专利名称:用固定化酵母生产含醇饮料的方法及t型生物反应器的制作方法
本发明属于饮料的生产方法和生物反应器。
在本发明作出以前，八木佳明在《固定化菌体
ょるァルコ-ル
酵》(《
酵と工业》Vol.41，No.9(83)728-735中曾报道有人用多糖类、合成高分子类或无机材料固定酵母细胞，作成固定化酵母，并用此固定化酵母生产乙醇。其中所用的多糖类材料有角叉菜糖，海藻酸钙等。所用的合成高分子类材料有聚乙烯醇，聚丙烯酰胺等。用此法生产的固定化酵母，只能得到球形凝胶或块状凝胶。有人以麦芽汁和水解糖为原料用此凝胶生产啤酒，但由于球形凝胶和块状凝胶不透气，不利于排气，不利于连续生产;同时其产品-啤酒风味不佳，因而至今未在大规模生产中应用。此外，在日本特许公报昭和57-26753中，山田富明等曾公布了膜式固定化酵母的酒精连续发酵法。他们用光硬性树脂包埋酵母菌体，并将包埋有酵母的树脂制成膜状，以利于酒精的连续发酵生产。这一方法克服了球形凝胶和块状凝胶的不透气和不利于连续发酵生产的特点。但由于作为固定化酵母细胞载体的光硬性树脂对人体有残毒，因而使这一方法至今仅限于在非人类直接食品工业上应用，比如山田富明等用此法生产工业酒精。针对现有固定化酵母的上述不足之处，本发明提供了一种专用设备，借此设备可以生产出不同于上述技术的固定化酵母，进而生产出人类直接饮料。本发明旨在增强固定化酵母的透气和排气性能，使之能连续发酵生产，并且其产品对人体不但无毒相反有益，作为人类饮料，其氨基酸、维生素含量丰富，风味纯正。
本发明要点是本法中的专用设备为T形生物反应器。它主要由发酵中置于反应器内部的园筒状凝胶膜支架(图2)和反应器外部园筒主体(图1)两部分构成。园筒状凝胶膜支架由不锈园钢焊接而成，其上、下口处各有一直径相同的不锈钢园圈(图2(1))，在两圈之间用若干不锈钢条(图2(2))连接，并使之垂直于两园圈所在平面，从而构成一个可自由地从反应器主体中移进移出、两端开口的园筒状凝胶膜支架(图2)。T型反应器主体为园筒形，筒体两端有凸形封头(图1(2)(10))密封，筒壁由一夹层(图1(5))构成，其外径上下相同，其内径为上大下小，即其内壁由一大一小两个园筒相接而成，并使大园筒(图1(8))处于上部，夹层内壁(图1(6))由不锈钢制成，筒体下端封头(图1(2))内有一园型筛板(图1(3))将下端封头与筒体内腔隔开。此外在筒体上还设有进出料口(图1(1)(9))，旋风分离器，排气孔(图1(11))，夹层蒸汽进出口(图1(4)(12))和观察孔(图1(7))等。
发酵时先用多种酵母按一定比例配制成复合酵母细胞。将配制好的酵母细胞与包埋载体海藻酸钠混合，使海藻酸钠的浓度为1.8%至4.5%之间。然后加入1.5%至5%之间的氯化钙即得到海藻酸钙。使海藻酸钙形成凝胶膜。将制好的海藻酸钙凝胶膜装在不锈钢支架上，然后将张有凝胶膜的不锈钢支架装入T型生物反应器，即可进行连续发酵生产。
发酵原料为新鲜水果汁，饴糖和酒花。水果汁可以为广柑汁，橘子汁，苹果汁，西红柿汁等，用不同的水果汁经本法发酵可得到不同风味的饮料。将2-10%的新鲜水果汁与6-35%的饴糖和0.1-0.5%的酒花混合配成发酵培养基。将其消毒灭菌，在加压下使此培养基连续流经两个以上相同的T型生物反应器。并通过各个T型生物反应器的夹层控制前半部分T型生物反应器(称为前酵柱)的发酵温度为22℃-35℃，后半部分T型生物反应器(称后酵柱)的发酵温度为0℃-10℃，以形成前热后冷的发酵系统。各T型生物反应器分别借助于安装在上面的旋风分离器排气，并控制一定的压力，以保证发酵流体运行畅通，流速恒定。整个发酵PH为3.5～6.5之间。发酵完毕，经最后一个T型生物反应器内流出的液体即为饮料最后产品。
