CN111454851A - 一种微生物有氧发酵系统 - Google Patents

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Abstract

一种微生物的有氧发酵系统，在发酵系统中，将微生物添加到灭菌后的发酵培养基中，微生物进行有氧发酵；在发酵系统顶部设置光源，所述光源的波长为320～380nm；在发酵过程中，向发酵培养基中持续通入双氧水，双氧水在光照下分解生成氧气，作为有氧发酵的氧源。本发明有氧发酵过程中，用双氧水对发酵培养基进行处理，能有效的对发酵体系进行灭菌，并且双氧水在光照下分解成氧气，为有氧发酵提供氧源，绿色无污染，能提高有氧发酵的效果，有利于微生物的发酵。

Description

一种微生物有氧发酵系统
技术领域
本发明属于微生物发酵领域，尤其涉及一种微生物有氧发酵系统。
背景技术
有氧发酵指人们借助微生物在有氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身、或者直接代谢产物或次级代谢产物的过程。在发酵过程中，微生物将营养物质转化为目标产物，其他细菌也会消耗营养物质，生成与目标产物无关的物质，为了抑制其他杂菌的生长，通常会在发酵体系中加入抗生素，抗生素可以杀灭大部分细菌，但是不会损害酵母的生长，但是在发酵体系中添加抗生素后，在目标产物中抗生素会有残留，不符合生产要求，因此，在有氧发酵体系中，能抑制杂菌的生长，提高发酵的目标产物的产量，有利于有益微生物的增生，并且绿色无污染的方法是很有意义的。
发明内容
本发明公开了一种微生物有氧发酵系统，在发酵前对原料进行灭菌，同时在发酵过程中以分散小气泡的形式持续通入双氧水，一方面能对发酵体系进行灭菌，一方面为发酵体系内部提供氧源，能刚好地为微生物的生长提供氧气。
本发明的技术方案如下：
一种微生物的有氧发酵系统，在发酵系统中，将微生物添加到灭菌后的发酵培养基中，微生物进行有氧发酵；在发酵系统顶部设置光源，所述光源的波长为320～380nm；在发酵过程中，向发酵培养基中持续通入双氧水，双氧水在光照下分解生成氧气，作为有氧发酵的氧源。
微生物有氧发酵是利用空气或者水中的氧气进行繁殖的好气性微生物参与分解。参与有氧发酵的微生物将发酵原料中的糖类、蛋白质、脂肪类、纤维素质等，从其中最容易被分解的糖类和蛋白质、脂肪类做营养源的腐生微生物，分泌出分解这些有机物的酶，酶的分解作用又提供了微生物菌体繁殖所需要的养分，养分转化生成菌体组织和其增殖所需要的生活能量又被消耗掉了，最后只分解成二氧化碳和水；有氧发酵的pH值是中性。因此，加入酸性或者碱性的物质，使发酵体系的pH呈现酸性或者碱性都是不利于发酵微生物生长的，本发明加入的双氧水分解后生成氧气和水，对发酵体系的pH值没有改变。
具体的，本发明用于发酵的微生物可以是任何能用于有氧发酵的微生物，优选为酵母。
进一步的，用于发酵系统中光源的波长为350～360nm。
进一步的，发酵培养基中加入重量百分比为0.5～1.0％的双氧水后，再加入到发酵系统中。在有氧发酵前，需要对发酵原料进行灭菌，在发酵培养基中加入重量百分比为0.5～1.0％的双氧水能够对发酵培养基进行充分的灭火。
进一步的，双氧水通入到所述发酵培养基的底部，并分散成小颗粒与发酵培养基混合。为了使双氧水分解生成的氧气与发酵培养基充分混合，将双氧水通入到培养基的底部，并以气泡的形式从底部向四周发散，并且颗粒越小越有利于微生物对氧气的利用，提高微生物对氧气的利用率，提高发酵效果。
具体的，根据发酵的进程，将发酵分为3个阶段，第一阶段为发酵总时间的1/5～2/5，第二阶段为发酵总时间的2/5～3/5，第三阶段为发酵总时间的1/5～2/5，每一阶段通入的双氧水量不同。由于微生物在有氧发酵的过程中，增长的速度是不一样的，对氧气的需求也是不一样，一般发酵的前期和后期对氧气的需求相比发酵的中期要少，因此，根据发酵进展调节通入双氧水的量，以满足微生物在不同的发酵阶段对氧气的不同需求。
进一步的，第一阶段通入双氧水的量每升发酵培养基每小时为0.30～0.50g。
进一步的，第二阶段通入双氧水的量每升发酵培养基每小时为0.50～0.70g。
进一步的，第三阶段通入双氧水的量每升发酵培养基每小时为0.20～0.30g。
本发明中，过氧化氢是一种强氧化剂，水溶液俗称双氧水，为无色透明液体。其水溶液具有杀菌消毒的作用。在一般情况下会缓慢分解成水和氧气，但分解速度极慢，用短波射线照射后能够加速过氧化氢的分解，并且过氧化氢分解后生成氧气和水，氧气能够为有氧发酵提供氧源，生产的水对发酵体系无污染。
本发明的微生物有氧发酵系统，可以是在开放的常规发酵设备中进行，比如发酵罐，只需要在发酵罐上部设置有符合波长要求的光源，也可以是在封闭的系统中进行，在封闭的系统中，氧源完全由双氧水提供，在封闭系统的顶部需要开设若干透气孔，使过量的氧气可以从透气孔中放出。
本发明的有益效果为：
本发明有氧发酵过程中，用双氧水对发酵培养基进行处理，能有效的对发酵体系进行灭菌，并且双氧水在光照下分解成氧气，为有氧发酵提供氧源，绿色无污染，能提高有氧发酵的效果，有利于微生物的发酵。
具体实施方式
实施例1
一种用微生物有氧发酵生产有机饲料的方法，发酵原料为豆渣，称取10kg豆渣，将豆渣固态培养基放入30L的开口的发酵罐中，在发酵罐的顶部设置有波长为350nm的光源，光源能够覆盖整个发酵罐，再在发酵罐中加入5kg纯水，15g双氧水，并充分搅拌后，静止1～2小时，静止过程可以使发酵原料充分灭菌，向发酵罐中加入150g酵母菌，再加入2L营养液，营养液的组成为：Na2SO450g/L,KH2PO45g/L,CaCl230g/L。将发酵罐的温度保持在35～38℃，向发酵混合物的底部通入双氧水，用液体电子泵控制双双氧的流量，并在双氧水输出的喷头上设置多孔的小喷嘴，能够将双氧水变成细小的液柱，向发酵混合物底部四向发散。从发酵开始的前15小时，通入双氧水的量每升发酵培养基每小时为0.30～0.50g。从第16小时到45小时，通入双氧水的量每升发酵培养基每小时为0.50～0.70g。从第46小时到72小时，通入双氧水的量每升发酵培养基每小时为0.20～0.30g。发酵完成后，将发酵罐中的物料过滤，得到的固体用烘干机烘干，使固体含水率小于12％，用挤压机将固体挤压成颗粒，固体颗粒饲料的粒径小于5mm，得到的颗粒鱼饲料为5.2kg。
实施例2
检测实施例1发酵过程中过氧化氢及乳酸含量检测
用碘量法检测发酵体系中过氧化氢的浓度，在酸性条件下，过氧化氢与过量的Br-反应，生成定量的单质Br2，然后Br2再与定量I-反应生成I2,最后用硫代硫酸钠标准溶液进行滴定。根据滴定碘所消耗的硫代硫酸钠标准溶液的体积,就可以定量地计算出过氧化氢的含量。
通过检测发酵体系中乳酸的含量来判断发酵体系中乳酸菌等杂菌的量。用乳酸检测仪SBA-40型分析发酵体系中乳酸的含量。
实施例1发酵过程中检测过氧化氢和乳酸的含量，结果如下：
Figure BDA0002419708450000051

