联接

小型发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接，轴的连接应垂直，中心线对正。 常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。 轴承

为了减少震动，中型发酵罐一般在罐内装有底轴承，而大型发酵罐装有中间轴承。 底轴承和中间轴承的水平位置应能相适应调节。

为了防止轴颈磨损，可以在轴承接触处的轴上增加一个轴套。 变速装置

试验罐采用无级变速装置。发酵罐常用的变速装置有三角皮带传动，圆柱或螺旋圆锥齿轮减速装置，其中以三角皮带变速传动较为简便。

轴封 轴封的作用是使灌顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止工作介质（液体、气体）沿转动轴渗出设备之外泄漏或染杂菌。

可分为 填料函式轴封 端面式轴封 填料函式轴封 优点：结构简单 主要缺点

1.死角多，很难彻底灭菌，容易渗透及染菌 2.轴的磨损情况较严重

3.填料压紧后摩擦功率消耗大 4.寿命短，经常维修，耗工时多 端面轴封

密封作用是靠弹性元件的压力使垂直于轴线的动环和静环光滑表面紧密地相互贴合，并作相对转动而达到密封。 优点较多 缺点

1.结构较填料密封复杂，装拆不便

2.对动环及静环的表面光洁度及平直度要求高

空气分布装置 作用是吹入无菌空气，并使空气均匀分布

空气由分布管喷出上升时，被搅拌器打碎成小气泡，并与培养液充分混合，增加了气液传质效果。 夹套式换热装置 多用于容积较小的发酵罐、种子罐

夹套的高度比静止液面高度稍高即可，无须进行冷却面积的设计。 优点 缺点

竖式蛇管换热装置 竖式的蛇管分组安装于发酵罐内，容积5m3以上的发酵罐多用这种换热装置 适用于冷却水温度较低的地区，水的用量较少 气温高，冷却水温度较高，则发酵降温困难。

竖式列管换热装置 以列管形式分组对称装于发酵罐内 优点：加工方便，适用于气温较高，水源充足的地区 缺点：传热系数较蛇管低，用水较大。

气升式发酵罐 机械搅拌发酵罐具有众多有点，但是设备构造比较复杂 ，动能消耗较大。采用气升式发酵罐可以克服上述的缺点。

气升式发酵罐的结构及原理 分为内循环和外循环两种 罐体 上升管 空气喷嘴

性能指标 循环周期时间必须符合菌种发酵的需要 选用适当直径的喷嘴以增加溶氧系数。

自吸式发酵罐 不需要空气压缩机提供无菌空气

高速旋转的转子产生的真空或液体喷射吸气装置吸入空气 用于醋酸及酵母单细胞蛋白的生产 节能、节省空间、设备结构简单 弗盖布氏发酵罐 动力小，节能

具有独特的搅拌器和通气结构 本章小结

机械搅拌发酵设备结构一般有11部分的 常见的机械搅拌发酵设备有3类 思考题

发酵中如何进行中试及放大试验一直是关键的技术，在此之中有什么地方需要学习和掌握，有哪些关键技术要注意。请同学们课后思考？

五 发酵染菌及防治 发酵染菌控制的意义

保证发酵产品的质量和收率的稳定 保证发酵生产正常有序的进行 有利于节约型社会的建立 发酵异常现象

菌种在扩培阶段发生异常现象，必然会对发酵过程产生巨大的影响

异常现象是指发酵过程中某些理化参数和生物参数发生与原有特性不同的改变 包括种子培养异常和发酵异常 种子培养异常 菌体生长缓慢 菌种自身的原因 培养基的原因 操作过程的原因

菌丝结团 通气溶氧不足、搅拌剪切力过大、培养基质量下降、种子冷冻保藏的时间长、泡沫多、培养液粘度低 代谢不正常 表现出糖、氨基酸等的变化不正常，菌体浓度和代谢产物不正常。 原因 培养物和培养基不相匹配、培养环境差、接种量少、杂菌污染等 发酵异常