本发明所提供的方法和设备制备的固定化酵母细胞活力高，不受合成高分子的影响。本发明生产的凝胶膜强度高，使用寿命长，至少可用五个月以上。发酵中透气，排气通畅。由于后发酵中CO2溶解多，因而产品风味细腻，具有果香和酒花味。其中含有多种氨基酸和维生素。此外本发明还具有卫生指标好，原料便宜，投资少，成本低，生产连续，规模大等优点。
本发明实施例1发明人已按本发明要点做出一套T型生物反应器，其具体尺寸是发应器主体长900mm，外径100mm，上内径90mm，下内径70mm，筛板孔径φ10mm，园筒状凝胶支架长200mm，直径60mm，不锈钢条直径φ6mm。已投入运行5个月，效果很佳。
实施例2发明人按本发明要点制作的海藻酸钙酵母凝胶膜已连续使用154天，酵母活力未发现衰减，膜机械强度完好无损，生产效果稳定可靠，迄今仍在使用中。
实施例3发明人曾在相同的实验条件(前酵温度28℃，发酵液流速600ml/hr.，果汁浓度5%，酒花浓度0.2%)下，比较了不同饴糖浓度对产生的乙醇浓度的影响，实验结果如下投入饴糖浓度 10% 15% 30% 35%产生的乙醇浓度 4.2% 5.5% 6.0% 6.2%
实施例4发明人曾在相同实验条件(饴糖浓度10%，果汁浓度2%，酒花浓度0.3%，PH5)下，比较了前酵温度对产生的乙醇浓度的影响。实验结果如下前酵温度 22℃ 28℃ 35℃产生的乙醇浓度 3.6% 4.2% 3.9%实施例5发明人曾在相同的前酵温度(28℃)下，比较了后酵温度对产品品质的影响，实验结果如下当后酵温度为0℃时，产品口味细腻，泡沫高。当后酵温度为10℃时，产品口味正，但泡沫不及0℃，外观感觉良好。
图1，T型生物反应器主体。(1)、(9)为进出料口，(2)、(10)为封头，(3)为筛板，(4)、(12)为蒸汽进出口，(5)为夹层，(6)为夹层内壁，(7)为观察孔，(8)为内壁大园筒。
图2，T型反应器凝胶膜支架。(1)为园环，(2)为连接料。
权利要求
1.一种用固定化酵母生产含醇饮料的方法，其特征是以水果汁、饴糖和酒花为原料，将用来发酵的酵母预先固定在海藻酸钙凝胶膜上。
2.一种T型生物反应器，其特征是它主要由一个内径上大下小、两端封口的园筒主体和一个可自由地从园筒主体内移出和装进园筒主体的园筒状凝胶膜支架构成。
3.按照权利要求
1所说的生产含醇饮料的方法，其特征是所说的水果汁浓度为0.5%至10%之间，饴糖浓度为6%至35%之间，酒花浓度为0.1%至0.5%之间。
4.按照权利要求
1所说的生产含醇饮料的方法，其特征是发酵温度为前酵柱在22℃至35℃之间，后酵柱在0℃至10℃之间。
5.按照权利要求
2所说的T型生物反应器，其特征是在所说的反应器下端封头内有一块筛板将封头与主体内腔隔开。
专利摘要
一种用固定化酵母生产含醇饮料的方法。采用水果汁、饴糖和酒花为原料，以海藻酸钙为载体将酵母固定并制成海藻酸钙凝胶膜。将此凝胶膜张于T型生物反应器内的支架上，即行发酵。本法生产的固定化酵母活力高，凝胶膜强度好，使用寿命长，发酵中透气性好，利于排气。发酵产品口味细腻。具有投资少、原料便宜、成本低、连续生产等优点。一种T型生物反应器。它主要由外部的圆筒主体和内部的凝胶膜支架构成，使用方便。
文档编号C12N11/00GK85105279SQ85105279
公开日1986年9月17日 申请日期1985年4月1日
发明者胡永松, 王忠彦 申请人:四川大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan