專利名稱：液氮深冷造粒乳酸菌直投式發酵劑的制備工藝及專用設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及液氮深冷造粒乳酸菌直投式發酵劑的制備工藝及專用設備。
背景技術：
我國乳酸菌發酵食品市場發展迅猛，目前產業規模已經超過200億元人民幣，產量突破160萬噸，發酵乳制品產銷量年增長速度更是超過25%。直投式發酵劑(DVS)以其高濃度、高活力以及穩定的產香性、產粘性及產酸性等生產性能而備受發酵乳制品生廠商的青睞。然而，即便是常規酸乳直投式發酵劑(包含保加利亞乳桿菌(Lactobacillus bulgaricus)和嗜熱鏈球菌(Streptococcus thermophilus),也幾乎完全被國外企業所壟斷，如丹麥的丹尼斯克公司、科漢森公司、荷蘭的DSM公司等。現有技術中，發酵劑領域以及乳酸菌發酵食品領域的最新研究熱點是具有特定功能的新型益生菌發酵劑和發酵食品。國內對自主知識產權菌株的選育工作起步于上世紀八、九十年代，由我國科研機構篩選并研究比較透徹的知名菌株有光明乳業股份有限公司的具降高血壓功能的干酪乳桿菌Lactobacillus casei LC2ff(EP 1642963B1)、降血脂功能的干酪乳桿菌Lactobacillus casei BD-II (US 7270994)、降血清膽固醇功能的植物乳桿菌 Lactobacillusplantarum ST-III (CN200410066891. 7，CN03116377. 7)、內蒙古農業大學的干酪乳桿菌Lactobacillus casei Zhang等。盡管上述菌種目前均處于研究和小規模產業化階段，距離大規模的產業化應用尚需進行的工業化制備工藝研究和應用推廣，但是為我國具有自主知識產權的、適合中國人群生理特性乳酸菌產品的產業化提供了極大的發展基礎。根據乳酸菌發酵劑的形態及生產方法，可將發酵劑分為液體發酵劑、真空冷凍干燥發酵劑兩種類型。(I)液體發酵劑即傳代型發酵劑，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。主要弊端是活菌含量低(IO7 108cfu/g)，接種量大 (2 3%)保藏期短(4°C，1 2d);并且還存在生產工序多、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。該種發酵劑在發酵食品行業基本屬于淘汰類型。(2)真空冷凍干燥發酵劑，系乳酸菌經液體增殖培養，濃縮分離，之后與保護劑混溶，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，可直投式使用，是當今發酵劑的主要產品形式。但是，由于在凍干過程中產生損傷，且能耗較大等因素，凍干菌粉菌株存在復活時間較長和成本較高的弊端。其中，冷凍濃縮發酵劑制備過程中涉及的菌體濃縮技術是制備高活力乳酸菌發酵劑極其關鍵的中間工藝環節，其目的不僅要將菌體與培養液分離，而且要求在保持菌體活性的前提下，獲得較高的濃縮倍數和菌體收得率。目前，用于濃縮菌體的方法主要是離心分離法，根據所采用的離心機工作原理的差異分為固體保留式和自清式。固體保留式離心方式的菌體損失率一般在10%以上，由于菌體經受離心剪切作用時間較長，造成菌體的死亡率較高；自清式離心方式，濃縮菌體以固體時間間隔排出離心機外，遭受的離心剪切力較小，但是菌體的濃縮倍率不高，一般在10 30倍之間。現有直投式酸奶發酵劑的現狀各種問題亟待解決。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是為了克服現有技術中真空冷凍干燥發酵劑制備過程中離心收集菌體損失率和死亡率較高,真空冷凍干燥過程中能耗高、制備時間長,菌株損傷較為嚴重和復活時間長等的缺陷，而提供了一種菌種活力高，活菌數高，活力恢復時間短的液氮深冷造粒乳酸菌直投式發酵劑的制備工藝及專用設備。