[工学]第六章发酵食品生产工艺课件.ppt
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- 工学 第六 发酵 食品 生产工艺 课件
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1、 第六章 发酵食品生产技术 6.1 概述概述6.2 酱油生产技术酱油生产技术6.3 啤酒生产技术啤酒生产技术6.1 6.1 概述概述6.1.1.6.1.1.发酵发酵 定义定义 借助微生物的生命活动来制备微生物菌体本身、直接借助微生物的生命活动来制备微生物菌体本身、直接代谢产物或二次代谢产物的过程。代谢产物或二次代谢产物的过程。 发酵食品分类发酵食品分类 酒、传统食品、有机酸、酶制剂、功能食品、酒、传统食品、有机酸、酶制剂、功能食品、 添加剂添加剂、菌体、维生素、核苷酸等、菌体、维生素、核苷酸等。 发酵基本条件发酵基本条件 适合的菌种适合的菌种 适合的代谢条件适合的代谢条件 适合的生化反应器适合
2、的生化反应器 适合的分离方法与设备适合的分离方法与设备6.1.2 6.1.2 发酵基本过程发酵基本过程 发酵食品的形成发酵食品的形成 在原有酶及微生物产生的酶的共同作用下,原料有机物产生大分子在原有酶及微生物产生的酶的共同作用下,原料有机物产生大分子降解,如淀粉降解、蛋白质降解、脂肪降解、纤维素降解等。这个过程降解,如淀粉降解、蛋白质降解、脂肪降解、纤维素降解等。这个过程也称为原料的液化阶段。也称为原料的液化阶段。 原料降解时产生了各种各样的代谢产物,决定了发酵产物的最终取原料降解时产生了各种各样的代谢产物,决定了发酵产物的最终取向。向。 代谢产物形成后,各种的代谢途径使产物组成达到基本平衡,
3、最终代谢产物形成后,各种的代谢途径使产物组成达到基本平衡,最终形成特定的发酵产品。形成特定的发酵产品。 基本过程基本过程 可以分为可以分为8 8个步骤个步骤 原料原料 一般为天然的原料,价格低廉,来源广泛。如谷一般为天然的原料,价格低廉,来源广泛。如谷物、薯类、或野生植物,农副产品等。物、薯类、或野生植物,农副产品等。 原料预处理原料预处理 包括粗选、除杂、粉碎、热处理或水解等。包括粗选、除杂、粉碎、热处理或水解等。 培养基制备培养基制备 添加水、无机盐、其他营养素、调整添加水、无机盐、其他营养素、调整pHpH值、溶解值、溶解氧等。氧等。 灭菌灭菌 对于热稳定性的培养基可以采用热杀菌,热不稳对
4、于热稳定性的培养基可以采用热杀菌,热不稳定性的培养基则可采用超滤膜过滤。定性的培养基则可采用超滤膜过滤。 大型发酵大型发酵 接入菌种,通过控制发酵温度、接入菌种,通过控制发酵温度、pHpH值、时间,溶解氧值、时间,溶解氧,基质浓度等条件,实现对代谢途径和代谢产物的控制。,基质浓度等条件,实现对代谢途径和代谢产物的控制。 菌种一般经过原菌活化(斜面试管培养),一级扩大菌种一般经过原菌活化(斜面试管培养),一级扩大培养培养( (种子罐培养种子罐培养) ),二级扩大培养(培养罐培养),才作,二级扩大培养(培养罐培养),才作为生产菌种使用。为生产菌种使用。 发酵液预处理发酵液预处理 通过沉淀、过滤、离
5、心分离等过程,除去发酵液中的通过沉淀、过滤、离心分离等过程,除去发酵液中的悬浮杂质。悬浮杂质。 发酵液纯化发酵液纯化 在预处理的基础上,采用精滤、细胞破碎的手段进一在预处理的基础上,采用精滤、细胞破碎的手段进一步分离提纯。步分离提纯。 发酵液精制发酵液精制 通过现代的分离技术如层析、超滤、离子交换等方法通过现代的分离技术如层析、超滤、离子交换等方法在分子水平上进行分子级的分离。在分子水平上进行分子级的分离。6.1.3 6.1.3 发酵条件与过程控制发酵条件与过程控制 培养基培养基 在生产上是为满足微生物生长繁殖及代谢的需要在生产上是为满足微生物生长繁殖及代谢的需要。成分是否合适,直接影响微生物
