CN112608839B - 一种基于静电场发酵罐促进酵母生长的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食品发酵技术领域，涉及一种基于静电场发酵罐促进酵母生长的方法；所述静电场发酵罐的罐体分为内罐体和外罐体，两者之间形成注水容腔；发酵罐体的上方设有发酵罐圆盖；正极板、负极板位于内罐体的内部；所述外罐体的侧壁设有循环水浴出口和循环水浴入口；循环水浴出口和循环水浴入口与注水容腔连通，且循环水浴出口和循环水浴入口的方向相反；所述温度传感器、发酵液传输管、接种口设于发酵罐圆盖上，均与内罐体相连通；本发明通过在菌种生长繁殖过程中施加微弱的静电场刺激，可以通过引起微生物应激反应增强生长因子的调控合成，加快生长繁殖速度，大大缩短了发酵周期；同时简化了发酵食品加工的步骤。
Description
技术领域
本发明属于食品发酵技术领域，具体涉及一种基于静电场发酵罐促进酵母生长的方法。
背景技术
发酵食品是我国食品产业中的重要支柱之一，其是指利用有益微生物加工制造，含有能够调节机体生理活性物质的食品，通常包括酸奶、泡菜以及各种酒类等。因其特殊的风味以及极高的营养价值，发酵食品深受消费者的追捧和喜爱，生产总量和市场规模日益庞大。然而在发酵食品生产的过程中，发酵菌群种类和数量以及传统工艺的把控仍存在一定的难度，极易由于杂菌的污染或工艺不当从而导致最终产品的品质劣变，造成大量的食品浪费和资源损失。此外，传统发酵方式依靠经验管理和原始设备的生产过程不仅容易产生失误，对产品的品质难以实现标准化，也存在生产效率低下等问题，亟待需要新型的发酵装置进行工艺优化和品质改进。
申请号CN 202010855538.6的发明专利公开了一种微生物发酵罐排气装置，通过配有弹性排气装置的密封性发酵罐，对发酵过程中产生的过量气体进行排放，也可保证发酵过程中始终处于密封状态。然而仅仅通过气压调节过量气体排放只能保障发酵过程的安全性，对菌种的生长和发酵过程并没有实际的优化意义。
因此，亟需解决传统酵母发酵食品工艺过程把控难，发酵周期长等问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，解决目前发酵生产效率低、品控难等方面的问题，将静电场技术应用于酿酒酵母的生长过程中，增强菌种生长过程对培养液中营养物质的吸收利用，提出一种促进酿酒酵母生长的方法及配套使用的加工装置，以加快相关发酵食品的生产过程、提高生产效率并优化产品品质。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
本发明首先提供一种静电场发酵罐，包括发酵罐圆盖、发酵罐体、正极板、负极板、温度传感器和发酵液传输管；
所述发酵罐体分为内罐体和外罐体；所述内罐体和外罐体之间形成注水容腔；
所述外罐体的侧壁设有循环水浴出口和循环水浴入口；所述循环水浴出口和循环水浴入口与注水容腔连通，且循环水浴出口和循环水浴入口的方向相反；
所述发酵罐圆盖设置于发酵罐体的上方，用于打开和关闭发酵罐体；
所述接种口设于发酵罐圆盖上，贯穿发酵罐圆盖与内罐体相连通，用于将菌液滴加至内罐体中；
所述温度传感器的检测端伸入内罐体的内部，另一端固定于发酵罐圆盖上；
所述发酵液传输管贯穿发酵罐圆盖，并伸入内罐体的内部；
所述正极板、负极板位于内罐体的内部，相对安装在内罐体内部两侧；所述正极板、负极板均通过金属导杆连接发酵罐圆盖；且所述金属导杆贯穿发酵罐圆盖。
进一步的，所述内罐体为玻璃材质；所述外罐体为不锈钢金属材质。
进一步的，所述发酵罐圆盖与发酵罐体的边沿处设置有密封垫圈。
进一步的，所述内罐体的内部还设有搅拌转子。
进一步的，所述接种口为带盖圆管，贯穿发酵罐圆盖。
进一步的，所述正极板和负极板的材料均为食品级不锈钢，为长方形薄片；所述正极板和负极板通过直流电源供电使极板间场强处于3～5V/cm间。
进一步的，所述正极板和负极板相对应内罐体的高度可调。
本发明还提供一种基于静电场发酵罐促进酵母生长的方法，具体步骤如下：