菌体生长差：由于种子质量问题或者是种子的保藏时间较长，导致活菌少或孢子萌发率低，延迟期长，发酵液内的菌体数量少。

种子质量差，发酵条件差，培养基质量差均可引起糖、氧消耗慢甚至停滞。

pH异常 表现为pH突然升高或突然降低，主要与培养基原料差、灭菌不彻底，加糖和加油过于集中。 溶解氧水平异常：发酵过程中，如果溶解氧水平发生了异常变化，一般都是发酵染菌的表现。 当受到好气性杂菌污染时，溶解氧的变化是短时间内下降，直至为零，且在较长时间内不能回升； 当受到非好气性杂菌污染时，抑制生产菌的生长，降低溶解氧的消耗，使溶氧升高。 菌体浓度过高或过低 泡沫过多

染菌隐患的检查 1显微镜检查法 2革兰氏染色法

3肉汤培养法 检查培养基和无菌空气是否带菌或菌种中是否有噬菌体。 一般使用葡萄糖酚红肉汤作为培养基 4平板划线培养或斜面培养检查法

以平板划线和肉汤培养结果为主要根据 要定期取样，取样时防止外界杂菌混入 5发酵过程的异常现象观察法

溶氧异常、排气中的CO2异常变化 发酵染菌的原因

发酵工艺流程中的各环节漏洞 发酵过程管理不善 染菌原因的分析

国外一发酵工厂的染菌原因分析 国内一发酵企业染菌的原因分析 杂菌污染后的挽救和处理 种子培养期染菌的处理 染菌后对设备的处理

发酵罐需要放罐后彻底清洗

空罐加热灭菌至120℃以上、保持30min后才能使用 甲醛熏蒸或溶液浸泡12h以上处理 杂菌的预防措施 强化空气净化过程

1．空气进化流程的选择 2．过滤介质的选择 3．过滤介质的填装 4．空气净化系统的管理 严格培养原料及设备的灭菌 原料的预处理

1．原料除杂：防止机械受磨损 2．粉碎：减少固体的团块

3．浸泡：使营养物质便于菌体的利用

4．糊化、液化和糖化：大分子物质分解为小分子物质，易于菌体利用 严格培养原料及设备的灭菌 培养基的灭菌

在保证杀灭杂菌的前提下，尽可能多地保留营养物质。一般选择高温蒸汽对培养基、发酵罐及管路系统进行灭菌。 一般微生物的营养细胞在60℃维持10min就会死亡。噬菌体一般在80℃下就会死亡 设备的灭菌

实罐灭菌时，要充分排尽发酵罐内的冷空气 对设备的死角要进行处理 法兰连接死角

发酵工厂的有关管路要保持光滑、畅通、密封性好，以避免和减少管道染菌的机会 渣滓在罐底形成的死角

培养基在罐底形成的膜层，有一定的绝热作用，容易形成死角。 不锈钢衬里的死角

发酵液通过裂缝进入衬里和钢板之间，窝藏在那里形成死角。 采用复合钢板制造发酵罐不产生死角 接种管路的死角

种子罐与发酵罐的一段连接管路的灭菌是与发酵罐的灭菌同时进行的。应该在1处焊接上一个排气阀。 排气管的死角

罐顶排气管弯头处如有堆积物，其中窝藏的杂菌不容易彻底消灭，而当发酵时受搅拌的震动和排气的冲击就会一点点地剥落下来造成污染。

排气管的直径太大，灭菌是蒸汽流速小也会使管中部分耐热菌不能全部杀死。所以排气管不宜过大或过小。 不合理补料管配置造成的死角 不合理的补料管也容易造成死角 压力表安装不合理造成的死角 压力表安装不合理容易造成死角 定期检测发酵设备及管道 发酵设备的定期检查 1.搅拌系统转动有无异常 2.机械密封是否严密 3.罐内的螺丝是否松动 4.罐内的管道有无堵塞 5.罐体连接阀门是否严密

发酵罐气密性的检查方法是维持温度不变，观察罐压是否恒定 管道、阀门的定期检查

管道容易因为各种原因发生渗漏导致染菌

管道与阀门及主体设备的连接处、变径连接处、与管件的连接处由于热胀冷缩、物料腐蚀等作用容易发生渗漏 检查方法：在管路系统中压入碱液，然后在可疑的地方用浸渍酚酞的白布拭擦，如出现红色，则为渗漏点。 阀门的渗漏