6、的生长与发酵产品。成分是否合适,直接影响微生物的生长与发酵产品的质量。一般分为的质量。一般分为: : 斜面培养基斜面培养基: :提供菌种繁殖扩大之用,要使菌体提供菌种繁殖扩大之用,要使菌体长得快、健壮。浓度不宜高,碳氮含量不宜过多。长得快、健壮。浓度不宜高,碳氮含量不宜过多。 种子培养基:种子培养基:使菌种纯净、健壮、活力旺盛并有使菌种纯净、健壮、活力旺盛并有足够的数量。浓度不宜太高,控制碳氮比。足够的数量。浓度不宜太高,控制碳氮比。 发酵培养基:发酵培养基:使菌种迅速生长、健壮、能在短时使菌种迅速生长、健壮、能在短时间内充分发挥合成发酵产品的能力。营养丰富完全。间内充分发挥合成发酵产品的能力
7、。营养丰富完全。 温度控制温度控制 生长温度与发酵温度生长温度与发酵温度 菌体的最适生长温度与代谢产物的最适温度往往菌体的最适生长温度与代谢产物的最适温度往往会不一样。会不一样。 一般发酵的前期要满足菌体的最适生长温度,后一般发酵的前期要满足菌体的最适生长温度,后期则要考虑满足代谢产物的最适温度有利于发酵。期则要考虑满足代谢产物的最适温度有利于发酵。 发酵温升与控制发酵温升与控制 发酵的温升主要来自微生物的代谢活动。发酵的温升主要来自微生物的代谢活动。 发酵热发酵热: :发酵过程中释放出来的净热量。发酵过程中释放出来的净热量。 发酵设备必须有可以控制温度的设计,以便根据发酵设备必须有可以控制温
8、度的设计,以便根据发酵情况即使调节温度的升降。发酵情况即使调节温度的升降。 pH pH的变化与控制的变化与控制 pH pH的变化的变化 微生物对生长最适微生物对生长最适pHpH有不同的要求。有不同的要求。 不同的发酵阶段往往最适不同的发酵阶段往往最适pHpH也不同。也不同。 外界条件变化剧烈时,菌体本身失去调节能力,外界条件变化剧烈时,菌体本身失去调节能力,培养基的培养基的pHpH就会产生波动。就会产生波动。 主要影响因素有:培养基配比、发酵条件、菌种主要影响因素有:培养基配比、发酵条件、菌种特性等。特性等。 pH pH的调节的调节 调整培养基配方调整培养基配方 通过补料调节各发酵阶段所需的通
9、过补料调节各发酵阶段所需的pHpH。 溶解氧与控制溶解氧与控制 微生物对氧的要求微生物对氧的要求 各级微生物对氧的要求差别很大。各级微生物对氧的要求差别很大。 微生物生物氧化是在生物体内进行的,只能利用微生物生物氧化是在生物体内进行的,只能利用溶解在液体中的氧,或者叫溶解氧。溶解在液体中的氧,或者叫溶解氧。 氧难溶于水,随着温度升高,溶解度下降。氧难溶于水,随着温度升高,溶解度下降。 微生物对氧的要求主要取决于:微生物对氧的要求主要取决于: 生产菌种,菌体浓度,菌龄,培养基等。生产菌种,菌体浓度,菌龄,培养基等。 供氧操作供氧操作 搅拌,通风与风速,布风,培养液的物理性状(搅拌,通风与风速,布
10、风,培养液的物理性状(黏稠度、浓度、表面张力黏稠度、浓度、表面张力),),液柱高度等。液柱高度等。 中间补料中间补料 作用作用 发酵的中后期,由于养料快要消耗完毕,代谢产发酵的中后期,由于养料快要消耗完毕,代谢产物增多,菌体衰老自溶,发酵力就逐渐减低。物增多,菌体衰老自溶,发酵力就逐渐减低。 中间补料可以延长发酵产物的分泌期,推迟菌体中间补料可以延长发酵产物的分泌期,推迟菌体自溶期,维持较高的发酵产物增长幅度,并增加发酵自溶期,维持较高的发酵产物增长幅度,并增加发酵液的总体积。液的总体积。 补料内容补料内容 补充碳源,如葡萄糖、淀粉、糊精等。补充碳源,如葡萄糖、淀粉、糊精等。 补充氮源,如玉米
