【精品】PPT课件 大实验七 黄原胶(Xanthan gum)摇瓶发酵
浙科版高中生物选修一3《实验8 果酒和果醋的制作》优质课件(共27张PPT)
酿酒和制醋有关的微生物分别是
酵母菌（真菌）和醋化醋杆菌（细菌）。
制作酒和醋的过程：
在糯米或大米与酒曲混匀后，放在温度较高 的地方，米先变甜，即生成了可溶性糖，这是由于 淀粉酶将淀粉水解成糖。甜度增加后，再放到温度 低的地方保持厌氧条件，酵母就开始工作，使糖变 成酒（厌氧呼吸）。如果时间太长，在有氧条件下 ，醋化醋杆菌就开始作用，将乙醇氧化成乙酸，也 就是变酸生成醋。
紫葡萄 干酵母 葡萄浆 酵母悬液 装瓶、发酵、过滤、沉淀 葡 萄 酒
请回答：1、制作葡萄浆前进行清洗和用 红（紫） 色的高锰酸钾浸泡，制作酵母悬液 时，在干酵母中加入少量温水和极少量蔗糖，待酵母悬液中出现 气泡 即可。 2、装瓶后开始一段时间，发酵瓶中溶解氧的含量变化是 减少 ，发酵过程中，发酵瓶 中酒精的含量变化是 增加 。 3、下列关于装置中有水弯管作用的叙述，错误的是（ A） A隔绝气体出入 B使发酵瓶内外的压强基本平衡 C减少杂菌污染 D有利于发酵瓶中形成缺氧环境 B 4试验中判断发酵完毕的依据是（ ） A发酵瓶中PH值开始下降 B发酵瓶中停止出现气泡 C发酵瓶中酒精浓度高达30% D发酵瓶中酵母菌数量急剧下降 5欲利用葡萄酒制作果醋，发酵瓶中应该加入的菌种是 醋化醋杆菌 ， 该菌种 在 有氧 条件下能将乙醇氧化成乙酸。
乙 甲
棉花
空气
发酵液的出口
丙
醋杆菌是需氧菌，有 乙瓶下口的双孔橡胶塞的 氧条件下将酒精氧化 另一孔插入一直角玻璃管，管 成醋酸 内塞脱脂棉球，不要塞太紧， 甲 用以过滤空气。此管的另一端 要升至锯末之上。 为与后面的发酵 产物区分开 棉花 2、醋酸发酵
空气
发酵液的出口
(1)适量醋化醋杆菌的培养物或醋曲悬 乙 液加入200ml酒-水混合物中混匀，pH 调至7.0后倒入乙瓶，使锯末均匀湿透。 醋化醋杆菌附着在锯末上，此时瓶中 丙 几乎没有游离的液体存在。乙瓶的上 过滤微生物 口通过一个双通活塞与甲瓶的下口相 连。 (2)将水族箱通气泵的出气管与乙瓶上塞有棉花球的玻璃管 相连，通气。
黄原胶
黄原胶概述黄原胶又名汉生胶, 是由野油菜黄单胞杆菌以碳水化合物为主要原料，经发酵工程生产的一种微生物胞外多糖。
它具有独特的流变性, 良好的水溶性、对热及酸碱的稳定性与多种盐类有很好的相容性,作为增稠剂、悬浮剂、乳化剂、稳定剂, 广泛应用于食品、石油、医药等多个行业, 是目前世界上生产规模最大的微生物多糖。
黄原胶是由黄单胞杆菌产生的胞外杂多糖, 具有较高的商业价值, 由于性能优良,功能多样, 应用面广, 已引起国内外对其开发利用的重大关注。
我国化工部“九五”规划, 将实现黄原胶产品生产的产业化, 列为“九五”期间国家优先发展的生物化工技术。
黄原胶生产一．菌种黄原胶发酵的菌种一般采用野油菜黄单胞菌，此外, 菜豆黄单胞菌、锦葵黄单胞菌和胡萝卜黄单胞菌亦可作为发酵菌种。
二．培养基以葡萄糖、蔗糖或淀粉等为碳源, 以蛋白质、鱼粉、豆粉或硝酸盐为氮源, 加磷酸二氢钾，硫酸镁，碳酸钙等无机盐和亚铁离子，镁离子，锌离子等微量元素, 以及生成促进剂谷氨酸、柠檬酸等。
茄子瓶种子培养基：琼脂2.4, 蔗糖1.5, 蛋白冻1.5, 酵母膏0.2, 谷氨酸钠0.24,。
用1mol/L的NaOH调至ph值为7士0.1, 120℃灭菌30min。
摇瓶发酵培养基玉米淀粉3.0, 谷氨酸钠0.2, 玉米浆, 豆粉。
磷酸二氢钾，硫酸亚铁，碳酸钙。
用1mol/L的NaOH调至ph值为7士0.1, 120℃灭菌30min。
三．培养条件茄子瓶(种子)培养:将保存的生产斜面接种于茄子瓶培养基后,, 在恒温生物培养箱内28 ℃培养48H，用30ml灭菌蒸馏水荡洗, 作为摇瓶黄原胶发酵的种子。
摇瓶培养:在300ml的摇瓶中装培养基100ml, 接种量为10%, 在28℃, 160r/min恒温振荡摇瓶培养48h。
四．培养条件和培养基的优化：A．1.1. 碳源类型对黄原胶发酵的影响:蔗糖作培养基碳源最好, 玉米淀粉次之, 葡萄糖最次, 但由于玉米淀粉较蔗糖廉价易得, 工业上应选用玉米淀粉作碳源。
黄原胶的发酵和提取
黄原胶的发酵和提取牛佐朕（组别：周三组指导教师：魏东盛日期：2014.11.19）[摘要]:利用野油菜黄单胞菌（Xanthomonas campestris）可以产生胞外荚膜多糖的性质，通过种子培养基的培养，种子培养基提取液接种到发酵培养基培养72h,并用乙醇提纯制得黄原胶，求得多糖产率，了解微生物多糖在工业上的制法以及用途。
[关键词] 黄原胶，发酵，提纯正文：1.前言：黄原胶应用范围很广，目前世界上食品工业应用占60％，石油及其它工业占40％。
黄原胶在食品工业中是理想的增稠剂、乳化剂、成型剂，在某些苟刻条件下(如pH3— 9，温度80—130℃)，它的性能基本稳定，比明胶、CMC、海藻胶、果胶等优越。
黄原胶另一个大市场是石油工业，黄原胶在增粘、增稠、抗盐、抗污染能力远比其它聚台物强，尤其在海洋、海滩、高卤层和永冻土层钻井，黄原胶用于泥浆处理、完井液和三次采油等方面效果显著，对加快钻井速度、防止油井坍塌、保护油气田、防止井喷、大幅度提高采油率等方面都有明显的作用。
黄原胶在其它行业中也有广大的市场。
用它作为釉浆悬浮剂和粘结剂．被称为陶瓷工业的重大技术革新。
对于具有如此重要作用的黄原胶，我国黄原胶的还存在许多影响和制约因素。
本文着重阐述了黄原胶对于食品的应用、黄原胶的生产工艺及黄原胶生产工艺中影响因素的控制。
多糖是多个单糖分子经脱水缩合形成的结构复杂、高分子量的糖类物质，广泛分布与自然界中。
多糖也出现在微生物中——G+和G-细胞壁的主要成分肽聚糖就是细菌的细胞质合成运送至细胞膜外，构成细胞壁的多糖物质。
黄原胶是用黄单孢菌经微生物发酵制取的生物细胞外粘多糖,具有良好的增粘性、假塑性、耐酸碱性和抗高温性,能耐高浓度盐,具有乳化和均匀悬浮颗粒等性能。
用微生物发酵的方法生产黄原胶在国内外有着广泛的前景,并且越来越引起人们的重视。
2.材料和方法2.1材料2.1.1菌种：野油菜黄单胞菌2.1.2培养基斜面保藏培养基：牛肉膏蛋白胨琼脂斜面。
黄原胶 ppt课件
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二 发酵工艺
黄原胶经过半个世纪的发展精琢，现已较为成熟。它的工业生产方法是采用微生 物发酵来制取。
菌种选取
菌种生长
控制操作条件
半连环式 在间歇式操作的基础上不全部取出反应物， 剩余的部分重新补充新的营养成分，再按间歇式的操作方法 进行操作。
连续式 与间歇操作相比，连续操作可以提高设备利用率 和单位时间的产量，但是由于长时间连续的操作很难保证纯 种培养，故在大规模工业生产应用还存在许多困难。
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产品的分离和提纯
目前，黄原胶的分离提取部分，其工艺路线主要有乙醇沉 淀法，钙盐-乙醇沉淀法，氯化钾-乙醇沉淀法，季铵盐-甲醇 法，直接干燥法，超滤膜脱盐法等6种方法。下面介绍其中 两种。 1)工业乙醇沉淀法
（2）pH值的控制 研究表明生产黄原胶最适宜pH值范围 是7~8。
种龄及接种量的控制。种龄的长短关系到种子活力的强弱， 影响下一次增值的适应期长短，接种量的多少影响种子生长 期的长短。
氧的控制。黄原胶生产中空气速率通常0.5~1.0m3/min， 搅拌转速在500~1000r/min之间。氧的浓度太低会缺氧，太 高会具毒性。
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黄原胶废水的处理 黄原胶废水的显著特点是COD浓度高，一般在
8000左右，温度较高，可生化性较好。由此传统的 厌氧-好氧工艺可以满足需求。
厌氧处理是关键，如果水量不是很大的话，建议 采用IC反应器。该反应器效率较高，培养出颗粒污泥 后运行稳定。好氧处理较为简单。
香菇多糖黄原胶结冷胶PPT课件
业化生产中不能得以应用。 5% 的结冷胶+ 1% 的魔芋胶应用于低脂法兰克福香肠中 , 其感官接受性与高脂法兰克福香肠基本一致, 同时具有理想的货架期, 这样就
可以达到降低产品脂含量的目的。
香菇多糖的制备
一、 香菇的预处理
↓ 二、 香菇多糖的提取
↓ 三、香菇多糖的脱色处理
↓ 四、 香菇多糖中粗蛋白的去除
↓ 五、香菇多糖的分离纯化及纯度鉴定
• 香菇多糖的制备
一、香菇的预处理
但超声功率过大会引起多糖分子的降解，导致多糖性质发生变化。
• 一般用于多糖提取的香菇子实体通常是干 由于香菇的脂肪含量约为干重的 2 %～4 %, 因此一般不考虑脂肪对香菇提取的影响, 但也有研究采用石油醚、乙醇等除去原料中的脂
• 离子交换色谱
• 是通过载体表面带电基团与样品离子和淋 洗离子进行可逆交换、离子偶极作用和离 子吸附,来实现色谱分离。不同多糖尤其是 多糖与蛋白质结合在一起的复合多糖,在一 定pH条件下所带电荷不同,根据各多糖上电 荷的差异来达到分离目的。
• 离子交换柱层析法因为造价昂贵，多在实 验室研究用。
• 超滤法
四、香菇多糖中粗蛋白的去除
•经乙醇沉淀后的粗多糖中蛋白质的含量较 高, 常用 Sevag 法脱除蛋白,。
•将多糖水溶液 1/5 体积加入氯仿, 随之再加 入氯仿体积 1/5 的正丁醇。混合物剧烈振摇 20 min, 离心, 倾出上层清液, 除去中间层变 性蛋白和下层氯仿。
•将 Sevag 法结合酶法去蛋白效率可提高 68 %, 且可以节省大量的试剂和时间
香菇多糖的制备方法
提取工艺操作指导书课件资料
黄原胶黄原胶是一种具有广泛用途的微生物多糖，具有优良的悬浮性、乳化性、流变性、热稳定性，酸、碱稳定性，常被用作悬浮剂、乳化剂、稳定剂、增稠剂。
它的应用涵盖了从食品工业到化学工业的众多领域。
下面简要介绍黄原胶的结构、性能，综述它在食品工业及化学工业中的应用，重点论述它在日用化学工业中的应用。
黄原胶,又称黄胶、汉生胶，是一种自然多糖和重要的生物高聚物，由甘蓝黑腐病野油菜黄单胞菌以碳水化合物为主要原料，经好氧发酵生物工程技术产生的。
1952年由美国农业部伊利诺斯州皮奥里尔北部研究所分离得到的甘蓝黑腐病黄单胞菌，并使甘蓝提取物转化为水溶性的酸性胞外杂多糖而得到。
黄原胶可以溶于冷水和热水中，具有高粘度，高耐酸、碱、盐特性、高耐热稳定性、悬浮性、触变性等，常被用作增稠剂、乳化剂、悬浮剂、稳定剂，具有广阔的市场前景，广泛应用于日用化工、食品、医药、采油、纺织、陶瓷、印染等领域。
1.黄原胶的结构黄原胶分子由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸构成的“五糖重复单元”结构聚合体，分子量在2×106～5×107之间，所含乙酸和丙酮酸的比例取决于菌株和后发酵条件。
黄原胶聚合物骨架结构类似于纤维素，但是黄原胶的独特性质在于每隔一个单元上存在的由甘露糖醋酸盐、终端甘露糖单元以及两者之间的一个葡萄糖醛酸盐组成的三糖侧链。
侧链上的葡萄糖醛酸和丙酮酸群赋予了黄原胶负电荷。
带负电荷的侧链之间以及侧链与聚合物骨架之间的相互作用决定了黄原胶溶液的优良性质。
黄原胶高级结构是侧链和主链间通过氢键维系形成螺旋和多重螺旋。
黄原胶的二级结构是侧链绕主链骨架反向缠绕，通过氢键维系形成棒状双螺旋结构。
黄原胶的三级结构是棒状双螺旋结构间靠微弱的非极性共价键结合形成的螺旋复合体。
在低离子强度或高温溶液中，由于带负电荷侧链间的彼此相互排斥作用，黄原胶链形成一种盘旋结构。
然而即使电解质浓度的少量增加也会减少侧链间的静电排斥，使得侧链和氢键盘绕在聚合物骨架上，聚合物链伸展成为相对僵硬的螺旋状杆。
黄原胶生产与应用研究PPT教案
1.4.1 发酵液除菌体
黄原胶发酵液是复杂的多相系统。发 酵液中除有黄原胶外，还有菌体细胞、尚 未耗尽的各种培养基成分和色素等。 一般地，黄原胶发酵液下游加工可分 为四个阶段：发酵液预处理；固-液分离； 初步纯化；高度纯化；制成成品。
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发酵液预处理、除菌体是下游加工的第 一步，预处理时可先用水稀释，再加硅藻土 过滤除去菌体； 或调pH值6.3-6.9、加热至80-130℃、 时间10-20min杀死菌体，再用中性蛋白酶分 解菌体。
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我国黄原胶生产水平较低，发酵产胶 率一般为2.4%-2.8%，转化率为60%-70%， 发酵时间72-85h。 而国外发酵产胶率可达3.5%以上，转 化率为70%-75%，发酵时间48h。
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当前黄原胶市场行情看好，不少企业正 在新建和扩建黄原胶生产设备。随着黄原胶 产量的不断增加，市场竞争将更加激烈。 黄原胶市场需求的不断增加，也必将 促进生产技术的进步。
除去菌体后可以降低黄原胶产品的总氮含量。
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1.4.2 初步纯化
黄原胶发酵液经预处理除去菌体后，可用超 滤法进行浓缩，提高发酵液中黄原胶的浓度。 通常将发酵液浓缩至黄原胶浓度为6%左右， 再用乙醇沉淀法提取，此法将比直接用乙醇沉淀 提取黄原胶节约3-4倍乙醇。 当然，发酵液经硅藻土过滤后也可直接用乙 醇沉淀法提取，或用盐酸沉淀法提取工业级产品。
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火炬计划作为国家重点攻关项目和重点推广项目， 现被列入《当前国家重点鼓励发展的产业、产品 和技术目录》。
目前生产企业主要有山东淄博中轩集团（10 000t/a）、山东金栗生物制品有限公司（3 000t/a）和山 东福瑞集团（2 000 t/a）等十几家。至2 005年，黄原 胶年生产能力约为3万吨，但实际上许多企业难以达到设 计产量。
第8章 黄原胶
床转速220r/min，培养温度28℃，发酵
72h左右。
发酵结束，产胶能力为20~30g/L，对碳源 的转化率在60%~70%。
② 工业化生产
接种量为5%~8%。由于培养基的高粘度，黄 原胶生产属高需氧量发酵，需大通风量，一 般为1~0.6m3/（m3min)。发酵温度为25~28℃。 碳源的起始浓度一般在2%~5%。 黄原胶发酵培养基的起始pH值一般控制在 6.5~7.0，这有利于初期的细胞生长和后期 的黄原胶合成。
⑤ 超滤脱盐法
本法采用近代分离技术，对高分子的黄原 胶与小分子的无机盐和水进行超滤分离， 将黄原胶发酵液浓缩至2.5%~5%，而无机 盐浓度从10%降低至0.5%~1%，然后再进行 喷雾干燥。本法与直接干燥法相比，产品 质量有所提高，达到工业精制品等级。
⑥ 酶处理-超滤浓缩法
本法用酶处理发酵液，将蛋白质水解， 从而使发酵液变得澄清，简化了离心过 滤这一步工序。本法使用的酶包括碱性 蛋白酶，酸性或中性蛋白酶，或用复合 酶共同进行作用。用酶处理后，不但发 酵液澄清度提高，而且氮含量降低，过 滤性能得到改善，在微孔过滤中过滤速 度可提高3~20倍，成品质量也有提高。
例如南开大学的南开-01菌种所使用的摇 瓶发酵培养基如下：玉米淀粉4%，鱼粉 蛋白胨0.5%，轻质碳酸钙0.3%，自来水 配制，pH7.0。在大罐生产中将鱼粉蛋白 胨改成鱼粉直接配料，其他原料不变。
国外用作黄原胶发酵的碳源多数是葡萄 糖。
4） 发酵 ①摇瓶发酵
摇瓶发酵条件：接种量1%~5%，旋转式摇
第8章
黄 原 胶
Jungbunzlauer是总部设在瑞士的国际性公司
生产基地分布在奥地利，德国，法国和加拿大
黄原胶发酵新工艺的制作方法
黄原胶发酵新工艺的制作方法专利名称黄原胶发酵新工艺的制作方法技术领域本发明涉及一种黄原胶发酵工艺。
2、背景技术黄原胶(Xanthan gum) 是黄单胞杆菌(Xanthomonas campestris) 发酵产生的细胞外酸性杂多糖，也称黄单胞多糖。
早在1958 年，美国Lilly 等人已分离得到一株菜豆黄单胞杆菌，可使淀粉转化为水溶性的粘性多糖。
美国农业部北方地区Peoria 实验室于60 年代初首先用微生物发酵法获得了黄原胶。
1961 年，美国Kelco 公司采用野油菜黄单胞菌NRRLB-1459 开始了黄原胶半工业化生产，主要用于油井的钻井泥浆和采油技术，1963 年正式工业化生产，1969 年，美国FDA 批准黄原胶可用作食品添加剂。
其后欧洲各国相继批准黄原胶在食品工业中应用，1975 年，黄原胶载入美国药典，并公布了质量标准。
1983 年，联合国世界卫生组织(WHO) 和粮农组织(FAO) 也批准黄原胶作为食品工业用稳定剂、乳化剂、增稠剂。
由于黄原胶属于生物高新技术领域，目前主要有美国、英国、法国、瑞士等少数几个国家生产。
我国黄原胶的研究和生产起步较晚，70 年代后期才开始研究。
中科院微生物研究所、山东食品发酵研究所、山东大学、南开大学均于80 年代中期分别通过中试鉴定。
1985 年由张孝宽设计的烟台微生物多糖厂率先在我国实现了黄原胶的工业化生产，生产的工业级黄原胶产品的质量与美国同类产品XC-Polymer 相当。
其主要技术指标—流变性甚至优于美国产品。
1986 年通过省级鉴定，1988 年获国家科技进步奖。
之后，我国又有多家企业投资黄原胶项目，由于黄原胶技术密集程度高，工程化难度大，大多没有成功，尤其是发酵生产技术的研究和最终产品的分离提取技术制约了我国黄原胶工业的发展。
2000 年10 月，由张孝宽设计的黄河龙集团生物二程有限公司建成投产，黄原胶发酵和提取生产线全部实现微机自动控制，通过生产实践检验，黄原胶产品质量及生产成本达到国际先进水平，标志着我国第二代黄原胶生产技术已经成熟。
食品添加剂增稠剂(课堂PPT)
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1、由植物渗出液制取的增稠剂
来源 成分 结构
植物表皮损伤的渗出液
葡萄糖和其他单糖缩 合的多糖衍生物
