La fermentación generalmente se refiere al proceso de utilizar microorganismos para fabricar materias primas o productos industriales. Se lleva a cabo por microorganismos (bacterias, levaduras, etc.), materia orgánica (principalmente carbohidratos), medio de cultivo, etc. bajo determinadas condiciones como temperatura y pH.
01 bio-ffermentación tecnología
Fermentador industrial de acero inoxidable BAILUN
La fermentación es la reacción bioquímica más temprana con la que los humanos entraron en contacto. La elaboración de vino, elaboración de salsas, elaboración de vinagre, etc. son todos los primeros procesos de fermentación. La tecnología de fermentación moderna se basa en la intersección de múltiples disciplinas y utiliza la fermentación industrial para el procesamiento y la producción de materiales a gran escala. Los campos de aplicación de la tecnología ya no se limitan a los alimentos y las bebidas, sino que se extienden a la medicina, la cosmética y otros campos.
Principios de la tecnología de fermentación.
El principio de la fermentación biológica implica principalmente el proceso metabólico de los microorganismos. En condiciones ambientales adecuadas, los microorganismos convierten los sustratos en productos objetivo mediante reacciones catalizadas por enzimas sobre los sustratos. El proceso metabólico de los microorganismos incluye dos modos: respiración aeróbica y fermentación anaeróbica. La respiración aeróbica se refiere a la oxidación completa de sustratos por parte de microorganismos en presencia de oxígeno para producir energía y dióxido de carbono. La fermentación anaeróbica se refiere a la oxidación parcial de sustratos por microorganismos en ausencia de oxígeno o oxígeno insuficiente para producir productos como ácido láctico, alcohol, ácido y gas.
Clasificación de biológico fermentación tecnología
Generalmente existen dos tipos de fermentación: fermentación líquida y fermentación sólida.
Ventajas de biológico fermentación tecnología
En comparación con los métodos químicos, la tecnología de fermentación biológica tiene las ventajas de una mejor controlabilidad, mayor seguridad, ahorro de energía, menos subproductos y menos contaminación ambiental. Además, la capacidad de descomposición de los microorganismos puede mantener la biosíntesis de estructuras especiales altamente uniforme, garantizando la seguridad y eficacia del producto.
Puntos críticos actuales de I+D
Hoy en día, la tecnología de fermentación se ha convertido en una dirección de aplicación y un foco de investigación y desarrollo en el campo de los cosméticos. Por ejemplo, SK-II Magic Water agrega filtrado del producto de fermentación de galactosil, Lancome Little Black Bottle y Estee Lauder Little Brown Bottle agregan lisado del producto de fermentación de levadura bífida. Cada vez más marcas y empresas están empezando a aplicar tecnología de fermentación biológica a los terminales de productos, mejorando continuamente la seguridad y eficacia de los cosméticos.
02 Aplicación de bio-fermentación tecnología en cosmética
En la actualidad, la aplicación de la tecnología de biofermentación en cosmética se divide principalmente en: fermentación fúngica, fermentación bacteriana y fermentación protista. Entre ellos, la fermentación de hongos incluye: fermentación de levadura, fermentación de hongos medicinales y fermentación de hongos marinos.
(1)Fermentación fúngica
Fermentación de levadura
La fermentación de levadura se utiliza ampliamente en el campo de la investigación y el desarrollo de cosméticos. Contiene ricos ingredientes activos como aminoácidos libres, péptidos de moléculas pequeñas, vitaminas, etc., y tiene los efectos de blanquear, hidratar, retrasar el envejecimiento de la piel, regular el pH de la piel y reparar la piel dañada.
Fermentación de hongos medicinales.
Los productos de fermentación de hongos medicinales se obtienen principalmente de materias primas fúngicas "medicinales y comestibles" como Ganoderma lucidum, Matsutake, Tremella fuciformis, etc. Por ejemplo, el producto de fermentación líquido de Matsutake tiene el efecto de blanquear, y el producto de fermentación de Poria cocos Es beneficioso para el cuidado de la piel. En la actualidad, las materias primas fúngicas que se añaden a muchos cosméticos del mercado son en realidad principalmente sus productos de fermentación.