本發明提供一種乳酸菌直投式發酵劑的制備工藝包括如下步驟(I)將乳酸菌發酵液離心收集菌體，將收集的菌體重懸至軟水中洗滌，之后再離心收集菌體；其中，所述的離心的條件為IOOOg 5000g, IOmin 30min ；(2)將步驟⑴收集的菌體重懸至含有凍干保護劑和物質X的水溶液中，所述的物質X為脫脂乳或乳清蛋白；(3)將步驟(2)重懸得到的菌體溶液以液滴形式噴淋至液氮中造粒，之后收集固體顆粒產品，即可。下面，進一步本發明乳酸菌直投式發酵劑的制備工藝進行詳細介紹(I)將乳酸菌發酵液離心收集菌體，將收集的菌體重懸至軟水中洗滌，之后再離心收集菌體；其中，所述的離心的條件為IOOOg 5000g, IOmin 30min。本發明中，所述的乳酸菌的菌株可為本領域常規使用的菌株，較佳的為嗜熱鏈球菌 Streptococcus thermophilus、保加利亞乳桿菌 Lactobacillus bulgaricus、嗜酸乳桿菌 Lactobacillus acidophilus、干釀乳桿菌 Lactobacillus casei 或植物乳桿菌 Lactobacillus plantarum ;更佳的為干酪乳桿菌 Lactobacillus casei LC2W 菌株(CGMCC No. 0828)、干酪乳桿菌 Lactobacillus casei BD-II 菌株(CGMCC No. 0825)或者植物乳桿菌 Lactobacillus plantarum ST-III 菌株(CGMCC No. 0847) 本發明中，所述的乳酸菌發酵液為本領域常規使用制備冷凍濃縮發酵劑使用的乳酸菌發酵液，一般由乳酸菌菌株經過2 3次擴培獲得。本發明中，所述的擴培為本領域常規操作，一般在發酵罐中，在按常規滅菌的乳酸菌培養基或脫脂乳中進行充氮厭氧培養，條件較佳的為菌株接種量為1% 5%，發酵溫度30°C 45°C，發酵時間6h 24h ;更佳的為接種量為2% 3%，發酵溫度32°C 44°C， 發酵時間8h 16h。其中，所述的乳酸菌培養基的種類、含量具體使用和pH值，本領域技術人員均知道根據使用的乳酸菌菌種而相應調整，如嗜熱鏈球菌Streptococcus thermophilus 使用M17培養基pH恒定在6. 5、保加利亞乳桿菌Lactobacillus bulgaricus、嗜酸乳桿菌 Lactobacillus acidophilus、干酪乳桿菌 Lactobacillus casei 或植物乳桿菌 Lactobacillus plantarum 均使用 MRS 培養基等等。本發明中，所述的離心的設備為本領域常規使用，較佳的為固體保留式離心機或自清式離心機，更佳的為采用自清式離心機。
本發明中，所述的離心的條件較佳的為1500g 5000離心IOmin 20min，更佳的為 2000g 3500g 離心 IOmin 15min。本發明中，所述的軟水為本領域常規所說的軟水，較佳的為有機物含量< 8mg/ kg,污染物指數< 3, 二氧化娃< 5mg/kg,#< O. 5mg/kg3li< O. 5mg/kg。所述的洗漆的次數為本領域常規操作，較佳的為I 3次，更佳的為I 2次。所述的軟水中洗滌的軟水體積為本領域常規，較佳的為乳酸菌發酵液體積的1/10 1/40。(2)將步驟(I)收集的菌體重懸至含有凍干保護劑和物質X的水溶液中，所述的物質X為脫脂乳或乳清蛋白。本發明中，所述的凍干保護劑為本領域常規的乳酸菌常規保護劑，較佳的為乳糖、 蔗糖和海藻糖的一種或多種。