发酵设备中使用最多的附属设备是阀门，其中使用最多的是截止阀。 阀心轧坏 填料的渗透

截止阀安装应注意方向问题

取样阀门是靠近发酵罐的第一阀门，为了在取样前对该阀门进行灭菌，阀门的安装和发酵液流向是相反的。该取样阀门的上密封结构的密封要求非常高。

打料、接种、加油、加糖等管道上的截止阀，在发酵过程中还需要灭菌，阀门应按正向安装。 阀门试漏的方法

阀门试漏主要是通过水样法来测试 严格培养物的转移

无菌室 接种、移种等无菌操作必须在无菌室内进行

要求：把无菌培养皿平板打开盖子在无菌室内放置30min，然后倒置培养，长出的菌落应该在3个以下为好。 灭菌锅

培养种子及小型实验用具的灭菌 操作时候要注意排气管是否畅通 要保持较长时间的排气 预防噬菌体的危害

利用细菌或放线菌进行的发酵容易感染噬菌体

噬菌体直径约0.1微米，可以通过细菌过滤器，所以通用的空气过滤器不易将其除去。 引起原因：设备的渗漏、空气系统、培养基灭菌不彻底 噬菌体的防治措施

定期检查噬菌体并采取有效措施

排气管要气封或引入药液（高锰酸钾、漂白粉或石灰水等溶液）槽中

检查生产系统，消除各种不安全因素取样、洗罐或倒灌的带菌液体要处理后才允许排入下水道 选育抗性菌株 应急挽救措施 加入化学物质

将培养液重新灭菌再接种（噬菌体不耐热，７０－８０℃经５分钟即可杀死）。 补入适量的新鲜发酵培养基或促使菌种生长的生长因子，抑制噬菌体的生长。 本课小结

种子培养异常包括3种情况 发酵异常常见的有5种情况 染菌隐患的检查常用4种方法 杂菌的预防常见的有5个措施 酸乳的生产

酸乳 是指在添加（或不添加）乳粉（或脱脂乳粉）的乳中（杀菌乳或浓缩乳），由于保加利亚杆菌和嗜热链球菌的作用进行乳酸发酵制成的凝乳状产品，成品中必须含有大量的、相应的活性微生物。 酸乳的分类

按成品的组织状态分类 凝固型酸乳、搅拌型酸乳 按成品的口味进行分类

天然纯酸乳、加糖酸乳、调味酸乳、果料酸乳、复合型或营养健康型酸乳 酸乳的分类（二）

原料中脂肪含量：

全脂酸乳、部分脱脂酸乳、脱脂酸乳 按照菌种种类进行分类

酸乳、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌酸乳、干酪乳杆菌酸乳 乳酸的营养价值

与原料有关的营养价值、极好生理价值的蛋白质、更多易于吸收的钙质、维生素 酸乳所特有的营养价值 减轻“乳糖不耐受症”

调节人体肠道中的微生物菌群平衡 降低胆固醇水平 预防白内障的形成 凝固型酸乳加工技术 原料乳

除按规定验收和格外，还要满足总乳固体≥11.5%，其中非脂乳固体≥ 8.5%

不得使用含有抗生素或残留有效氯的杀菌剂的鲜乳，一般乳牛注射抗生素后4d内所产的乳不能使用 不得是有患有乳房炎的牛乳，否则会影响酸乳的风味和蛋白质的凝胶力 标准化

在食品法规允许范围内，根据所需酸乳成品的质量要求，对乳的化学组成进行改善，从而使其不足的化学组成得到校正，保证各批成品质量稳定一致。

标准化也加强了原料乳用量的合理性，以尽量少的原料乳生产出符合质量标准的产品。 原料乳标准化的工艺方法 添加原料组成

在原料乳中直接加入混全脂或脱脂乳粉或强化原料乳中某一乳的组分（如乳清粉、酪蛋白粉、奶油、浓缩乳等）达到原料乳标准化的目的。选择和控制以下因素： 标准化的温度

原料乳标准化后所得混料乳的温度 混料乳的储存时间 浓缩原料乳

蒸发浓缩;用蒸发器部分除去乳中水分，从而提高原料乳中各化学组分的浓度。 反渗透浓缩 超滤浓缩

复原乳 以脱脂乳粉、全脂乳粉、无水奶油为原料，根据所需原料乳的化学组成，用水配制而成的标准原料乳。主要考虑以下因素：

原料价格和可用性 生产规模

该工艺设备所需投资 配料

国内生产酸乳一般都要加糖，加糖一般为4%～7%。加糖方法是先将溶解糖的原料乳加热至50℃左右，加入砂糖，待完全溶解后，经过滤除去杂质，再加入到标准化乳罐中。 预热