11、浆、尿素、硫酸铵等。补充氮源,如玉米浆、尿素、硫酸铵等。 补充无机盐,如磷酸盐、碳酸钙、氯化钙等。补充无机盐,如磷酸盐、碳酸钙、氯化钙等。 补全料和补水。补全料和补水。染菌与控制染菌与控制 发酵过程染菌是很严重的问题,主要的原发酵过程染菌是很严重的问题,主要的原因有菌种带菌,设备渗漏,空气系统带菌等。因有菌种带菌,设备渗漏,空气系统带菌等。原因多种不尽相同。原因多种不尽相同。 要注意环境卫生;车间设计要合理;消毒要注意环境卫生;车间设计要合理;消毒方法要适当;利用发酵条件控制杂菌生长。方法要适当;利用发酵条件控制杂菌生长。 6.2 6.2 酱油生产技术酱油生产技术6.2.1 6.2.1 概述
12、酱油是一种营养价值丰富、以粮食作物为原料酱油是一种营养价值丰富、以粮食作物为原料加加工制成的发酵调味品。工制成的发酵调味品。 每每l00mLl00mL酱油中含可溶性蛋白质、多肽、氨基酸酱油中含可溶性蛋白质、多肽、氨基酸达达7.57.510g10g,含糖分,含糖分2g2g以上,此外,还含有较丰富以上,此外,还含有较丰富的的维生素、磷脂、有机酸以及钙、磷、铁等无机盐,维生素、磷脂、有机酸以及钙、磷、铁等无机盐,是是五味调和、色香味俱佳的调味品。五味调和、色香味俱佳的调味品。 我国酱油酿造有悠久的历史,现代酱油生产在我国酱油酿造有悠久的历史,现代酱油生产在继继承传统工艺优点的基础上,在原料、工艺、设
13、备、承传统工艺优点的基础上,在原料、工艺、设备、菌菌种等方面进行了很多改进,生产能力有了很大的提种等方面进行了很多改进,生产能力有了很大的提高,品种也日益丰富。高,品种也日益丰富。 酱油的分类酱油的分类 按生产工艺划分按生产工艺划分 酿造酱油酿造酱油:以大豆和或脱脂大豆、小麦和或以大豆和或脱脂大豆、小麦和或麸皮为原料,经微生物发酵制成的具有特殊色、香、麸皮为原料,经微生物发酵制成的具有特殊色、香、 味的液体调味品。味的液体调味品。 配制酱油配制酱油:配制酱油是以酿造酱油为主体,与酸:配制酱油是以酿造酱油为主体,与酸水解植物蛋白调味液、食品添加剂等配制成的液体水解植物蛋白调味液、食品添加剂等配制
14、成的液体调味品。调味品。 按按发酵工艺发酵工艺的类型来区分。的类型来区分。 将成曲加入多量盐水,使呈浓稠的半流动状将成曲加入多量盐水,使呈浓稠的半流动状态的混合物称为态的混合物称为酱醪酱醪; 将成曲拌加少量盐水,使呈不流动状态的混将成曲拌加少量盐水,使呈不流动状态的混合物,称为合物,称为酱醅酱醅。 按醪及醅状态的不同可分为按醪及醅状态的不同可分为稀醪发酵、固稀稀醪发酵、固稀发酵、固态发酵。发酵、固态发酵。 按加盐多少的不同可分为按加盐多少的不同可分为有盐发酵、无盐发有盐发酵、无盐发酵。酵。 按发酵加温状况可分为按发酵加温状况可分为常温发酵及保温发酵常温发酵及保温发酵 . .2 .2 酱油生产方
15、法酱油生产方法 稀醪发酵稀醪发酵 固稀发酵固稀发酵固态发酵固态发酵 稀醪发酵稀醪发酵 是指原料制曲后,在成曲内一次性加入相当是指原料制曲后,在成曲内一次性加入相当成品重量约成品重量约250%250%的盐水,使之成为流动状态的酱的盐水,使之成为流动状态的酱醪而进行发酵的方法。醪而进行发酵的方法。 一般有一般有常温发酵常温发酵和和保温发酵保温发酵两种。常温发酵两种。常温发酵生产周期长,一般长达半年以上;保温发酵的酱生产周期长,一般长达半年以上;保温发酵的酱醪温度保持在醪温度保持在42424545,2 2个月左右可完成发酵个月左右可完成发酵。 特点特点:是酱醪稀薄,便于保温、搅拌和输送:是酱醪稀薄,