所述的凍干保護劑的含量按本領域常規使用，較佳的為O 8%,百分比為凍干保護劑占含有凍干保護劑和物質X的水溶液總量的質量百分比。本發明中，所述的脫脂乳為本領域常規使用的脫脂乳。所述的脫脂乳的含量為本領域常規使用，較佳的為8 % 16 %，百分比為脫脂乳占含有凍干保護劑和物質X的水溶液總量的質量百分比。本發明中，所述的乳清蛋白為本領域常規使用的乳清蛋白。所述的乳清蛋白的含量為本領域常規使用，較佳的為8% 16%，百分比為乳清蛋白占含有凍干保護劑和物質X 的水溶液總量的質量百分比。本發明中，所述的乳酸菌培養基的種類具體使用，如前所述，本領域技術人員均知道根據使用的乳酸菌菌種而相應調整。(3)將步驟⑵重懸得到的菌體溶液以液滴形式噴淋至液氮中造粒，之后收集固體顆粒產品，即可。本發明中，所述的步驟⑵重懸得到的菌體中的菌體濃度較佳的為I. 2X IO10Cfu/ mL 9. 9X 1012cfu/mL。本發明中，所述的以液滴形式噴淋的液滴大小較佳的為I 10mm，更佳的為I 6mm,進一步更佳的為3 6_。所述的以液滴形式噴淋的流量較佳的為I 25L/min。本發明中，所述的液氮中造粒的溫度一般為_196°C。本發明中，所述的收集固體顆粒產品之后存儲入庫。所述的存儲入庫為本領域常規，一般將液氮深冷造粒乳酸菌直投式發酵劑顆粒置于-40 _80°C的冷柜中儲存即可。本發明中，所述的以液滴形式噴淋至液氮中造粒的設備較佳的為液氮深冷造粒設備;所述液氮深冷造粒設備包括一頂部設有一液體噴淋裝置的密封腔體；在所述密封腔體內設有一顆粒導流槽和一傳輸帶，所述顆粒導流槽包括一第一端部和一第二端部，其中所述第一端部位于所述液體噴淋裝置的下方；所述傳輸帶位于所述第二端部的下方，用于將所述第二端部傳來的顆粒輸出；所述液氮深冷造粒設備還包括一液氮輸送裝置，用于將液氮輸送至所述顆粒導流槽的第一端部。本發明中，所述的液氮深冷造粒設備，較佳地，所述密封腔體內還設有一液氮回收裝置，所述液氮回收裝置與所述液氮輸送裝置連通。本發明中，所述的液氮深冷造粒設備，較佳地，所述液氮回收裝置包括一設置在所述傳輸帶下方的液氮回收導流槽，用于傳輸未氣化的液氮；及一設置在所述液氮回收導流槽下方的液氮緩存罐，用于儲存未氣化的液氮。本發明中，所述的液氮深冷造粒設備，較佳地，所述液氮輸送裝置包括一將液氮輸送至所述顆粒導流槽的第一端部的液氮泵，且所述液氮緩存罐與所述液氮泵連通。本發明中，所述的液氮深冷造粒設備，較佳地，所述密封腔體設有真空保溫夾層， 頂部還包括一出氣管路。本發明中，所述的液氮深冷造粒設備，較佳地，所述液體噴淋設備包括多個噴嘴， 所述噴嘴直徑為I IOmm,噴嘴排列方式采用正三角形排列。本發明中，所述的液氮深冷造粒設備，較佳地，所述顆粒導流槽長度為500 10000mm，寬度W為100 1000mm，高度H為100 400_，底板傾角Θ為I。 30°。本發明中，所述的液氮深冷造粒設備，較佳地，所述液氮回收導流槽長度為500 10000mm,寬度W，為100 1000mm，高度H’為100 400mm，底板傾角Θ ’為I。 30。。本發明中，所述的液氮深冷造粒設備，較佳地，所述傳輸帶采用穩定工作溫度范圍為-196°C 380°C的食品級鐵氟龍輸送帶。本發明中，所述的液氮深冷造粒設備，較佳地，所述傳輸帶的輸出端還與一顆粒包裝機匹配。本發明還提供如前所述的液氮深冷造粒設備。本發明所用試劑和原料除特殊說明外均市售可得。在符合本領域常識的基礎上，本發明中上述的各技術特征的優選條件可以任意組合得到本發明較佳實例。本發明的積極進步效果在于本發明的液氮深冷造粒乳酸菌直投式發酵劑的制備工藝可廣泛用于發酵乳、蔬菜及飼料等行業，制備液氮深冷造粒乳酸菌直投式發酵劑，具有制備工藝簡單、能耗低、成本低等優勢。本發明液氮深冷造粒設備結構簡單，生產率高。制得液氮深冷造粒乳酸菌直投式發酵劑菌種活力高，存活率可達90 %以上，遠高于真空冷凍干燥制備的發酵劑50 %存活率，活菌數可達I. 2 X 1010cfu/mL 9. 9 X 1012cfu/mL,且發酵劑活力恢復較真空冷凍干燥制備的發酵劑的活力恢復時間2. Oh 2. 5h短O. 5h I. Oh。