一般来说，预热、均质、杀菌和冷却都是在由预热段、杀菌段、保持段、冷却段组成的板式换热器和外接的均质机联合完成的。

预热：物料通过泵进入杀菌阶段，预热至55～65℃，再送入均质机。 均质

均质是指对脂肪球进行机械处理，使它们呈较小的脂肪球并均匀分散在乳中。

自然状态的牛乳，其脂肪球直径一般在2～5μm，经均质后，脂肪球的直径可控制在1 μm左右，此时乳脂肪的表面积增大，浮力下降；

经过均质后的牛乳脂肪球直径减少，易于消化吸收。

二级均质是指将物料连续通过两个均质头，将黏在一起的小脂肪球打开，从而提高均质效果。

一般来说，一级均质适用于低脂肪产品和高黏度产品的生产，二级均质适用于高脂肪、物质产品和低黏度产品的生产。

物料通过均质机在 15.0 ～20.0MPa压力下均质，均质后回到杀菌器中。 均质化乳的测定 显微镜下镜检 均质指数法

尼罗（NIZO）法 杀菌

杀菌目的：杀灭物料中的致病菌和有害微生物，保证成品微生物学质量，以保证适用安全；为发酵剂菌种创造良好的外部条件；提高乳蛋白质的水合力。

杀菌条件：通常选用90～95℃，3 ～ 6min。 冷却

杀菌后的物料，经杀菌器的预热段交换，在冷却段冷却至45℃左右，该温度比发酵温度稍高，其原因是在后续的接种和灌装过程中温度会略有下降。 接种

接种是指在物料基液进入发酵的过程中，通过计量泵将工作发酵剂连续地添加到物料基液中，或将工作发酵剂直接加入物料中，搅拌混合均匀

接种量：最适接种量一般为2%～3% 接种方法 发酵剂

发酵剂（starter culture）：发酵剂是一种含有高浓度乳酸菌的产品，能促进乳的酸化过程。其质量优劣与酸乳质量关系密切，发酵剂制备是酸乳生产的关键技术之一。其主要作用如下： 分解乳糖产生乳酸

分解风味物质如丁二醇、乙醛等使酸乳具有典型的风味 分解蛋白质和脂肪，使酸乳更容易消化吸收 酸化过程抑制致病菌生长 酸乳发酵剂常用菌种

传统菌种 嗜热性链球菌和保加利亚乳杆菌（1：1或2：1） 其他乳酸菌：在传统菌种的基础上添加 嗜酸乳杆菌和双歧杆菌

明串珠菌：提高酸乳中微生物B2和B12的含量 双乙酰链球菌增加酸乳香味 发酵剂常用术语

商品发酵剂（stock culture）：从专业发酵剂公司或有关研究所购买的原始菌种； 母发酵剂（mother culture）：在酸乳生产厂用商品发酵剂制得的发酵剂； 中间发酵剂（feeder or intermediate culture）：生产大量发酵剂的中间环节 生产发酵剂或工作发酵剂（bulk culture）：用来生产酸乳的发酵剂。 发酵剂的选择 1 产酸能力

产酸能力强的发酵剂在发酵过程中容易导致产酸过度和后酸化过程（在冷却和冷藏时继续产酸）。

生产中一般选择产酸能力中等的发酵剂，即2%接种量，在42℃条件下发酵3h后，滴定酸度为90～100°T。 2 后酸化：酸乳酸度达到一定值，终止发酵，进入冷却和冷藏阶段仍继续缓慢产酸 冷却过程产酸 冷却后期产酸 冷藏阶段产酸

选择后酸化尽可能弱的发酵剂，以便于控制产品的质量

3 滋气味和芳香味的产生：主要有乙醛、双乙酰、丙酮和挥发酸等 感官评定：主要有三角检验 测定挥发酸 测定乙醛

4 粘性物质的产生

酸乳发酵过程中产生微量的粘性物质，有助于改善酸乳的组织状态和粘稠度，这对固形物含量低的酸乳尤为重要。但一般情况下，产粘性菌株通常对酸乳的其他特性如酸度、风味等有不良影响，其发酵产品风味都稍差些。因此在选择这类菌株时，最好和其他菌株混合使用。