Fermentación de hongos marinos
Los microorganismos marinos viven en un entorno especial y las moléculas bioactivas que producen suelen tener estructuras novedosas y funciones diversas. Los hongos marinos son reconocidos como uno de los organismos marinos más prometedores y son una fuente biológica importante para la investigación y el desarrollo cosméticos actuales.
(2)Fermentación bacteriana
Los productos de fermentación bacteriana se utilizan a menudo como conservantes naturales en cosmética y también pueden producir nuevas sustancias funcionales. Los estudios han demostrado que la fermentación de las bacterias del ácido láctico puede desarrollar mascarillas lechosas para lograr efectos blanqueadores, hidratantes, reparadores de la piel y calmantes. Las bacterias marinas pueden producir sustancias activas como aminoácidos, antibióticos y vitaminas.
(3)Fermentación protista
Los protistas se refieren a organismos eucariotas unicelulares. Las microalgas, como tipo de protista, son una fuente biológica importante para la investigación y el desarrollo cosmético actual. Por ejemplo, la espirulina presente en las microalgas no sólo tiene buenas propiedades antioxidantes, sino que también puede inhibir la síntesis de melanina mediante un doble mecanismo.
Factores que afectan la ampliación de biofermentación procesos
- Transferencia de masa y mezcla.
El proceso de transferencia de masa es el proceso de transferencia de materia. En el proceso de fermentación biológica, la actividad de transferencia de masa se lleva a cabo simultáneamente con la reacción biológica. Los principales procesos de transferencia de masa se dividen en absorción gas-líquido y transferencia de masa líquida. Una buena transferencia de masa puede garantizar el oxígeno, los nutrientes y los metabolitos necesarios para el cultivo y desarrollo de microorganismos y células. El coeficiente volumétrico de oxígeno disuelto es el factor más importante que afecta la transferencia de masa, pero debido al complejo campo de flujo en el tanque de fermentación biológica y los muchos factores que influyen, el análisis del coeficiente volumétrico de oxígeno disuelto es más difícil.
Otro parámetro clave que afecta directamente la ampliación del proceso del tanque de fermentación biológica es el proceso de mezcla. La mezcla de reacción de fermentación biológica común incluye mezcla líquido-líquido, mezcla sólido-líquido, mezcla gas-líquido y mezcla trifásica gas-líquido-sólido. Dado que el aumento del volumen del tanque de fermentación y el aumento de los productos de fermentación y las materias primas conducen directamente a una mezcla desigual en el tanque, aumentar científicamente la mezcla de diversas sustancias en el tanque de fermentación puede mejorar la eficiencia de la fermentación biológica.
- Cortar
La visión tradicional es que aumentar la velocidad de agitación del tanque de biofermentación puede mejorar la transferencia de masa y la mezcla del proceso de fermentación. Sin embargo, con una investigación en profundidad, se descubre que una fuerza de corte excesiva sobre el objetivo de la biofermentación dañará los microorganismos y las células. Por ejemplo, en el sistema de fermentación microbiana, una fuerza de corte excesiva dañará el crecimiento de bacterias; Una fuerza de corte demasiado baja no favorece la rotura de las burbujas y afecta la eficiencia de la transmisión del aire.
Cómo aumentar científicamente la mezcla de diversas sustancias en el tanque de fermentación y controlar la tensión de corte dentro del rango aceptable de microorganismos y células es un factor importante en el proceso de ampliación de la fermentación.
- Transferencia de calor
La temperatura también es un factor importante en el proceso de biofermentación. El control de temperatura del tanque de biofermentación se realiza principalmente a través de la capa envolvente. Sin embargo, a medida que aumenta el volumen del gran tanque de biofermentación, la superficie por unidad calentada se vuelve más pequeña. Por lo tanto, la eficiencia de la transferencia de calor afectará directamente la eficiencia de producción del objetivo de biofermentación.
- Otros factores
Hay otros factores en el proceso de ampliación del tanque de biofermentación que afectarán el proceso de fermentación, como los parámetros de reposición de gas de biofermentación, la velocidad de reposición de alimento y la configuración de entrada, que afectarán el proceso de fermentación.
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