16、便于保温、搅拌和输送适合于机械化生产,而且酱油滋味鲜美,酱香和适合于机械化生产,而且酱油滋味鲜美,酱香和酯香醇厚,色泽较淡。但生产周期长,设备利用酯香醇厚,色泽较淡。但生产周期长,设备利用率低,压榨工序繁杂,劳动强度高率低,压榨工序繁杂,劳动强度高。 固稀发酵固稀发酵 即先固态后稀醪,二者分阶段性结合起来,即先固态后稀醪,二者分阶段性结合起来,而且蛋白质原料与淀粉质原料分开制曲,高低温分而且蛋白质原料与淀粉质原料分开制曲,高低温分开制醅及制醪发酵。一般固态发酵温度保持在开制醅及制醪发酵。一般固态发酵温度保持在40 40 5050,然后再加入一定数量的盐水,进行稀醪,然后再加入一定数量的盐水,进
17、行稀醪发酵温度保持在发酵温度保持在30304040。 特点特点:吸取了二种发酵各自的优点,先固可:吸取了二种发酵各自的优点,先固可促使蛋白质及淀粉先充分水解,后稀可使醇类、酸促使蛋白质及淀粉先充分水解,后稀可使醇类、酸类及酯类发酵合成风味浓郁、醇厚的产品。但生产类及酯类发酵合成风味浓郁、醇厚的产品。但生产工艺复杂,劳动强度大,周期较长。工艺复杂,劳动强度大,周期较长。 固态发酵固态发酵 可分为固态无盐发酵和固态低盐发酵。可分为固态无盐发酵和固态低盐发酵。 固态低盐发酵是在成曲中拌入一定的盐水而固态低盐发酵是在成曲中拌入一定的盐水而进行保温发酵。其特点是操作方便,不需要特殊进行保温发酵。其特点是
18、操作方便,不需要特殊设备,生产周期大约设备,生产周期大约15d15d。成品色泽浓润、滋味。成品色泽浓润、滋味鲜美、后味浓厚。鲜美、后味浓厚。 固态无盐发酵排除了食盐对酶活力的抑制作固态无盐发酵排除了食盐对酶活力的抑制作用,生产周期较短,仅用,生产周期较短,仅56h56h,设备利用率较高;,设备利用率较高;而且用浸出法代替压榨,节省压榨设备。但由于而且用浸出法代替压榨,节省压榨设备。但由于是采用高温发酵,成品酱油风味较差,缺乏酱香是采用高温发酵,成品酱油风味较差,缺乏酱香气,生产过程中的温度和卫生条件要求较高。气,生产过程中的温度和卫生条件要求较高。 固态低盐发酵法的工艺流程固态低盐发酵法的工艺
19、流程 水水 菌种菌种种曲种曲 成曲拌盐水成曲拌盐水 原料原料润水润水蒸煮蒸煮冷却冷却接种接种通风制曲通风制曲成曲拌盐水成曲拌盐水入池发酵入池发酵成熟酱醅浸出淋油成熟酱醅浸出淋油生酱油生酱油加热加热调配调配 二油或三油二油或三油 澄清澄清检验质量检验质量成品成品. .2 .2 固态低盐发酵酱油生产固态低盐发酵酱油生产 原料及处理原料及处理 1) 1) 原料原料 酿造酱油所需的原料有蛋白质原料、淀粉质原料、酿造酱油所需的原料有蛋白质原料、淀粉质原料、食盐、水及一些辅料。食盐、水及一些辅料。大豆大豆豆粕豆粕麸皮麸皮小麦小麦 蛋白质原料蛋白质原料 酱油酿造过程中利用微生物产生的蛋白酶的作酱油酿造过程中
20、利用微生物产生的蛋白酶的作用,将原料中的蛋白质水解成多肽、氨基酸,成为用,将原料中的蛋白质水解成多肽、氨基酸,成为酱油的营养成分以及鲜味来源。另外,部分氨基酸酱油的营养成分以及鲜味来源。另外,部分氨基酸的进一步反应与酱油香气的形成、色素的生成有的进一步反应与酱油香气的形成、色素的生成有直接的关系。因此,蛋白质原料对酱油色、香、味直接的关系。因此,蛋白质原料对酱油色、香、味体的形成非常重要,是酱油生产的主要原料。体的形成非常重要,是酱油生产的主要原料。 酱油酿造一般选择大豆、脱脂大豆作为蛋白质酱油酿造一般选择大豆、脱脂大豆作为蛋白质原料,也可以选用其他蛋白质含量高的代用原料如原料,也可以选用其他