圖I為本發明一個具體設備實施例中液氮深冷造粒設備的結構示意圖。圖2為圖I中液體噴淋設備的放大示意圖。 圖3為圖2所示液體噴淋設備的仰視圖。圖4為圖I中顆粒導流槽的結構示意圖。圖5為圖I中液氮回收導流槽的結構示意圖。圖6為本發明實施例I的液氮深冷造粒乳酸菌直投式發酵劑的制備工藝流程示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。
下述實施例中，百分比均為質量百分比。所用原料的來源和設備的名稱規格為脫脂乳粉新西蘭恒天然集團；乳酸菌培養基德國Merck公司；實施例中，未注明具體條件的實驗方法，均按照常規操作條件，或按照制造廠商所建議的操作條件。設備實施例圖I是本發明液氮深冷造粒設備的一個實施例的結構示意圖。在該實施例中，液氮深冷造粒設備包括頂部設有液體噴淋裝置10的密封腔體 30。液體噴淋裝置10的結構如圖2和圖3所示，噴淋口采用圓形設計，根據產能設計其直徑范圍可以為50 500mm，可通過螺口、螺母對接的方法實現其與管路連接，方便拆洗。噴淋口設置多個噴嘴12，根據所需乳酸菌液氮深冷發酵劑顆粒的需求，噴嘴12直徑可以為I 10mm。噴嘴排列方式采用正三角形排列，比正方形排列更為緊湊，相同面積比正方形多排 10%左右。本領域的技術人員可以理解，噴淋口也可以根據要求采用方形或其它形狀的設計。在密封腔體30內設有顆粒導流槽70和傳輸帶40，顆粒導流槽70包括第一端部和第二端部，其中所述第一端部位于液體噴淋裝置10的下方；傳輸帶40位于所述第二端部的下方，用于將所述第二端部傳來的顆粒輸出。其中，顆粒導流槽70與水平面形成傾角Θ，在具體實施例中，顆粒導流槽長度可以為500 IOOOCtam,寬度可以為100 IOOCtam,高度可以為100 40Ctam,底板傾角Θ可以為1° 30° (如圖4所示)。在一個較佳實施例中，傳輸帶40采用穩定工作溫度范圍為-196°C 380°C的食品級鐵氟龍輸送帶，傳輸帶40的輸出端還與一顆粒包裝機60匹配， 顆粒50從傳輸帶40落入包裝機60進行包裝。液氮深冷造粒設備還包括液氮輸送裝置80，用于將液氮輸送至所述顆粒導流槽的第一端部；液氮輸送裝置80包括將液氮輸送至顆粒導流槽70的第一端部的液氮泵81。其中，液氮輸送裝置80可外部連接液氮存儲裝置來提供液氮源。在一較佳實施例中，密封腔體30內還設有液氮回收裝置90，液氮回收裝置90與所述液氮輸送裝置80連通。液氮回收裝置90包括設置在傳輸帶40下方的液氮回收導流槽91，用于傳輸未氣化的液氮；及設置在液氮回收導流槽91下方的液氮緩存罐92，用于儲存未氣化的液氮。此時，液氮緩存罐92與液氮泵81連通。在優選實施例中，液氮回收導流槽91的長度可以為500 10000mm，寬度可以為100 1000mm，高度可以為100 400mm， 底板傾角Η可以為1° 30° (如圖5所示)。另外,傳輸帶40靠近液氮回收導流槽91 的這一端可以略向下傾斜，便于未氣化的液氮流向液氮回收導流槽91。在一個優選實施例中，密封腔體30設有真空保溫夾層，頂部還包括一出氣管路 20，出氣管路20用于排出氣體。液氮深冷造粒設備具體使用時，將重懸得到的菌體溶液(濃縮菌懸液)通過液體噴淋設備10迅速以液滴的形式噴入至裝有一定傾角的顆粒導流槽70中，在來自液氮輸送裝置80輸送的液氮作用下瞬間實現乳酸菌的液氮深冷造粒；乳酸菌深冷發酵劑顆粒在液氮流沖擊和重力勢能作用下，順著顆粒導流槽70滑落至傳輸帶40上，由傳輸帶40將成型的液氮深冷造粒乳酸菌直投式發酵劑顆粒傳送至顆粒包裝機60中，進行定量分裝；分裝好的液氮深冷造粒乳酸菌直投式發酵劑顆粒，迅速放置于-40 _80°C的冷柜中儲存。