【摘要】：我國酵素產(chǎn)業(yè)起步較晚,酵素相關產(chǎn)品市場潛力有待開發(fā)。市場調查顯示現(xiàn)有家用釀造設備普遍存在缺乏安全性,功能較為單一,易染菌且成品質量難以控制等問題,本文針對上述問題研制一款家用酵素機。并對家用酵素機的實用性以及發(fā)酵工藝參數(shù)進行了驗證,本論文主要內容如下:(1)以生物工程設備原理為依據(jù)對家用酵素機的功能系統(tǒng)和結構組成進行設計:構建了安全系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng);總體構造由封蓋,發(fā)酵罐體,支撐底座三部分組成;采用標準下端橢圓形封頭,以20L發(fā)酵體積為設計目標,確定了酵素機的機械設計尺寸,通過加工廠生產(chǎn)樣機。(2)通過馴化方案得到三種適用于酵素發(fā)酵菌株,其菌株活力大小排序為:植物乳桿菌(XN-Z)嗜酸乳桿菌(XN-S)德式乳桿菌(XN-D),并進行混料實驗設計確定了46%:32.3%:21.7%的最適添加比例,感官品評81,活菌數(shù)6.63×10~8cfu/mL。(3)通過單因素實驗,得到了酵素發(fā)酵條件的最適范圍:發(fā)酵溫度在31-35℃,菌株添加量為4-6%,發(fā)酵總時長100-130h。以pH值和自由基清除率為指標進行正交試驗,最終確定發(fā)酵時間115h,發(fā)酵溫度33℃,菌株添加量5%的發(fā)酵方案,其pH值3.22,口感適宜,自由基清除率達到83%。(4)將研究得到的發(fā)酵工藝參數(shù)應用于家用酵素機實際生產(chǎn)中,比較家用酵素成品與市售酵素機發(fā)酵產(chǎn)品和市售成品的游離氨基酸、DPPH自由基清除能力、花青素含量等指標。通過日立L-8900氨基酸分析儀測定游離氨基酸總含量發(fā)現(xiàn)家用酵素機發(fā)酵產(chǎn)品市售酵素機發(fā)酵產(chǎn)品市售成品,家用酵素機發(fā)酵產(chǎn)品共檢測出游離氨基酸16種,總量為1244.5mg/L,明顯高于其他產(chǎn)品2-4倍。(5)通過紫外分光光度計以維生素C作為參照,測得不同稀釋倍數(shù)下酵素的DPPH自由基清除能力,其家用酵素機產(chǎn)品的IC_(50)=8.94相當于22.5mg/L的維生素C,自由基清除率最強;通過高效液相色譜儀進行原花青素的測定,測定結果為家用酵素機產(chǎn)品市售桑葚酵素市面酵素機產(chǎn)品,家用酵素機產(chǎn)品原花青素含量為6.12mg/mL;家用酵素機產(chǎn)品其他指標pH值為3.09。通過對比發(fā)現(xiàn)家用酵素機具有良好的實用性以及發(fā)酵工藝參數(shù)科學、發(fā)酵產(chǎn)品質量較優(yōu)。
【圖文】：

（1）設計 20L 家用酵素機的主要部件尺寸。以生物工程設備學為依據(jù)對家用酵素機裝置結構進行研究，通過對總體結構、結構參數(shù)、功能系統(tǒng)與零部件的選型進行研究，實現(xiàn)家用酵素機的多功能、一體化特點；（2）以桑葚酵素為例，采用混合發(fā)酵方式，對實驗室保存的乳酸菌進行培養(yǎng)馴化，從中得到耐低溫儲存以及適用于桑葚酵素發(fā)酵的高活力菌株，在實驗室條件下通過混料回歸設計、單因素實驗以及正交試驗設計探索桑葚酵素的最佳發(fā)酵工藝參數(shù)；（3）將實驗確定的桑葚酵素的最佳發(fā)酵工藝參數(shù)應用于家庭酵素機的實際發(fā)酵中，通過測定相關指標如自由基清除率、原花青素、游離氨基酸含量等，比對相應產(chǎn)品質量來判定家用酵素機的實用性以及實驗參數(shù)的可靠性。1.4.3 研究技術路線合理的技術路線可保證順利的實現(xiàn)既定目標，本次論文主要通過三部分構建了研究的課題：家用酵素機設計參數(shù)的確定、酵素發(fā)酵工藝的研究、酵素成品的質量檢查。研究技術路線如圖 1.1 所示。

圖 2.1 家用酵素機結構示意圖Fig 2.1 Schematic diagram of the structure of the domestic enzyme machine結構機封蓋上設有（2）安全閥，其作用當密封的發(fā)酵罐體因發(fā)酵產(chǎn)氣其上限時安全閥被自動打開多余的氣體便通過安全閥排除，使得。安全閥的設計保障了財產(chǎn)以及人員安全，符合產(chǎn)品的設計要求封蓋還設有（1）壓力表，壓力表可以實時監(jiān)控發(fā)酵罐內壓力，通解發(fā)酵進程。同時還設有中通管，中通管帶有開關，可根據(jù)發(fā)酵現(xiàn)罐內與外界的氣體交換，中通管的開關也可實現(xiàn)有氧和無氧發(fā)中通管內設有可拆卸的過濾細菌的微孔過濾網(wǎng)，避免了在換氣過。通過（3）吊環(huán)螺母與鏈接在發(fā)酵罐體外殼上的螺桿實現(xiàn)與發(fā)酵罐酵罐體的密閉空間，，封蓋的一端與發(fā)酵罐體通過法蘭鏈接。因封上端都為不銹鋼材料直接接觸其密封性較差，故在發(fā)酵罐體上端
【學位授予單位】：齊魯工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ920.5

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本文編號：2652867