[發明專利]液氮深冷造粒設備

無效

• 申請號: 201210015940.9
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN103202524A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 杭鋒;艾連中;吳正鈞;孫克杰;郭本恒;陳衛;穆海菠;宋馨;王欽博
• 申請（專利權）人: 光明乳業股份有限公司
• 主分類號: A23P1/02
• 分類號: A23P1/02;A23L3/36
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 朱水平;楊東明

技術領域

本發明涉及一種食品設備，特別是涉及一種應用于發酵工藝的乳酸菌發酵劑液氮深冷造粒設備。

背景技術

隨著食品行業的發展，酸奶及發酵乳飲料已成為乳制品行業重要的增長極，也為乳制品結構由單一向多元化、差異化方向轉變發揮了巨大的促進作用。直投式發酵劑(DVS)以其高濃度、高活力以及穩定的生產性能(產香性、產粘性及產酸性等)而備受發酵乳制品生廠商的青睞。然而，對于乳品企業而言，發酵乳制品領域所使用的直投式發酵劑市場是一個嚴重的發展瓶頸。

國際上用于發酵乳制品生產的乳酸菌及其發酵劑的研究始于十九世紀末至二十世紀初，但真正商品化則經歷了一個較長時間，大約在上世紀五、六十年代以后才逐步開始規模化生產，且真正有影響的就是那么4～5個，比如雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌等。目前，發酵劑領域的研究熱點為具有特定功能的新型益生菌發酵劑，功能涉及改善腸道功能、促進營養物質吸收、調節機體免疫力、降低血清膽固醇水平和血脂濃度、抗高血壓和抗腫瘤作用等。

根據酸乳發酵劑的形態及生產方法，可將發酵劑分為三種類型：

(1)液體發酵劑

液體發酵劑即傳統人工傳代型發酵劑，其生產方式一般需要經過菌種活化、母發酵劑、中間發酵劑、生產發酵劑等工藝過程。使用前能給予評估和檢查，依據實驗和已知的方法能指導生產。其主要弊端是：活菌含量低(10⁷～10⁸cfu/g)，接種量大(2～3％)保藏期短(4℃，1～2d)；生產工序多、周期長；在發酵劑制備過程中，菌種經過多級擴大培養和繁衍，批次間質量不夠穩定，極易退化和污染。這將直接導致酸奶及乳酸菌飲料產品質量不穩定，阻礙了酸奶及乳酸藏飲料產業的發展。

(2)真空冷凍干燥發酵劑

真空冷凍干燥發酵劑系乳酸菌經液體增殖培養，濃縮分離，與保護劑混溶，再經真空冷凍干燥工藝制備的乳酸菌凍干菌粉。具有活菌含量高、易保存管理、更強的穩定性和乳酸菌活力的特點。極大地減少了菌體性能蛻化和噬菌體污染，最為重要的是，凍干乳酸菌發酵劑的生產和應用，促使酸乳及其它發酵乳制品生產實現了專業化、社會化、規范化和統一化，從而使發酵乳制品的生產走向標準化，提高發酵乳品質，是當今乳制品發酵劑的主要產品形式。但由于在凍干過程中菌體損傷及能耗較大等因素，賦予了凍干菌粉菌株復活時間較長和成本較高的弊端。

(3)冷凍濃縮發酵劑

冷凍濃縮型發酵劑系乳酸菌種經液體增殖培養，濃縮分離，與冷凍保護介質混溶，再經冷凍而制成的發酵劑。冷凍溫度有：-20℃、-40℃～-80℃和-196℃，分別稱為冷凍、低溫冷凍和超低溫液氮冷凍，其中，超低溫液氮冷凍效果最好。特點：活菌含量高，保藏期長，在生產過程中省略了發酵劑的制備工序；接種量較傳統人工傳代型發酵劑降低20倍左右；一次性使用方便、簡單、準確，減少了菌種車間的投資和空間，大大降低了雜菌或噬菌體在培養時的污染，確保批次質量穩定，降低因生產失誤造成的損失。與真空冷凍干燥發酵劑相比具有制備工藝簡單、能耗低、成本低等優勢。

氮氣是空氣的主要組成部分，在空氣中的體積分數高達78％。液氮即液態氮氣，在正常大氣壓下溫度低于零下196攝氏度就會形成液氮，如果加壓，可以在比較高的溫度下得到液氮，液氮的沸點是77K(-196℃)。液氮是空氣液化分離的最大宗產品、工業制氧的副產品。液氮是一種較為方便的冷源，蒸發潛能161.19KJ/kg，在畜牧業、醫療事業、食品工業等領域得到廣泛應用。微生物等活細胞在液氮中，調節和控制細胞生長代謝的各種酶的作用受到極大抑制，細胞內部的生化反應十分緩慢、甚至停止，避免了細胞遺傳性狀的改變和遺傳漂變。在最佳條件下活化后，細胞仍可保持其原有的代謝活性。

真空冷凍干燥處理時間一般在20h～24h，發酵劑菌種在此過程中經受較大的冷凍脅迫作用，菌體細胞的形狀會對其存活性產生影響，小的球形菌對冷凍干燥的耐受性好于大的桿狀菌，菌體存活率一般在50％左右；Wang?YC(2004)等利用冷凍干燥法對菌體進行干燥，得到的乳酸菌和雙歧桿菌的存活率分別為46.2～75.1％和43.2～51.9％；此外，采用真空冷凍干燥制備的發酵劑復活時間在2.0～2.5h。采用液氮深冷造粒技術制備的直投式發酵劑，由于在瞬間實現液氮深冷造粒，處理較短一般3～5min即可完成，發酵劑菌株的存活率較高，一般可實現90％左右的存活率，發酵劑在使用過程中復活時間也較真空冷凍干燥制備的發酵劑短0.5～1.0h。

本領域的技術人員致力于研發出乳酸菌的工業化制備工藝研究和大規模的產業化應用。

發明內容