其中， 氣化液氮通過密封腔體頂部的出氣管路20直接排入室外，避免因室內氮氣濃度過高所造成的人身傷害。實施例I液氮深冷造粒乳酸菌直投式發酵劑(嗜熱鏈球菌)本實施例的液氮深冷造粒乳酸菌直投式發酵劑的制備工藝流程示意圖如圖6所示，使用設備實施例公開的設備。制備方法包括下列步驟(I)按廠商所建議的培養條件，將實驗室培養好得到的含有嗜熱鏈球菌 (Streptococcus thermophilus)菌株(來源于丹尼斯克商業化菌株)的M17培養基,按3% 的接種量接種于8L含有12%脫脂乳粉的水溶液體系中，進行第I次擴培，培養溫度45°C， 培養時間8h ;再按2%的接種于392L含有12%脫脂乳粉的水溶液體系中，進行第2次擴培， 培養溫度44°C，培養時間16h，pH恒定在6. 5 ;擴培好的發酵液按2%的接種量接入19600L 含有12%脫脂乳粉的滅菌水溶液中，進行第3次擴培，培養溫度44 °C，培養時間16h，pH恒定在6. 5。培養過程中，發酵罐均充入氮氣，維持厭氧發酵；(2)將步驟⑴的液體采用自清式離心機，進行2000g，IOmin的離心菌體收集，得到的菌體重懸至500L的軟水中并洗滌I次；其中，軟水指標為有機物含量< 8mg/kg，污染物指數 < 3, 二氧化娃< 5mg/kg,#< O. 5mg/kgj|i< O. 5mg/kg ；(3)將步驟(2)的液體采用自清式離心機，進行3500g, 15min的離心,收集菌體；(4)將步驟(3)的菌體重懸至100L的含有8%脫脂奶粉和8%蔗糖的滅菌脫脂乳水溶液中，攪拌均勻；(5)將步驟(4)重懸得到的菌體溶液(濃縮菌懸液)以液滴噴淋的方式噴入_196°C液氮中，液滴大小為3mm，流量為lL/min ；(6)收集發酵劑固體顆粒，采用滅菌鋁箔袋包裝后，迅速放置于-40 _80°C的冷柜中儲存。實施例2液氮深冷造粒乳酸菌直投式發酵劑(保加利亞乳桿菌)本實施例使用設備實施例公開的設備。制備方法包括下列步驟(I)按廠商所建議的培養條件，將實驗室培養好得到的含有保加利亞乳桿菌 (Lactobacillus bulgaricus)菌株(來源于丹尼斯克商業化菌株)的MRS培養基,按5% 的接種量接種于5L含有12%脫脂乳粉的水溶液體系中，進行第I次擴培，培養溫度37°C， 培養時間6h ;再按2 %的接種于245L含有12 %脫脂乳粉的水溶液體系中，進行第2次擴培， 培養溫度37C，培養時間24h ;擴培好的發酵液按5%的接種量接入4750L含有12%脫脂乳粉的滅菌水溶液中，進行第3次擴培，培養溫度37°C，培養時間18h ;擴培過程中，發酵罐均充入氮氣，維持厭氧發酵；(2)將步驟⑴的液體采用固體保留式離心機，進行1000g，30min的離心菌體收集，并重懸至500L的軟水中并洗滌3次；(3)將步驟⑵的液體采用固體保留式離心機,進行5000g，IOmin的離心，收集菌體；
(4)將步驟(3)的菌體重懸至500L的含有16%脫脂奶粉的滅菌水溶液中，攪拌均勻；(5)將步驟(4)重懸得到的菌體溶液(濃縮菌懸液)以液滴噴淋的方式噴入_196°C液氮中，液滴大小為6_，流量為25L/min ；(6)收集發酵劑固體顆粒，采用滅菌鋁箔袋包裝后，迅速放置于-40 _80°C的冷柜中儲存。實施例3液氮深冷造粒乳酸菌直投式發酵劑(干酪乳桿菌)本實施例使用設備實施例公開的設備。