S1.首先根据所培养的酵母配置酵母培养基，高压灭菌后，将酵母培养基通过发酵液传输管输送到内罐体中，打开搅拌转子；同时将恒温热水从循环水浴入口流入注水容腔，然后从循环水浴出口流出，保持发酵过程中环境温度始终处于恒温条件；
S2.取酵母冻干粉溶于水中，然后于水浴中活化，得到活化酵母液；将活化酵母液通过接种口加入到所述静电场发酵罐的内罐体中，接通直流电源，在发酵过程中使正极板和负极板之间维持一定的场强。
进一步的，步骤S1中所述恒温条件为28℃～32℃。
进一步的，步骤S2中所述酵母冻干粉与水的用量比为0.5g：50mL；所述水浴中活化的温度为20～25℃，活化时间为20～30min。
进一步的，步骤S2中所述活化酵母液与酵母培养基的体积比为(1～3):500。
进一步的，步骤S2中所述正极板和负极板之间维持一定的场强为3～5V/cm。
本发明的优点和技术效果是：
(1)本发明提供的一种基于静电场发酵罐促进酿酒酵母生长的方法，通过在菌种生长繁殖过程中施加微弱的静电场刺激，可以通过引起微生物应激反应增强生长因子的调控合成，加快生长繁殖速度；同时电场作用造成的可逆“电穿孔”效应可以加快营养物质的跨膜运输，提高利用效率。
(2)本发明中所使用的静电场发酵罐，可以一体化的完成整个菌种培养或满足后续发酵过程中的处理需求，简化了发酵食品加工的步骤，同时通过应用静电场技术，加速了微生物的生长速率以及对底物的利用效率，大大缩短了发酵周期。
附图说明
图1是本发明的一种静电场发酵罐结构示意图；
其中，1-发酵罐圆盖、2-内罐体、21-搅拌转子、3-外罐体、31-循环水浴出口、32-循环水浴入口、4-正极板、5-负极板、6-接种口、7-温度传感器、8-发酵液传输管。
具体实施方式
下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明。
实施例1：
如图1所示，一种静电场发酵罐包括：发酵罐圆盖1、发酵罐体、正极板4、负极板5、温度传感器7和发酵液传输管8；
所述发酵罐体分为内罐体2和外罐体3；所述内罐体2和外罐体3之间形成注水容腔；内罐体2由玻璃制成，传热和绝缘性能较好，内部形成密闭体系以储藏发酵菌液；外罐体3由不锈钢金属制成，保护内罐体2免受碰撞。
所述外罐体3的侧壁设有循环水浴出口31和循环水浴入口32；所述循环水浴出口31和循环水浴入口32与注水容腔连通，且循环水浴出口31和循环水浴入口32的方向相反，位于外罐体3的两侧；在发酵过程中通过恒温水流以维持内罐体2处于较适宜温度28℃；所述内罐体2底部安装有搅拌转子21，在发酵过程中搅拌菌液，使微生物处于均衡生长状态。
所述发酵罐圆盖1设置于发酵罐体的上方，所述发酵罐圆盖1与发酵罐体的边沿处设置有密封垫圈，用于打开和关闭发酵罐体。
所述接种口6设于发酵罐圆盖1上，所述接种口6为带盖圆管，贯穿发酵罐圆盖1，用于将菌液滴加至内罐体2中。
所述温度传感器7的检测端伸入内罐体2的内部，用于探测发酵液体的温度；另一端固定于发酵罐圆盖1上；
所述发酵液传输管8贯穿发酵罐圆盖1，并伸入内罐体2的内部，用于输送培养液；
所述正极板4、负极板5位于内罐体2的内部，相对安装在内罐体2内部两侧；正极板4和负极板5的材料均为食品级不锈钢，为长方形薄片；
所述正极板4、负极板5均通过金属导杆连接发酵罐圆盖1；且所述金属导杆贯穿发酵罐圆盖1，可以调整正极板4和负极板5相对应内罐体2的高度。
一种基于静电场发酵罐促进酵母生长的方法，以酿酒酵母为例，具体步骤如下：
S1.配制酵母浸出粉胨葡萄糖(YPD)培养基：1％酵母提取物、2％蛋白胨和2％葡萄糖，蒸馏水定容至500ml，溶解后120℃高压灭菌15min；然后，将酵母培养基通过发酵液传输管输8送到内罐体2中，打开搅拌转子21；同时将恒温热水从循环水浴入口32流入注水容腔，然后从循环水浴出口31流出，保持发酵过程中环境温度始终处于28℃恒温条件；