21、蛋白质含量高的代用原料如豌豆、蚕豆。大豆里的脂肪对酱油生产作用不大,豌豆、蚕豆。大豆里的脂肪对酱油生产作用不大,为合理利用粮油资源,节约油脂,目前多以豆粕和为合理利用粮油资源,节约油脂,目前多以豆粕和豆饼作为主要的蛋白质原料来使用。豆饼作为主要的蛋白质原料来使用。 淀粉质原料淀粉质原料 生产酱油用的淀粉质原料,传统是以面粉和生产酱油用的淀粉质原料,传统是以面粉和小麦为主,现在多改用麸皮。小麦为主,现在多改用麸皮。 麸皮质地疏松、体轻、表面积大,富含淀粉、麸皮质地疏松、体轻、表面积大,富含淀粉、蛋白质、维生素和钙、铁等营养成分,能促进米曲蛋白质、维生素和钙、铁等营养成分,能促进米曲霉生长。麸皮中
22、多缩戊糖含量高达霉生长。麸皮中多缩戊糖含量高达20%20%30%30%,与蛋,与蛋白质的水解物氨基酸相结合而产生酱油色素。麸皮白质的水解物氨基酸相结合而产生酱油色素。麸皮资源丰富,价格低廉,使用方便。资源丰富,价格低廉,使用方便。 生产中也有选用地瓜、玉米、碎米、大麦等作生产中也有选用地瓜、玉米、碎米、大麦等作为淀粉质原料。为淀粉质原料。 食盐食盐 是酱油生产的重要原料之一,它使酱油具是酱油生产的重要原料之一,它使酱油具有适当的咸味,并与氨基酸共同给有适当的咸味,并与氨基酸共同给 予酱油鲜味予酱油鲜味,起到调味且抑制杂菌的作用。,起到调味且抑制杂菌的作用。 水水 酱油生产用水需符合食用标准,凡
23、可饮用酱油生产用水需符合食用标准,凡可饮用的自来水、深井水、清洁的河水、江水等均可的自来水、深井水、清洁的河水、江水等均可使用但必须注意水中不可含有过多的铁,否则使用但必须注意水中不可含有过多的铁,否则会影响酱油的香气和风味会影响酱油的香气和风味。 2) 2) 原料处理原料处理 原料的种类不同,所采取的处理工艺也有区别。原料的种类不同,所采取的处理工艺也有区别。 破碎破碎 通过机械作用将原料粉碎成为小颗粒或粉末状。通过机械作用将原料粉碎成为小颗粒或粉末状。 豆饼颗粒过大,不容易吸足水分,因而不能蒸熟,影豆饼颗粒过大,不容易吸足水分,因而不能蒸熟,影响制曲时菌丝繁殖,减少了曲霉繁殖的总面积和酶的
24、分泌响制曲时菌丝繁殖,减少了曲霉繁殖的总面积和酶的分泌量。量。 如果粗细颗粒相差悬殊,会使吸水及蒸煮程度不一如果粗细颗粒相差悬殊,会使吸水及蒸煮程度不一致,影响蛋白质的变性程度和原料利用率,因此需将豆饼致,影响蛋白质的变性程度和原料利用率,因此需将豆饼轧碎,并通过筛孔直径为轧碎,并通过筛孔直径为9mm9mm的筛子。的筛子。 原料细度要适当,如果原料过细,辅料比例又少,润原料细度要适当,如果原料过细,辅料比例又少,润水时易结块,制曲时通风不畅,发酵时酱醅发粘,淋油困水时易结块,制曲时通风不畅,发酵时酱醅发粘,淋油困难,影响酱油的质量和原料利用率。难,影响酱油的质量和原料利用率。 润水润水 润水就
25、是向原料内加入一定量的水分,并经过润水就是向原料内加入一定量的水分,并经过一一定时间均匀而完全的吸收,其目的是利于蛋白质在定时间均匀而完全的吸收,其目的是利于蛋白质在蒸蒸料时迅速达到适当变性,使淀粉充分糊化,以便溶料时迅速达到适当变性,使淀粉充分糊化,以便溶出出米曲霉所要的营养成分,使米曲霉生长、繁殖得到米曲霉所要的营养成分,使米曲霉生长、繁殖得到必必需的水分。需的水分。 常用的原料配比为豆饼常用的原料配比为豆饼60%60%67%67%,麸皮,麸皮30% 30% 40%40%,加水量为豆饼重量的,加水量为豆饼重量的80% 80% 100%100%。应随气温。应随气温高高低调节用水量,气温高则用
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