在含多羟基的分子链中，穿插一定数量 氧化基团（羧基占很大比例）。这些羧 基常以钙、镁或钾盐的形式存在。
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凝胶的性质
热不可逆性
海藻酸盐黏度越高，则形成的凝胶越脆 选择适当的胶凝剂，可以调节凝胶的 结构和强度。
多价阳离子
改变海藻酸盐溶 液的流体性质和
凝胶性质的
钙
制备不溶性海藻 酸盐纤维和薄膜
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凝胶的制作 控制凝胶强度或凝胶时间
降低钙含量可以得到较软的凝胶，增大 钙含量则得到较硬的凝胶。
过量的钙或加钙速度过快，有可能 导致局部反应过快，导致产生不连续凝 胶或沉淀。
冷水中 阿拉伯胶 瓜尔胶 海藻酸盐 溶解性
快速凝胶性 乳化托附性 口味 乳类稳定性
琼脂 果胶 阿拉伯胶 黄原胶 果胶 明胶 卡拉胶 黄原胶 槐豆胶 阿拉伯胶
四、食品增稠剂的结构和流变性
流变性 结构
食品增稠剂
作用 大小
食品增稠剂的黏度 增稠剂的协同效应
增稠剂的凝胶作用 增稠剂的乳化作用
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（一）结构及相对分子质量对黏度的影响
增稠剂凝胶的触变
凝胶形成的三维网络结构是松弛的 切变力可以破坏松弛的三维网络结构 在切变力的作用下，凝胶有切变 稀化、摇溶或者触变的现象 外力一停止，经过一段时间，已经摇溶或 变稀的凝胶又可以冻结成凝胶。
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六、增稠剂的乳化作用
• 部分高分子增稠剂在分子结构上也存在亲油基和 亲水基，因此也有乳化性能。高分子乳化剂特点：
黄原胶的生产技术
黄原胶生产技术摘要：本文主要从黄原胶发酵工艺、反应器等方面介绍了黄原胶分子结构及特性。
讨论了目前黄原胶生产研究方向和热点,以及碳源、氮源对黄原胶产量影响。
从发酵动力学角度讨论影响黄原胶发酵产量因素并介绍了国内黄原胶的应用。
关键字：黄原胶水溶性多糖发酵动力学黄原胶(Xanthan gum)[1]是20世纪50年代美国农业部北方研究室从野油菜黄单胞菌NRRLＢ－1459中发现的中性水溶性多糖，又称黄胶、汉生胶、黄单细胞多糖,是野油菜黄单孢杆菌(Xanthomonascampestris)以碳水化合物为主要原料,经发酵工程生产的一种作用广泛的微生物胞外多糖,简称XC。
由于该多糖具有很高粘度、流动触变性和稳定理化性质, 且无毒, 故作为添加剂在许多领域具有广阔市场前景。
普通商品黄原胶是含有K、Na、Ca等盐的混合物,其它类型有:脱乙酰胺的黄原胶、丙酮酸232黄原胶和与铬盐交联的高触变性黄原胶等。
它具有如下特性:在热水和冷水中有很好的溶解性，有良好的增粘性和悬浮能力；在低浓度下具有较高的粘度，有很高的稳定性,耐酸碱、高盐环境,抗高温、低温冷冻,易生物降解,抗污染能力强,在-4-93e范围内反复加热、冷冻,其粘度基本不变;可同多种物质(酸、碱、盐、表面活性剂、生物胶等)互配,具有令人满意的兼容性;有良好的触变性(剪切稀释能力)和假塑性(恢复能力);有良好的分散作用、乳化稳定作用。
黄原胶和刺槐豆胶、瓜尔豆胶等半乳甘露聚糖配合使用时有极为显著的协同增效作用,可显著提高粘度和耐盐稳定性,达到用量少、成本低和提高使用效果的目的。
1黄原胶分子结构和理化性质1.1黄原胶分子结构[2]黄原胶是由D一葡萄糖、D一甘露糖、D一葡萄糖醛酸、乙酸和丙酮酸组成“五糖重复单元”, 结构聚合体, 分子摩尔比为—28:2:17:0.51-0.63, 相对分子质量在5×106左右。
黄原胶分子一级结构由β-1,4 键连接的D一葡萄糖基主链与三糖单位侧链组成, 其侧链由D一甘露糖和D一葡萄糖醛酸交替连接而成。
黄原胶的发酵动力学
参考文献
【1】朱圣东. 黄原胶发酵的动力学模型及过程模拟[J]. 化 学反应工程与工艺, 1992, 8( 2) :149-155. 【2】李柏林，康永欣等.Xanthomonas campestris—— 9002源黄原胶发酵动力学的研究[J].食品科学,2002，23 （1）：47-51. 【3】常春，马晓健等.气升式发酵罐发酵黄原胶的动力学 [J].无锡轻工大学学报,2004,23（1）：54-57. 【4】李卫旗, 吴雪谦. 黄单孢杆菌XC-82.R5二步发酵工艺 研究[ J] . 工业微生物, 1998,28( 2) :27