制備方法包括下列步驟(I)按光明乳業股份有限公司研究院發酵劑研究部所建議的培養條件，將實驗室培養好得到的含有干酪乳桿菌Lactobacillus casei LC2W菌株(CGMCC No. 0828，光明乳業股份有限公司)的MRS培養基，按3%的接種量接種于IL含有12%脫脂乳粉的水溶液體系中，進行第I次擴培，培養溫度30°C，培養時間8h ;再按4%的接種于24L含有12%脫脂乳粉的水溶液體系中，進行第2次擴培，培養溫度32°C，培養時間16h ;擴培好的發酵液按2% 的接種量接入1225L含有12%脫脂乳粉的滅菌水溶液中，進行第3次擴培，培養溫度32°C， 培養時間16h ;擴培過程中，發酵罐均充入氮氣，維持厭氧發酵；(2)將步驟(I)的液體采用自清式離心機，進行2000g，20min的離心菌體收集，得到的菌體重懸至100L的軟水中并洗滌2次；(3)將步驟⑵的液體采用自清式離心機,進行3000g，15min的離心，收集菌體；(4)將步驟(3)的菌體重懸至100L的含有8%乳清蛋白、3%蔗糖、3%乳糖和2% 海藻糖的滅菌水溶液中，攪拌均勻；(5)將步驟(4)重懸得到的菌體溶液(濃縮菌懸液)以液滴噴淋的方式噴入_196°C液氮中，液滴大小為1_，流量為2L/min ；(6)收集發酵劑固體顆粒，采用滅菌鋁箔袋包裝后，迅速放置于-40 _80°C的冷柜中儲存。實施例4液氮深冷造粒乳酸菌直投式發酵劑(干酪乳桿菌)本實施例使用設備實施例公開的設備。制備方法包括下列步驟(I)按光明乳業股份有限公司研究院發酵劑研究部所建議的培養條件，將實驗室培養好得到的含有干酪乳桿菌Lactobacillus casei BD-II菌株(CGMCC No. 0825，光明乳業股份有限公司)的MRS培養基，按I %的接種量接種于IL含有12%脫脂乳粉的水溶液體系中，進行第I次擴培，培養溫度30°C，培養時間8h ;再按4%的接種于24L含有12%脫脂乳粉的水溶液體系中，進行第2次擴培，培養溫度32°C，培養時間16h ;擴培好的發酵液按2% 的接種量接入1225L含有12%脫脂乳粉的滅菌水溶液中，進行第3次擴培，培養溫度32°C， 培養時間16h ;擴培過程中，發酵罐均充入氮氣，維持厭氧發酵；(2)將步驟(I)的液體采用自清式離心機，進行2000g，20min的離心菌體收集，得到的菌體重懸至100L的軟水中并洗滌2次；(3)將步驟⑵的液體采用自清式離心機,進行3000g，15min的離心，收集菌體；(4)將步驟(3)的菌體重懸至100L的含有16 %乳清蛋白滅菌水溶液中，攪拌均勻；(5)將步驟(4)重懸得到的菌體溶液(濃縮菌懸液)以液滴噴淋的方式噴入_196°C液氮中，液滴大小為10mm，流量為25L/min ；(6)收集發酵劑固體顆粒，采用滅菌鋁箔袋包裝后，迅速放置于-40 _80°C的冷柜中儲存。效果實施例I驗證實施例I、2、3活菌數和菌種存活率菌體計數方式采用平板澆注法，即將濃縮菌懸液或深冷造粒發酵劑用無菌生理鹽水(O. 85%的NaCl溶液)進行1/10的梯度稀釋，至合適稀釋梯度，吸取ImL菌體稀釋液并轉移至無菌平板上，待無菌瓊脂培養基(嗜熱鏈球菌采用M17瓊脂培養基計數，保加利亞乳桿菌和干酪乳桿菌用MRS瓊脂培養基計數)冷卻至45 50°C時，傾倒15 25mL于含有菌體稀釋液的平板上，混勻并靜止冷卻。每個樣品進行3次平行試驗。冷卻、凝固的平板放置于厭氧培養箱中倒置培養(培養溫度和時間依據菌種而定)。培養結束后進行計數。液氮深冷造粒過程中，菌體存活率=N1ZXX 100%。其中，Ntl為濃縮菌懸液中菌體濃度A1為液氮深冷造粒后發酵劑中菌體濃度。濃縮菌懸液和液氮深冷造粒過程中的存活率見表I。表I液氮深冷造粒過程中的乳酸菌存活率試驗
權利要求
