提高发酵菌种的同步性问题研究

 提高发酵菌种的同步性问题研究

高凌

陕西中烟工业有限责任公司宝鸡卷烟厂

摘要：随着人们物质生活水平的进步、社会和自然环境压力的增大，人们的健康意识越来越强烈，同时对烟草制品安全性要求也不断增强，研制“高香气、低焦油、低危害”的中式卷烟已成为中国烟草生存和发展的必由之路。作为陕西中烟高端微生物系列卷烟--好猫（天赋）上市四年来，受到市场和消费者的广泛好评，为烟草产品的革新寻找到了一个新的尝试。同时为了降本增效和进一步推广生物卷烟，通过积极探索发酵生产中遇到的问题，不断对生物卷烟进行改进，提高发酵过程菌种产量，以提高微生物烟丝产量。

关键词：菌种生长曲线；生物发酵；同步性

引言：二十一世纪是一个生物技术的时代，生物技术已经广泛应用于人们的日常生活当中。生物技术的发现并掌握，是大自然无比崇高的馈赠，困扰现代卷烟产业数百年的行业难题终于得以解决。

一、现阶段生物卷烟生产情况简介和主要问题

国家的高速发展随之而来的是环境巨大的压力，人们对健康的要求变得越来越严苛。作为大众消费品之一的卷烟，给人们减压的同时，其内在品质受到越来越多的关注，生物技术在卷烟方面的应用无疑与当前的消费理念不谋而合。陕西中烟2012年在宝鸡卷烟厂组建了生物技术工业化应用生产线——生物线，率先在全国发展卷烟微生物醇化技术，同时推出了好猫（天赋）无添加剂卷烟。经过四年的时间发展，生物技术接近逐渐成熟，生物卷烟流程趋于稳定。但由于要将全新发酵技术与卷烟生产进行衔接，依然存在很多技术难题。生物技术旨在培养菌种活体，由于菌种生长受诸多因素影响，菌种产量十分不稳定，这直接影响了烟丝产量和卷烟产量，因此必须要提高菌种产量，以实现微生物在卷烟领域的进一步应用和发展。

现阶段生物卷烟中存在的制约菌种产量的问题：

（一）偏离传统卷烟工艺、生产周期长

生产生物发酵卷烟烟丝，就必须进行多道工序，从菌种种子培养，到菌种发酵罐培养，再到菌种离心配比，最后将料液喷洒在烟丝上进行接种培养和烟丝发酵，前后需要历经一周之久，生产周期远大于烟草行业普通烟丝生产时间。

（二）菌种产量决定烟丝产量，烟丝产量不稳定

微生物卷烟为保证吸味，同时实现降焦减害效果，使用不同菌种混合液作为烟丝所加料液。因此对菌液配比有着及其严格的要求。所生产的菌种组合必须在发酵结束离心后达到相应质量，才能按照工艺比例对烟丝进行接种。

因为所使用的菌种产量不稳定，所以每次的烟丝投料量也不稳定。烟丝接种量的多少由完成离心后菌种的产量来决定，所以要想保证烟丝的产量稳定，必须先保证菌种离心质量的稳定。