上海水产大学的李柏林等[2]人则采用野油菜黄单胞菌9002， 并利用恒化培养技术研究其黄原胶的发酵动力学。他们用 测吸光度的方法制定了菌体生长曲线，发现菌体的对数增 长期为发酵开始12至20h，在这一时间内，菌体生长速度 最快。以后进入稳定期,菌体生长几乎停止。这个与朱圣 东等人的生长期与稳定期的时间一致。但同时他们对Ph进 行了测定，确定了间歇发酵的培养条件，并引入一个新参 数——稀释率，且认为随着稀释率的增加，菌体生长速率 增加到一定程度后有所下降。 在这个基础上，运用monod方程，建立了菌体的生长模型， 得知1/μ 和1/S成直线关系。提出野油菜黄单胞菌的生长 与限制性基质浓度即葡萄糖的关系符合monod方程。用计 算机对1/μ 和1/S进行最小二乘回归，得出最大比生长速 率μ max=0.1890h-1，饱和常数Ks=41.32g/L。
目前国内外针对黄原胶研究的工作主要集中在菌种选育、 培养基、发酵条件、基因工程菌构建等诸多方面，有关发 酵动力学的研究仍少见报道，特别是国内在这一方面未曾 涉足。而发酵动力学的研究 （1）可以用于提高我国当前黄原胶工业化生产过程的控制 水平； （2）为改善我国生产的现有黄原胶质量提供了工程动力学 的调控依据。 （3）为我们后续的基因工程的黄原胶生物合成代谢谱图及 生产工艺放大的研究奠定了理论基础。 所以关于黄原胶的发酵动力学的研究还是很有前景的。
年产1000吨黄原胶发酵工厂的设计
年产1000吨黄原胶发酵工厂的设计(总69页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-摘要黄原胶是由甘蓝黑腐黄单胞菌利用碳水化合物产生的一种胞外杂多糖，它具有良好的水溶性、增粘性、假塑性和耐酸碱、耐盐及耐酶解的能力，被广泛应用于食品、石油、印染、纺织等领域。
此次毕业设计的题目是年产1000 吨黄原胶发酵工厂设计。
为满足生产任务的要求，通过查阅相关的文献书籍，收集黄原胶发酵生产资料，从而设计出经济合理的黄原胶发酵生产路线。
随后对工艺流程中所涉及的物料和热量等进行了衡算，同时完成了对主要生产设备和辅助设备的合理选型。
另外，绘制出厂区总平面布置图、发酵车间的平面布置图、发酵车间立体布置图、全厂的工艺流程图、发酵罐的结构图和精馏塔的结构图。
关键词：年产1000吨黄原胶；发酵；工厂设计AbstractXanthan gum is an anionic extracellular heteropolysaccharide produced by the bacterium Xanthomonas campestris XUB-11.It has good water solubility and viscosity, plasticity and increasing resistance to acid and alkali, salt and enzyme-resistant gum is widely used in petroleum, printing and dyeing, food, textile and other topic of this graduation project is an annual output of 1000 tons of xanthan gum fermentation plant design. To meet the requirements of production task, by reviewing some relevant articles and books, collecting the fermentation production of xanthan gum, thus scheme out the economic rationality of xanthan gum fermentation route. Subsequently to compute material and heat balance involved in the technological process ,and complete a reasonable selection of main production equipment and auxiliary equipment. In addition, draw the layout of the factory, chief fermentation workshop, floor plan, three-dimensional