1.一種乳酸菌直投式發酵劑的制備工藝，其特征在于其包括如下步驟(I)將乳酸菌發酵液離心收集菌體，將收集的菌體重懸至軟水中洗漆，之后再離心收集菌體；其中，所述的離心的條件為IOOOg 5000g, IOmin 30min ；(2)將步驟(I)收集的菌體重懸至含有凍干保護劑和物質X的水溶液中，所述的物質X 為脫脂乳或乳清蛋白；(3)將步驟(2)重懸得到的菌體溶液以液滴形式噴淋至液氮中造粒，之后收集固體顆粒產品，即可。
2.如權利要求I所述的制備工藝，其特征在于步驟(I)中，所述的乳酸菌的菌株為嗜熱鏈球菌 Streptococcus thermophilus、保加利亞乳桿菌 Lactobacillus bulgaricus、嗜酸乳桿菌Lactobacillus acidophilus、干釀乳桿菌Lactobacillus casei或植物乳桿菌 Lactobacillus pi ant arum ;較佳的為干釀乳桿菌 Lactobacillus casei LC2W 菌株、干釀乳桿菌 Lactobaci I Ius casei BD-II 菌株或者植物乳桿菌 Lactobaci I Ius pi ant arum ST-III 菌株。
3.如權利要求I所述的制備工藝，其特征在于步驟(I)中，所述的乳酸菌發酵液由乳酸菌的菌株經過2 3次擴培獲得；所述的擴培為在發酵罐中，在按常規滅菌的乳酸菌培養基或脫脂乳中進行充氮厭氧培養，條件為菌株接種量為I % 5%，發酵溫度30°C 45°C， 發酵時間6h 24h ;較佳的為接種量為2% 3%，發酵溫度32°C 44°C，發酵時間8h 16h。
4.如權利要求I所述的制備工藝，其特征在于步驟(I)中，所述的離心的設備為固體保留式離心機或自清式離心機；所述的離心的條件為1500g 5000離心IOmin 20min, 較佳的為2000g 3500g離心IOmin 15min。
5.如權利要求I所述的制備工藝，其特征在于步驟(I)中，所述的軟水為有機物含量< 8mg/kg,污染物指數< 3, 二氧化娃< 5mg/kg,#< 0. 5mg/kg3|J< 0. 5mg/kg ;所述的洗滌的次數為I 3次，較佳的為I 2次；所述的軟水中洗滌的軟水體積為乳酸菌發酵液體積的1/10 1/40。
6.如權利要求I所述的制備工藝，其特征在于步驟(2)中，所述的凍干保護劑為乳糖、蔗糖和海藻糖的一種或多種；所述的凍干保護劑的含量為0 8%，所述的脫脂乳的含量為8% 16%，所述的乳清蛋白的含量為8% 16%，百分比為各成分占含有凍干保護劑和物質X的水溶液總量的質量百分比；所述的步驟(2)重懸得到的菌體中的菌體濃度為I.2X1010cfu/mL 9. 9X 1012cfu/mL。
7.如權利要求I所述的制備工藝，其特征在于步驟(3)中，所述的以液滴形式噴淋的液滴大小為I IOmm,較佳的為I 6mm,更佳的為3 6mm ;所述的以液滴形式噴淋的流量為I 25L/min ;所述的液氣中造粒的溫度為-196 C;所述的收集固體顆粒廣品之后存儲入庫，將乳酸菌直投式發酵劑顆粒置于-40 _80°C的冷柜中儲存即可。
8.如權利要求I所述的制備工藝，其特征在于步驟(3)中，所述的以液滴形式噴淋至液氣中造粒的設備為液氣深冷造粒設備；所述液氮深冷造粒設備包括一頂部設有一液體噴淋裝置的密封腔體；在所述密封腔體內設有一顆粒導流槽和一傳輸帶，所述顆粒導流槽包括一第一端部和一第二端部，其中所述第一端部位于所述液體噴淋裝置的下方；所述傳輸帶位于所述第二端部的下方，用于將所述第二端部傳來的顆粒輸出；所述液氮深冷造粒設備還包括一液氮輸送裝置，用于將液氮輸送至所述顆粒導流槽的第一端部。
9.如權利要求8所述的制備工藝，其特征在于所述密封腔體內還設有一液氮回收裝置，所述液氮回收裝置與所述液氮輸送裝置連通。