二、制约生物卷烟产量的原因分析

（一）影响烟丝产量的原因分析

可以从现阶段生产情况中看出，要解决制约生物烟丝卷烟产量的问题首要是保证菌种产量的稳步提高，使生物发酵过程中使用的菌种同步达到相应值，以满足大批次烟丝发酵。

通过运用4M1E分析法，依次从人员操作、发酵设备、培养及原料、发酵控制以及发酵环境五方面进行分析，主要有以下10个末端因素，绘制成树图：

1、人员操作方面

人员培训方面：发酵操作人员上岗前均进行过专业培训学习，并通过考试成绩合格，且发酵方面已有4年操作经验，故排除此项；

培养过程控制不稳：通过查阅发酵过程监控记录及相关记录表，未发酵操作过程符合规范。

2、发酵设备方面

发酵设备包含发酵罐、离心设备运行均正常。

3、培养及原料方面

通过查阅在线发酵记录，实消温度均符合要求；培养基配置过程符合工艺要求的配方比例。

4、发酵控制方面

通过对生产过程数据进行分析，发现培养阶段发酵罐罐压稳定、通气量符合工艺要求、泡沫产生情况正常，各株菌种培养时间存在差异。

5、发酵环境方面

通过对发酵温湿度记录进行查阅，发现环境温湿度正常，符合发酵要求。

（二）主要原因分析

通过对以上五方面找出的10个末端因素进行逐一确认，可知菌种培养时间不同步是制约菌种产量的主要因素。

1、通过调取2016年6月至12月的数据，对比各批次生产情况，可以发现菌种培养时间存在差异。培养时间是指菌种接种后至培养结束所需时间。

2、菌种在发酵罐冷冻降温过程中多次出现回涨现象

现阶段发酵生产，在发酵罐培养至估算最大值时，即为培养结束需进行冷冻，待温度降至标准要求时，方进行离心。冷冻阶段回涨现象即微生物渡过稳定期后，进入衰亡期，菌种开始大量死亡的现象，回涨现象严重影响微生物的最终离心产量，从而对烟丝产量造成影响。

3、不同菌种生长周期不一致

生物烟丝经过微生物发酵而成，所以对接种在烟丝上的微生物活性有着极其严格的要求，配制菌液时菌种的也活性必须是最强的，只有这样才能保证烟丝的品质。从生物学可知，每种微生物都有自己独特的生长曲线，由于采用不同的菌种，所以其有不同的特性，也具有不同的生长周期。

从上图我们可以得出，微生物在对数期成几何倍数的增长，到了稳定期后菌种数量基本没有大的变化，这时的微生物有着最强的活性，但进入衰亡期后数量快速下降，微生物大量死亡。所以为了保证好猫（天赋）烟丝的产量就要保证菌种是在稳定期进行离心，从而得到满足工艺要求的菌种量进行烟丝接种。

三、提高生物卷烟产量的改进措施

影响菌种生长的因素错综复杂，针对生产线实际情况结合已经确定的要因，可以从调整菌种生长时间，提高菌种同步性的方面进行改进。受生物卷烟流程影响，主要可以从以下两个方面采取措施。

（一）绘制微生物生长曲线

操作人员通过对生产过程进行取样，收集每小时吸光度T值的取值，根据每株菌的取值进行瞄点，画出每株菌种的生长曲线。画好后将此曲线带入五批次生产进行验证。

（二）根据菌种生长曲线调整菌种培养时间

发酵操作人员根据实验所得曲线，调整每级发酵时间，根据最终离心时间推算每级接种或移种时间，并在发酵培养过程中进行取样检测，时刻监控菌种生长情况，根据实际长势调整其他发酵参数，以控制菌种培养时间，避免出现T值回弹情况。

结论：调整发酵培养时间，提高菌种同步性的方法，已推广应用在生物发酵卷烟生产上，优化了菌种培养流程，提高了发酵生产的稳定性。在降低了原料、能源消耗的基础上，进一步提高了发酵设备以及烟机设备的有效作业率，为陕西中烟微生物技术由实验室成果转化为工业化生产做出了新的探索，同时适应了不断增长的好猫（天赋）品牌市场需求，为无添加生物技术卷烟的进一步推广奠定了基础。

参考文献

[1] 《中国图书馆分类法》编辑委员会.《中国分类主题词表》Web版[M/OL]. 2010-03-17）[2012-5-22].http://cct.nlc.gov.cn..

[2] 《中国图书馆分类法》编辑委员会.《中国图书馆分类法》（第五版）Web版 [M/OL].（2011-12-01）[2012-5-22].http://clc5.nlc.gov.cn.

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