layout of the fermentation plant, whole plant process flow diagram, structure diagram of the fermentation tanks and distillation column chart. Keywords:an annual output of 1000 tons of xanthan gum; fermentation; plant design目录摘要 (II)Abstract (III)第一章绪论 0引言 0黄原胶的结构特性 0黄原胶的物化性质 (1)黄原胶的生产制备 (3)菌种 (3)培养基 (3)发酵工艺 (4)提取工艺 (6)黄原胶的应用 (8)国内外黄原胶的发展研究现状及生产消费状况 (9)第二章工艺计算 (11)物料衡算 (11)总物料衡算 (11)发酵物料衡算 (12)酒精沉淀分离物料衡算： (13)干燥和破碎物料衡算 (14)酒精回收车间物料衡算 (14)热量衡算 (15)发酵车间热量衡算 (15)干燥过程热量衡算 (17)回收过程热量衡算 (18)发酵车间无菌空气耗量的计算 (19)发酵罐的个数确定 (19)发酵无菌空气耗量 (19)种子培养等其他无菌空气耗量 (19)发酵车间高峰无菌空气消耗量 (20)发酵车间无菌空气年耗量 (20)发酵车间无菌空气单耗 (20)第三章设备的工艺设计及设备选型 (21)概述 (21)设备工艺设计及选型的意义 (21)设备工艺设计及选型的原则 (21)设备工艺设计及设备选型的依据 (21)发酵车间 (22)发酵罐的选型 (22)生产能力、数量和容积的的确定 (22)发酵罐个数的确定 (23)主要尺寸的计算 (23)冷却面积的计算 (23)搅拌器设计 (24)搅拌轴功率的计算 (25)酒精回收车间 (27)塔板数的确定 (27)塔径的计算 (29)换热器的计算 (30)冷却面积的计算 (30)最高热负荷下的耗水量 (31)冷却管组数和管径 (32)冷却管总长度计算 (32)设备材料的选择 (33)发酵罐壁厚的计算 (34)种子罐 (36)空气分过滤器 (44)种子罐分过滤器 (44)发酵罐分过滤器 (45)板框过滤设备计算 (46)流化床干燥器的计算 (47)临界流化速度 (47)操作流化速度 (48)流化床几何尺寸 (49)物料在干燥器内停留时间 (50)第四章厂址选择及车间布置设计 (52)厂址选择 (52)厂址选择的一般性原则 (52)从投资和经济效益方面考虑厂址选择 (52)厂址的选择依据 (52)总平面布置设计 (53)工厂总平面布置设计原则 (53)车间布置 (54)车间布置的基本原则和要求 (54)年产1000吨黄原胶工厂的车间布置 (55)第五章发酵工厂配套工程 (56)黄原胶发酵有机废水的处理 (56)黄原胶发酵废气的处理 (56)黄原胶发酵废渣的处理 (57)黄原胶发酵工厂供电系统 (57)黄原胶发酵工厂给排水工程 (57)第六章设计结果及总结 (59)参考文献 (61)致谢 (63)附录 (63)第一章 绪论引言许多微生物都分泌胞外多糖,它们或附着在细胞表面,或以不定型粘质的形式存在于胞外介质中,这些胞外多糖对于生物体间信号传递、分子识别、保护己体免受攻击、构造舒适的体外环境等方面都发挥着重要的作用。
黄原胶的发酵工艺
黄胶原的应用
食品行业
• 方便面：改善咀嚼感 • 烘焙食品：果馅成型 • 甜食凝胶：果冻成型 • 肉罐头：使汤冻化 • 蛋糕：增加微孔、松软
日化Байду номын сангаас品
• 医药、化妆：定型剂、悬 浮剂、保湿剂、具有增稠、 附着、润滑作用
• 牙膏：易于牙膏膏体成型、 提高牙膏附刷性能、分散 性好、口感滑爽
化工产业
• 石油业：具有良好的流变 形，是最优质的钻井泥浆 稳定剂
• 参考文献：产高黏性黄原胶基因工程菌株的构建 张晓元等
4
2、培养基的组成
xanthan
[1]
碳源
• 葡萄糖、蔗糖或淀粉 • 较高葡萄糖浓度能抑制细胞生长及黄原胶产量
[2]
氮源
• 氮源浓度对黄原胶合成速率、最终 胶浓度、得率都有重要影响
• 黄原胶质量不仅受其浓度和分子质 量影响, 还与丙酮酸盐含量有关
编辑ppt
xanthan 3
黄原胶的性质
稳定性
假塑流变性
增稠性
xanthan
悬浮性和乳化性
• 在一定的温度范围 内(-4℃~93 ℃ ) 反 复加热冷冻, 其粘度 几乎不受影响
• 对酸碱十分稳定, 在 pH 为5~10 范围内 其粘度不受影响, 能 和许多盐溶液混溶, 粘度不受影响
