通過循環(huán)補料發(fā)酵同時生產(chǎn)生物纖維素和米醋的設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本實用新型通過設(shè)置其中填充有纖維載體的第二發(fā)酵罐，并使含木醋桿菌的發(fā)酵液循環(huán)通過第二發(fā)酵罐再循環(huán)到米醋發(fā)酵罐中，能夠使生物纖維素膜產(chǎn)生于纖維載體上，使發(fā)酵液通過它將其中集中的乙醇脫氫酶帶入到米醋發(fā)酵罐中，提高米醋發(fā)酵的效率和總酸含量。生物纖維素膜對米醋發(fā)酵液的溶氧量沒有任何影響，還進一步提高米醋產(chǎn)品的品質(zhì)。
【專利說明】
通過循環(huán)補料發(fā)酵同時生產(chǎn)生物纖維素和米醋的設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及生物纖維素和米醋的生產(chǎn)，具體涉及一種通過循環(huán)補料發(fā)酵同時生產(chǎn)生物纖維素和米醋的方法以及用于該方法的專用設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]木醋桿菌(Gluconacetobacter xylinus)是表面液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)米醋的主要產(chǎn)酸菌。生產(chǎn)實踐中木醋桿菌通過代謝會產(chǎn)生生物纖維素膜浮于液體培養(yǎng)基表面。傅亮等在“細菌纖維素膜對木醋桿菌發(fā)酵生產(chǎn)廣式米醋的影響”(《食品與發(fā)酵工業(yè)》，2012年第38卷第04期，第123-125頁)中發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)酸所需要的乙醇脫氫酶會集中于生物纖維素膜中，而發(fā)酵液中的乙醇脫氫酶則活性很低(參見圖2)。但是，通過將生物纖維素膜破碎并不能提高發(fā)酵液中總酸的含量和產(chǎn)酸效率，相反，在相同條件下，保持生物纖維素菌膜完整時，發(fā)酵液中的總酸度卻能夠得到大大提高。由此，傅亮等對比了三種不同接種方式對發(fā)酵液中總酸含量的影響，發(fā)現(xiàn)直接接種含菌纖維素膜能夠提高發(fā)酵液中的總酸含量和產(chǎn)酸效率，但是與發(fā)酵6天后取出生物纖維素膜的C組相比，不取出生物纖維素膜的B組，在總酸含量和發(fā)酵效率上都有所降低(參見圖3)。傅亮等指出這是由于過厚的生物纖維素組織降低了發(fā)酵液中的溶氧系數(shù)，從而也會導(dǎo)致總酸度和產(chǎn)酸效率降低。此外，直接接種含菌纖維素膜并不取出的B組具有最低的黏度和吸光度;直接接種含菌纖維素膜并隨后取出的C組的黏度和吸光度次之，接種液態(tài)菌種的A組的黏度和吸光度最高。由此可見，生物纖維素膜能夠提高米醋產(chǎn)品的品質(zhì)。
[0003]但是，在米醋的生產(chǎn)實踐中，如果直接接種含菌生物纖維素膜來制備米醋，無疑成本高昂，而且為了獲得良好的產(chǎn)酸效率和產(chǎn)酸量，發(fā)酵過程中還要人工取出生物纖維素，操作復(fù)雜，且降低成功率；同時，即使接種木醋桿菌液體種子液，在液態(tài)醋醪的表面也會產(chǎn)生生物纖維素膜，而在實際操作中，由于攪拌、補料或取料的操作常常難以保持生物纖維素膜的完整性，這就會導(dǎo)致產(chǎn)酸效率和產(chǎn)酸量的降低。
[0004]此外，木醋桿菌(Gluconacetobacter xylinus)也能夠發(fā)酵生產(chǎn)生物纖維素(B1cellulose)，或又稱為細菌纖維素(Bacterial cellulose)，該產(chǎn)物中沒有木質(zhì)素、果膠和半纖維素等伴生產(chǎn)物，具有更高的結(jié)晶度和更高的聚合度。生物纖維素還具有超精細的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通常由直徑3-4納米的微纖組成纖維素，并相互交織形成發(fā)達的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這些特性使得生物纖維素具有更好的機械強度和超高的持水能力，且具有良好的生物相容性、適應(yīng)性和生物可降解性。在食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)中并沒有對生產(chǎn)米醋中產(chǎn)生的生物纖維素膜進行回收利用，造成浪費。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對上述缺陷，本實用新型提供了一種通過循環(huán)補料發(fā)酵同時生產(chǎn)生物纖維素和米醋的設(shè)備，其包括:
[0006]米醋發(fā)酵罐和其中填充有纖維載體的第二發(fā)酵罐，并通過至少一個循環(huán)栗將二者連接。其中所述的纖維載體是棉纖維載體或滌綸纖維載體。更優(yōu)選是中空滌綸纖維載體。
[0007]所述米醋發(fā)酵罐上部還設(shè)置有可補充含木醋桿菌種子液的發(fā)酵液的進料口，下部設(shè)置有出料口。
[0008]當(dāng)米醋發(fā)酵罐中的發(fā)酵液的總酸度達到要求后，可先通過出料口放出米醋，并通過進料口補充含木醋桿菌種子液的發(fā)酵液，以實現(xiàn)連續(xù)發(fā)酵。
[0009]通過該設(shè)備，先將包含木醋桿菌種子液的發(fā)酵液注入米醋發(fā)酵罐中，再通過循環(huán)栗使含木醋桿菌種子液的發(fā)酵液在第二發(fā)酵罐和米醋發(fā)酵罐中循環(huán)流動，進行有氧發(fā)酵，在米醋發(fā)酵罐中發(fā)酵得到米醋。將第二發(fā)酵罐中的纖維載體取出，分離出其上附著的生物纖維素膜，再經(jīng)過清洗、純化獲得生物纖維素凝膠產(chǎn)品。