5 蛋白质的水解活性、温度、pH、菌种与菌株、时间间隔 发酵剂的不同类型

混合发酵剂：该类发酵剂是保加利亚杆菌和嗜热链球菌按1：1或者1：2比例混合，两种菌比例的改变越小越好 单一发酵菌：该类发酵剂一般是将每一种菌株单独活化，生产时再将各菌株混合。

补充发酵剂：为了增加酸乳黏稠度、风味或增强酸乳产品的保健功能等，选择一些其他菌种参与发酵，一般可单独培养或混合培养后加入乳中。 发酵剂的制备

培养基的选择与制备

菌种活化、母发酵剂、中间发酵剂

一般用高质量无抗生素残留的脱脂乳粉制备，培养基固形物含量为10%～12%，90℃保持30min或121℃保持15min。 工作发酵剂：

可用高质量无抗生素残留的脱脂乳粉或全脂乳制备。杀菌条件一般为90℃保持15 ～ 30min。 发酵剂的制备

不同发酵剂的再接种 发酵剂的活化和扩培 商品发酵剂的活化

母发酵剂和中间发酵剂的制备 工作发酵剂的制备

发酵剂活力的影响因素

影响发酵剂菌种活力的主要因素 天然抑制物 抗生素残留 噬菌体

清洗剂和杀菌剂的残留 发酵剂的质量控制 感官检查

发酵剂活力测定 酸度测定

刃天青还原试验 污染程度检查 酸度测定

在10ml灭菌脱脂乳或复原脱脂乳（固形物含量11.0%）中接入3%的待测发酵剂，在37.8℃的恒温培养箱下培养3.5H，然后迅速从培养中取出试管加入20%蒸馏水及2滴1%酚酞指示剂，用0.1mol/LNaOH标准溶液滴定：活力= 0.1mol/LNaOH标准溶液毫升数*0.009*100/(10*牛乳密度）

如果滴定乳酸度达到0.8%以上，则可认为发酵剂活力良好。 刃天青还原试验

在9ML灭菌脱脂乳中加1ML发酵剂和0.005%刃天青溶液1ml，在36.7℃的恒温箱中培养35min以上，如完全褪色则表示活力良好。

接种量

最低接种量一般为0.5%～1.0%，最适接种量一般为2.0%～3.0%，最高接种量一般为5.0%以上。

当接种量超过3%时，达到滴定酸度100°T所需的时间并未缩短，而酸奶风味因发酵前期酸度上升太快反而变差；接种量过小，达到所要求的滴定酸度所需时间就会被延长，且酸奶中杆菌数少于球菌D（-）-乳酸含量较低，酸奶的酸度不够。 接种方法

