益生菌粉的生产工艺和设备
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益生菌生产工艺研究
目前益生菌的生产工艺主要有两种:固体表面发酵法和大罐液体发酵法。
(1) 固体表面发酵法:
该法是把固体表面培养的菌泥与载体按比例混合经干燥制成的。此法产量低,劳动强度大,易受杂菌污染,不适于工业化生产,但投资少。
(2) 大罐液体发酵法:
大罐液体发酵法一般生产工艺流程为:菌种接种掊养→种子罐培养→生产罐培养(如是芽孢杆菌类,应检验待80%以上繁殖体转变为空形芽孢时,停止通气和搅拌)→排放培养液加入适量载体→干燥→粉碎→过筛→质量检验→益生菌产品。此法适于工业化生产,便于无菌操作,但投资多。
无论是固体表面发酵工艺还是大罐液体发酵工艺,其整体工艺过程都需要在无菌的环境下操作,每个环节的卫生条件都要求十分严格。
大罐液体发酵法的核心设备
大罐液体发酵法的核心设备为发酵罐和种子罐。
(1)发酵罐
发酵罐是一种对物料进行机械搅拌与发酵的设备。该设备采用内循环方式,用搅拌桨分散和打碎气泡,它溶氧速率高,混合效果好。罐体采用SUS304或316L进口不锈钢,罐内配有自动喷淋清洗机头,确保生产过程符合GMP要求。
按照微生物的生长代谢需要,分为好气型发酵罐和厌气型发酵灌。用于厌气发酵(如生产酒精、溶剂)的发酵罐结构可以较简单。用于好气发酵(如生产抗生素、氨基酸、有机酸、维生素等)的发酵罐因需向罐中连续通入大量无菌空气,并为考虑通入空气的利用率,故在发酵罐结构上较为复杂,常用的有机械搅拌式发酵罐、鼓泡式发酵罐和气升式发酵罐。
乳制品、酒类发酵过程是一个无菌、无污染的过程,发酵罐采用了无菌系统,避免和防止了空气中微生物的污染,大大延长了产品的保质期和产品的纯正,罐体上特别设计安装了无菌呼吸气孔或无菌正压发酵系统。罐体上设有米洛板或迷宫式夹套,可通入加热或冷却介质来进行循环加热或冷却。发酵罐的容量由300-15000L多种不同规格。发酵罐按使用范围可分为生物发酵罐、啤酒发酵罐、葡萄酒发酵罐等。
(2)种子罐
适用于酸奶及乳酸菌饮料母液发酵、酿造、佐料、制药、化工及真菌培植,其作用可加热、保温及冷却,为全封闭卫生型发酵专用设备。材料均采用进口304、1cr18Ni9Ti组成。本设备具有节能、消声、耐腐蚀、生产力强,清洗和操作方便等优点。种子罐有碳钢制种子罐、不锈钢制种子罐两种。冷却加热形式有夹套式、内盘管式,外环管式,供用户选用。
五、加工处理技术
芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌等不同菌种对环境因素的耐受力不同,但其作为益生菌产品中的活性成分,效能各有特色,难以取舍。人们已研究一些保护方法,如包埋、微囊化等等,取得了令人满意的结果。但成本增高,生产过程也复杂。
美国内布斯加大学的一项研究表明,日粮中添加油脂可在一定程度上保护酵母菌免遭制粒的破坏。随基因工程的发展,将芽孢菌中的芽孢移植到无芽孢的乳酸菌属上,使之变成耐高温的菌种,或者从菌种的组合和筛选方面考虑以芽孢杆菌属替代乳酸菌属,便可以从根本上解决制粒过程中微生物受到破坏的问题。
目前,市应用较多、效果较好的是以芽孢杆菌为主的复合型益生菌。即使制粒过程中象乳酸菌、酵母菌等活菌大部分损失,但培养物中的乳酸、维生素B族及优质蛋白仍可与芽孢杆菌一起发挥良好的功效。所以,筛选耐受性更好,功能更强的菌株,一直是益生菌使用技术领域一重要课题。