• 在高剪切速率下, 聚 合体结构解聚为无 规则线团结构, 使粘 度迅速降低;
参考文献：氧载体在黄原胶发酵中的应用 林琳等
3、发酵环境的控制
分泌出黄原胶包裹在细胞周围, 妨碍营养物质运输, 影响菌种生长。接种阶段时需多
步接种。
温度和PH
xanthan
[1]
温度
• 发酵温度不仅影响黄原胶产率, 还能改变产品结 构组成
微生物胞外多糖黄原胶
[编辑本段]黄原胶Xanthan Gum黄原胶又称黄胶、汉生胶，是一种自然多糖和重要的生物高聚物，由甘蓝黑腐病野油菜黄单胞菌以碳水化合物为主要原料，经好氧发酵生物工程技术产生的。
1952年由美国农业部伊利诺斯州皮奥里尔北部研究所分离得到的甘蓝黑腐病黄单胞菌，并使甘蓝提取物转化为水溶性的酸性胞外杂多糖而得到。
黄原胶可以溶于冷水和热水中，具有高粘度，高耐酸、碱、盐特性、高耐热稳定性、悬浮性、触变性等，常被用作增稠剂、乳化剂、悬浮剂、稳定剂，具有广阔的市场前景，广泛应用于日用化工、食品、医药、采油、纺织、陶瓷、印染等领域。
[编辑本段]黄原胶的特性分子式：(C35H49O29)n CAS号：11138-66-26.外观：淡白色或浅米黄色粉末包装、贮存、注意事项：1）用25KG复合牛皮纸或纸桶内衬防潮塑料袋。
在封闭的容器中置于阴凉干燥处保质期36个月（最佳使用期18个月）．2）在环境温度、密闭、干燥条件下。
3）使用漏斗匀速缓慢加入，尽量避免结块和撒落，添加量以0.3-1.2％为宜，特许用途适量调整。
黄原胶是新型多糖类发酵产品，1961年首先由美国Kelco公司投入工业化生产，目前被广泛应用于食品、石油、地矿、陶瓷、纺织、印染、医药、造纸、灭火、涂料、化妆品等20多个行业，用作30 -- 40多个品种。
黄原胶被誉为“工业味精”，是目前世界上生产规模最大且用途极为广泛的微生物多糖。
1、黄原胶无味、无臭、适用安全性强。
美国食品与药物管理局于1969年批准黄原胶用于食品中，1983年联合国粮农组织批准黄原胶作为世界内使用的食品添加剂，且对其添加量不做限制。
我国技术监督局1992年批准颁布了食品添加剂黄原胶国家标准，于1993年8月1日开始实施。
2、粘度高：与其他多糖类溶液相比，即使是低浓度也会产生很高的粘度，1%水溶液粘度相当于明胶的100倍，从而可作为良好的增稠和稳定剂。
3、独特的流变性，在剪切作用下，溶液的粘度会迅速下降，一旦剪切作用解除，溶液的粘度会立即恢复，这种特性赋予食品如冰淇淋、火腿肠、果汁和植物蛋白型饮料、焙烤食品以良好的口感。
黄原胶生产工艺之欧阳法创编
黄原胶，它是以碳水化合物为主要原料，用野油菜黄单胞杆菌，经微生物有氧发酵制取的胞外多糖，其水溶液具有独特的流变特性—“剪切稀化”，剪切速率增加,溶液的表观粘度明显下降；剪切速率减小，表观粘度恢复原状，是一种典型的假塑性流体。
1961年美国Kelco公司首先采用野油菜黄单胞杆菌NRRLB-1459开始黄原胶的半工业化生产。
其产品主要用于油田的钻井泥桨配制及采油工艺过程。
1963年正式工业化生产。
1969年食品与药物管理局（FDA）批准黄原胶作为食品添加剂，其后欧洲各国相继批准黄原胶在食品工业中的应用。
1975年黄原胶载入美国药典，并公布了质量标准。
1983年联合国世界卫生组织（WHO）和粮农组织（FAO）也批准黄原胶作为食品工业稳定剂、乳化剂、增稠剂。
我国黄原胶研究起步于20世纪70年代末，1988年8月卫生部批准了食品级黄原胶的卫生标准，并被列入食品添加剂名单。
目前，国内大约有45%的黄原胶用于食品加工，40%用于石油工业，15%用于农药、饲料、日化、环保等行业。
我国黄原胶50%以上用于出口，国际市场非常广黄原胶是人类研究最深、商业化应用程度最高的微生物胞外多糖。
由于其独特的剪切稀释性质，良好的增稠性，理想的乳化稳定性，对酸、碱、热、反复冻融的高度稳定性以及对人体的完全无毒害等许多优良的特性，而在食品、石油、医药、日用化工等十几个领域有着极其广泛的应用。
超乎寻常的稳定性极大地扩展了黄原胶的应用范围，但同时也引起了一些应用问题。
我国黄原胶研究起步晚，但发展迅速。
我国黄原胶行业在高速发展同时也受到自身条件的制约。
我国黄原胶企业技术不过关，资金缺乏，生产人员素质低，直接影响着我国黄原胶的产品质量与色泽；食品级黄原胶的成本较高，降低成本的关键因素是降低发酵过程中的染菌率，降低电能的消耗，降低乙醇的损失，食品级黄原胶的成本直接影响着食品生产企业的使用；而工业级黄原胶的产品附加值较低，与其它化学助剂相比，价格又偏高，造成我国工业级产品较少企业生产，限制了其在非食品工业的发展。