接种前应将发酵剂充分搅拌，使凝乳完全破坏

接种时应严格注意操作卫生，防止霉菌、酵母、细菌噬菌体及其他有害微生物的污染

接种后，要充分搅拌10min，使发酵剂菌体与杀菌冷却后的牛乳充分混合均匀，此外还应注意保温 灌装

接种后经充分搅拌的牛乳应该立即连续灌装到零售容器中。 酸乳容器一般有玻璃瓶、塑杯、纸盒、陶瓷瓶等。

凝固型酸乳使用最多的是玻璃瓶，塑杯和纸盒等容器在凝固型酸乳“保形”方面不如玻璃瓶，主要是用来灌装搅拌型酸乳。 灌装方式

手工灌装、半自动和全自动无菌灌装等

工序包括将充分搅拌的牛乳光装到零售容器中，加盖、封口、装箱、送入保温室等几个环节。灌装容器上部留出的空隙要尽可能小。

整个灌装时间要做到快、短，这样乳液温度下降少，与所设定的发酵温度接近，整个发酵时间就不会延长。 发酵

发酵温度一般控制在42～43℃，这是嗜热链球菌和保加利亚杆菌最适温度的折中温度，实际上培养温度大都控制在40～45℃ 。

发酵时间一般是2.5～4h。

发酵终点判断是制作凝固型酸乳的关键技术之一。 发酵终点判定方法

发酵一段时间后，抽样观察，打开瓶盖，观察凝乳情况，如已基本凝乳，立即测定酸度，酸度达到65～70°T，可终止发酵。

抽样观察，打开瓶盖，缓慢倾斜瓶身，观察酸乳流动性和组织状态，如流动性变差，酸乳中有微小颗粒出现，可终止发酵，如不够则适当延长发酵时间。

详细记录每批发酵时间和发酵温度等，供下批发酵判断终点是参考。 冷却

冷却目的是终止发酵，抑制酸乳中乳酸菌的生长，使酸乳的质地、口感、酸度等达到规定要求。

发酵结束，应将酸乳从保温室转入冷却室，用冷风迅速将酸乳冷却至10℃以下，此时酸乳中乳酸菌生长活力有限。 在5℃左右，它们几乎处于休眠状态，因此酸乳酸度变化微小。 冷藏后熟

冷藏除了达到冷却目的外，还有促进产生香味物质，改善酸乳硬度的作用。

冷藏温度一般控制在2～5℃ ，最好是在-1～0℃的冷藏室内保存。长时间贮藏温度可控制在-1.2～-0.8℃ 。

香味物质产生的高峰期一般是在酸乳终止发酵后第四小时，酸乳优良的风味食多种风味物质相互平衡的结果，一般需要12～24h才能完成，这段时间就是后熟期。 搅拌型酸乳的加工技术

从原来乳验收、预处理、标准化、加糖、预热、均质、杀菌、冷却至于接种，基本与凝固型酸乳相同。最大区别在于凝固型酸乳是先灌装后发酵，而搅拌型酸乳是先大罐发酵后灌装。 发酵

搅拌型酸乳发酵通常在专门发酵罐中进行 发酵罐带有保温装置，安装有温度计和pH计

pH计可控制罐中的酸度，当酸度达到一定数值后，pH计就传出信号。

发酵温度为41～43℃ ，经过2～3h，pH降至4.7左右，乳在发酵罐中形成凝乳。 冷却搅拌

终止乳酸发酵的方法是降温的同时适度搅拌凝乳。

间歇冷却（用夹套）或连续冷却（管式或板式冷却器）

一般发酵后的凝乳先冷却至15～20℃ ，然后混入果料或香料后灌装，再冷却至10℃以下。 果料混合和香料混合

对于规模较小的企业往往采用间歇式生产法，在罐中将酸与杀菌的果料（或果酱）混合均匀。

对生产规模较大的企业则通常采用连续混料法，将计量泵将杀菌的果料泵入在线混合器连续地添加到酸乳中。 灌装

混合均匀的酸乳和果料，直接流入灌装机进行灌装。搅拌型酸乳通常采用塑料杯或屋顶形纸盒包装。 包装材料的要求 酸乳制品的添加剂

稳定剂、增稠剂、乳化剂、香精、甜味剂 增稠剂

果胶、明胶、羧甲基纤维素钠、阿拉伯胶、黄原胶、海藻胶 乳化剂

卵磷脂（大豆磷脂）、蔗糖酯 香精

使用香精的目的

辅助作用、稳定作用、补充作用、矫味作用、赋香作用、替代作用 香精使用的注意事项

用量：应通过反复试验确定最适宜的用量，酸乳生产中香精用量一般为0.02%～0.1%。 均匀性、其他原料质量、甜酸度协调、温度 甜味剂

蔗糖、砂糖、葡萄糖、果葡糖浆、其他液体糖 其他甜味剂 甜味菊苷 蛋白糖 酸乳生产中容易出现的问题

☆产品质地不匀，有蛋白凝块或颗粒，不黏稠，凝固不良 1.发酵时间不够

2.使用了发酵能力衰退的发酵剂 3.产酸低，引起了凝固不良 4.乳中固体物不足，发酵停止 5.在搬运过程中的剧烈震动

☆产品缺乏发酵乳的芳香味，酸度过高或过低

☆酸乳凝固时出现海绵状气孔和乳清分离、口感不良、有异味等现象 1.原料乳品质有问题 2.发酵剂污染 3.生产环境不卫生

☆乳清分离、上部分是乳清，下部分是凝胶体 ☆发酵时间长

☆微生物污染，有非乳酸菌生长或脓包