S2.取0.5g酿酒酵母冻干粉溶于50mL水中，然后于20℃水浴中活化30min，得到活化酵母液；将1ml活化酵母液通过接种口6加入到所述静电场发酵罐的内罐体2中，与培养基混合，接通直流电源，在发酵过程中使正极板4和负极板5之间维持的场强为5V/cm。
对照组：对照组的操作步骤同步骤S1-S2，区别是不施加电场处理。
通过统计实验组与对照组的菌种生长状况，结果显示由静电场发酵罐培养的酿酒酵母菌种生长速度显著快于无电场处理下的对照组，并且经测定菌落总数也有显著提升，在对数期高于对照组5个数量单位。
说明：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (6)
1.一种基于静电场发酵罐促进酵母生长的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 首先根据所培养的酵母配置酵母培养基，高压灭菌后，将酵母培养基通过发酵液传输管输（8）送到内罐体（2）中，打开搅拌转子（21）；同时将恒温热水从循环水浴入口（32）流入注水容腔，然后从循环水浴出口（31）流出，保持发酵过程中环境温度始终处于恒温条件；所述恒温条件为28℃~32℃；
S2. 取酵母冻干粉溶于水中，然后于水浴中活化，得到活化酵母液；所述酵母冻干粉与水的用量比为0.5g：50 mL；所述水浴中活化的温度为20~25℃，活化时间为20~30 min；将活化酵母液通过接种口（6）加入到所述静电场发酵罐的内罐体（2）中，接通直流电源，在发酵过程中使正极板（4）和负极板（5）之间维持3~5 V/cm场强；所述活化酵母液与内罐体（2）中酵母培养基的体积比为（1~3）:500；
所述静电场发酵罐包括发酵罐圆盖（1）、发酵罐体、正极板（4）、负极板（5）、温度传感器（7）和发酵液传输管（8）；
所述发酵罐体分为内罐体（2）和外罐体（3）；所述内罐体（2）和外罐体（3）之间形成注水容腔；
所述外罐体（3）的侧壁设有循环水浴出口（31）和循环水浴入口（32）；所述循环水浴出口（31）和循环水浴入口（32）与注水容腔连通，且循环水浴出口（31）和循环水浴入口（32）的方向相反；
所述发酵罐圆盖（1）设置于发酵罐体的上方，用于打开和关闭发酵罐体；
所述接种口（6）设于发酵罐圆盖（1）上，与发酵罐圆盖（1）相连通，用于将菌液滴加至内罐体（2）中；
所述温度传感器（7）的检测端伸入内罐体（2）的内部，另一端固定于发酵罐圆盖（1）上；
所述发酵液传输管（8）贯穿发酵罐圆盖（1），并伸入内罐体（2）的内部；
所述正极板（4）、负极板（5）位于内罐体（2）的内部，相对安装在内罐体（2）内部两侧；所述正极板（4）、负极板（5）均通过金属导杆连接发酵罐圆盖（1）；且所述金属导杆贯穿发酵罐圆盖（1）；所述内罐体（2）的内部还设有搅拌转子（21）。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内罐体（2）为玻璃材质；所述外罐体（3）为不锈钢金属材质。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发酵罐圆盖（1）与发酵罐体的边沿处设置有密封垫圈。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接种口（6）为带盖圆管，贯穿发酵罐圆盖（1）。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正极板（4）和负极板（5）的材料均为食品级不锈钢，为长方形薄片。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正极板（4）和负极板（5）相对应内罐体（2）的高度可调。
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| 低频静电场辐射对酿酒酵母生长代谢的影响;蔡杏华等;食品工业科技;第39卷(第2期);摘要，第1.1、1.2.2节 * |
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