Claims (9)

1.一种微生物的有氧发酵系统，其特征在于，在发酵系统中，将微生物添加到灭菌后的发酵培养基中，微生物进行有氧发酵；在发酵系统顶部设置光源，所述光源的波长为320～380nm；在发酵过程中，向发酵培养基中持续通入双氧水，双氧水在光照下分解生成氧气，作为有氧发酵的氧源。
2.根据权利要求1所述的微生物的有氧发酵系统，其特征在于，所述微生物为酵母。
3.根据权利要求1所述的微生物的有氧发酵系统，其特征在于，所述光源的波长为350～360nm。
4.根据权利要求1所述的微生物的有氧发酵系统，其特征在于，所述发酵培养基中加入重量百分比为0.5～1.0％的双氧水后，再加入到发酵系统中。
5.根据权利要求1所述的微生物的有氧发酵系统，其特征在于，双氧水通入到所述发酵培养基的底部，并分散成小颗粒与发酵培养基混合。
6.根据权利要求1所述的微生物的有氧发酵系统，其特征在于，根据发酵的进程，将发酵分为3个阶段，第一阶段为发酵总时间的1/5～2/5，第二阶段为发酵总时间的2/5～3/5，第三阶段为发酵总时间的1/5～2/5，每一阶段通入的双氧水量不同。
7.根据权利要求6所述的微生物的有氧发酵系统，其特征在于，所述第一阶段通入双氧水的量每升发酵培养基每小时为0.30～0.50g。
8.根据权利要求6所述的微生物的有氧发酵系统，其特征在于，所述第二阶段通入双氧水的量每升发酵培养基每小时为0.50～0.70g。
9.根据权利要求6所述的微生物的有氧发酵系统，其特征在于，所述第三阶段通入双氧水的量每升发酵培养基每小时为0.20～0.30g。
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