[0010]通過至少一個循環(huán)栗可以使發(fā)酵液以8-15mL/min的流速循環(huán)流動。
[0011]其中所述含木醋桿菌的發(fā)酵液中，種子液的體積可以為含木醋桿菌的發(fā)酵液的總體積的3-5%。
[0012]其中所述含木醋桿菌的發(fā)酵液中的酒精濃度可以為3_8%(V/V)。
[0013]其中所述的生物纖維素凝膠產(chǎn)品還可經(jīng)過進一步干燥和/或粉碎。
[0014]本實用新型的方法通過設(shè)置其中填充有纖維載體的第二發(fā)酵罐，并使含木醋桿菌的發(fā)酵液循環(huán)通過第二發(fā)酵罐再循環(huán)到米醋發(fā)酵罐中，能夠使生物纖維素膜產(chǎn)生于纖維載體上，使發(fā)酵液通過它將其中集中的乙醇脫氫酶帶入到米醋發(fā)酵罐中，提高米醋發(fā)酵的效率和總酸含量。同時，由于生物纖維素膜與米醋的發(fā)酵是分開的，則生物纖維素膜的產(chǎn)生對于米醋發(fā)酵液的溶氧量并沒有任何影響，而通過發(fā)酵液的循環(huán)還能夠使米醋流過生物纖維素膜，進一步降低其黏度和吸光度，提高米醋產(chǎn)品的品質(zhì)。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型設(shè)備的示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為進一步說明本實用新型，結(jié)合以下實施例具體說明:
[0017]實施例1設(shè)置循環(huán)補料發(fā)酵設(shè)備
[0018]將中空滌綸纖維載體3填充到第二發(fā)酵罐2中，通過循環(huán)栗4和4’和管道將其與米醋發(fā)酵罐I連接，在米醋發(fā)酵罐上部設(shè)置進料口 5，在米醋發(fā)酵罐下部設(shè)置出料口 6。
[0019]實施例2循環(huán)補料發(fā)酵同時生產(chǎn)米醋和生物纖維素凝膠產(chǎn)品
[0020]設(shè)置其中填充有中空滌綸纖維載體的第二發(fā)酵罐，并通過循環(huán)栗4和4’將其與米醋發(fā)酵罐連接，使含木醋桿菌種子液的發(fā)酵液(其中種子液為5%(v/v)，酒精濃度為5%(v/V))以8ml/min的流速循環(huán)流動在第二發(fā)酵罐和米醋發(fā)酵罐中循環(huán)流動，進行有氧發(fā)酵，7天后，在米醋發(fā)酵罐中得到米醋。通過出料口收集米醋，并將第二發(fā)酵罐2中的纖維載體3取出，分離出其上附著的生物纖維素膜，再經(jīng)過清洗、純化獲得生物纖維素凝膠產(chǎn)品。
[0021 ]實施例3循環(huán)補料發(fā)酵同時生產(chǎn)米醋和生物纖維素凝膠產(chǎn)品
[0022]設(shè)置其中填充有中空棉纖維載體的第二發(fā)酵罐，并通過循環(huán)栗4和4’將其與米醋發(fā)酵罐連接，使含木醋桿菌的發(fā)酵液(其中種子液為3%(v/v)，酒精濃度為8%(v/v))以12ml/min的流速循環(huán)流動在第二發(fā)酵罐和米醋發(fā)酵罐中循環(huán)流動，進行有氧發(fā)酵，12天后，在米醋發(fā)酵罐中得到米醋;通過出料口收集米醋，并將第二發(fā)酵罐中的纖維載體取出，分離出其上附著的生物纖維素凝膠膜，再分別用弱堿水和去離子水反復(fù)清洗、純化后，獲得生物纖維素凝膠產(chǎn)品。
[0023]實施例4循環(huán)補料發(fā)酵同時生產(chǎn)米醋和生物纖維素干粉
[0024]設(shè)置其中填充有中空棉纖維載體的第二發(fā)酵罐，并通過循環(huán)栗4和4’將其與米醋發(fā)酵罐連接，使含木醋桿菌的發(fā)酵液(其中種子液為4%(v/v)，酒精濃度為3%(v/v))以15ml/min的流速循環(huán)流動在第二發(fā)酵罐和米醋發(fā)酵罐中循環(huán)流動，進行有氧發(fā)酵，10天后，在米醋發(fā)酵罐中發(fā)酵得到米醋;并將第二發(fā)酵罐中的纖維載體取出，分離出其上附著的生物纖維素凝膠膜，分別用弱堿水和去離子水反復(fù)清洗、純化后，再經(jīng)過干燥和粉碎制得生物纖維素干粉產(chǎn)品。
[0025]以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本實用新型的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種通過循環(huán)補料發(fā)酵同時生產(chǎn)生物纖維素和米醋的設(shè)備，其特征在于包括:米醋發(fā)酵罐(I)和其中填充有纖維載體(3)的第二發(fā)酵罐(2)，并通過至少一個循環(huán)栗(4，4’)將二者連接，所述的纖維載體(3)是棉纖維載體或滌綸纖維載體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于:其中所述米醋發(fā)酵罐(I)的上部還設(shè)置有可補充含木醋桿菌種子液的發(fā)酵液的進料口(5)，下部設(shè)置有出料口(6)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于:所述的纖維載體(3)是中空滌綸纖維載體。
【文檔編號】C12M1/40GK205528818SQ201620258576
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】鐘春燕, 鐘宇光
【申請人】海南椰國食品有限公司