10.如權利要求9所述的制備工藝，其特征在于所述液氮回收裝置包括一設置在所述傳輸帶下方的液氮回收導流槽，用于傳輸未氣化的液氮；及一設置在所述液氮回收導流槽下方的液氮緩存罐，用于儲存未氣化的液氮； 所述液氮輸送裝置包括一將液氮輸送至所述顆粒導流槽的第一端部的液氮泵，且所述液氮緩存罐與所述液氮泵連通；所述密封腔體設有真空保溫夾層，頂部還包括一出氣管路。
11.如權利要求10所述的制備工藝，其特征在于所述液氮回收導流槽長度為500 10000mm,寬度W，為100 1000mm，高度H，為100 400mm，底板傾角9 ’為1° 30。； 所述傳輸帶采用穩定工作溫度范圍為_196°C 380°C的食品級鐵氟龍輸送帶；所述傳輸帶的輸出端還與一顆粒包裝機匹配。
12.如權利要求8所述的制備工藝，其特征在于所述液體噴淋設備包括多個噴嘴，所述噴嘴直徑為I 10mm，噴嘴排列方式采用正三角形排列；所述顆粒導流槽長度為500 10000mm，寬度W為100 1000mm，高度H為100 400_，底板傾角0為I。 30。。
13.一種液氮深冷造粒設備，其特征在于所述液氮深冷造粒設備包括一頂部設有一液體噴淋裝置的密封腔體；在所述密封腔體內設有一顆粒導流槽和一傳輸帶，所述顆粒導流槽包括一第一端部和一第二端部，其中所述第一端部位于所述液體噴淋裝置的下方；所述傳輸帶位于所述第二端部的下方，用于將所述第二端部傳來的顆粒輸出；所述液氮深冷造粒設備還包括一液氮輸送裝置，用于將液氮輸送至所述顆粒導流槽的第一端部。
14.如權利要求13所述的液氮深冷造粒設備，其特征在于所述密封腔體內還設有一液氮回收裝置，所述液氮回收裝置與所述液氮輸送裝置連通。
15.如權利要求14所述的液氮深冷造粒設備，其特征在于所述液氮回收裝置包括一設置在所述傳輸帶下方的液氮回收導流槽，用于傳輸未氣化的液氮；及一設置在所述液氮回收導流槽下方的液氮緩存罐，用于儲存未氣化的液氮； 所述液氮輸送裝置包括一將液氮輸送至所述顆粒導流槽的第一端部的液氮泵，且所述液氮緩存罐與所述液氮泵連通；所述密封腔體設有真空保溫夾層，頂部還包括一出氣管路。
16.如權利要求15所述的液氮深冷造粒設備，其特征在于所述液氮回收導流槽長度為500 10000mm，寬度W，為100 1000mm，高度H，為100 400mm，底板傾角9 ’為1° 30° ;所述傳輸帶采用穩定工作溫度范圍為_196°C 380°C的食品級鐵氟龍輸送帶；所述傳輸帶的輸出端還與一顆粒包裝機匹配。
17.如權利要求13所述的液氮深冷造粒設備，其特征在于所述液體噴淋設備包括多個噴嘴，所述噴嘴直徑為I 10mm，噴嘴排列方式采用正三角形排列；所述顆粒導流槽長度為500 10000mm，寬度W為100 1000mm，高度H為100 400mm，底板傾角9為1° 30°。
全文摘要
本發明公開液氮深冷造粒乳酸菌直投式發酵劑制備工藝及設備。該制備工藝包括如下步驟將乳酸菌發酵液離心收集菌體，重懸至軟水中洗滌，之后再離心收集；將收集的菌體重懸至含有凍干保護劑和物質X的水溶液中；將得到的菌體溶液以液滴形式噴淋至液氮中造粒即可。該設備包括一頂部設有一液體噴淋裝置的密封腔體；在所述密封腔體內設有一顆粒導流槽和一傳輸帶，所述顆粒導流槽包括一第一端部和一第二端部，第一端部位于液體噴淋裝置的下方；傳輸帶位于第二端部的下方，用于將第二端部傳來的顆粒輸出；液氮深冷造粒設備還包括一液氮輸送裝置，用于將液氮輸送至所述顆粒導流槽的第一端部。獲得的發酵劑菌種活力高，活菌數高，活力恢復時間短。
文檔編號C12N1/04GK102586152SQ20121005541
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月2日 優先權日2012年3月2日
發明者吳正鈞, 孫克杰, 宋馨, 杭鋒, 王欽博, 穆海菠, 艾連中, 郭本恒, 陳衛 申請人:光明乳業股份有限公司