Биологическая ферментация и ее применение

Ферментация обычно относится к процессу использования микроорганизмов для производства промышленного сырья или продуктов. Он осуществляется микроорганизмами (бактериями, дрожжами и т. д.), органическими веществами (в основном углеводами), культуральной средой и т. д. при определенных условиях, таких как температура и pH.

01 Био-футверждение технологии

Ферментация — самая ранняя биохимическая реакция, с которой вступил в контакт человек. Виноделие, приготовление соусов, производство уксуса и т. д. — все это самые ранние процессы брожения. Современная технология ферментации основана на пересечении нескольких дисциплин и использует промышленную ферментацию для крупномасштабной обработки и производства материалов. Области применения технологий больше не ограничиваются продуктами питания и напитками, а распространяются на медицину, косметику и другие области.

Принципы технологии ферментации

The principle of biological fermentation mainly involves the metabolic process of microorganisms. Under suitable environmental conditions, microorganisms convert substrates into target products through enzyme-catalyzed reactions on substrates.

The metabolic process of microorganisms includes two modes: aerobic respiration and anaerobic fermentation. Aerobic respiration refers to the complete oxidation of substrates by microorganisms in the presence of oxygen to produce energy and carbon dioxide. Anaerobic fermentation refers to the partial oxidation of substrates by microorganisms in the absence of oxygen or insufficient oxygen to produce products such as lactic acid, alcohol, acid, and gas.

Классификация биологический ферментация технологии

Обычно существует два типа брожения: жидкое брожение и твердое брожение.

Преимущества биологический ферментация технологии

По сравнению с химическими методами технология биологической ферментации имеет преимущества лучшей управляемости, более высокой безопасности, энергосбережения, меньшего количества побочных продуктов и меньшего загрязнения окружающей среды. Кроме того, разлагаемость микроорганизмов может поддерживать высокооднородный биосинтез специальных структур, обеспечивая безопасность и эффективность продукта.

Текущие центры исследований и разработок

Сегодня технология ферментации стала направлением применения и центром исследований и разработок в области косметики. Например, в SK-II Magic Water добавлен фильтрат продукта ферментации галактозила, в Lancome Little Black Bottle и Estee Lauder Little Brown Bottle добавлен лизат продукта ферментации бифидных дрожжей. Все больше и больше брендов и компаний начинают применять технологию биологической ферментации на терминалах для производства продукции, постоянно повышая безопасность и эффективность косметики.

02 Применение био-ферментация технологии в косметике

В настоящее время применение технологии биоферментации в косметике в основном делится на: грибковую ферментацию, бактериальную ферментацию и ферментацию простейших. Среди них грибковое брожение включает: дрожжевое брожение, лекарственное грибковое брожение и морское грибковое брожение.

（1）Грибковая ферментация

Дрожжевое брожение

Дрожжевое брожение широко используется в области косметических исследований и разработок. Он содержит богатые активные ингредиенты, такие как свободные аминокислоты, низкомолекулярные пептиды, витамины и т. д., и обладает эффектом отбеливания, увлажнения, замедления старения кожи, регулирования pH кожи и восстановления поврежденной кожи.

Лекарственная грибковая ферментация

Medicinal fungal fermentation products are mainly taken from “medicinal and edible” fungal raw materials such as Ganoderma lucidum, Matsutake, Tremella fuciformis, etc. For example, the liquid fermentation product of Matsutake has the effect of whitening, and the fermentation product of Poria cocos is beneficial to skin care. At present, the fungal raw materials added to many cosmetics on the market are actually mainly its fermentation products.

Морская грибковая ферментация

Морские микроорганизмы живут в особой среде, а биоактивные молекулы, которые они производят, обычно имеют новую структуру и разнообразные функции. Морские грибы признаны одними из наиболее многообещающих морских организмов и важным биологическим источником для современных косметических исследований и разработок.

（2）Бактериальная ферментация

Продукты бактериальной ферментации часто используются в качестве натуральных консервантов в косметике, а также могут производить новые функциональные вещества. Исследования показали, что ферментация молочнокислых бактерий позволяет создавать молочные маски, обеспечивающие отбеливание, увлажнение, восстановление кожи и успокаивающий эффект. Морские бактерии могут производить активные вещества, такие как аминокислоты, антибиотики и витамины.

（3）Протистская ферментация

Протисты относятся к одноклеточным эукариотическим организмам. Микроводоросли, как разновидность простейших, являются важным биологическим источником для современных косметических исследований и разработок. Например, спирулина в микроводорослях не только обладает хорошими антиоксидантными свойствами, но также может подавлять синтез меланина посредством двойного механизма.

1. Массообмен и смешивание

The mass transfer process is the process of material transfer. In the biological fermentation process, the mass transfer activity is carried out simultaneously with the biological reaction. The main mass transfer processes are divided into gas-liquid absorption and liquid mass transfer.

Good mass transfer can ensure the necessary oxygen, nutrients and metabolites for the culture and development of microorganisms and cells. The volume dissolved oxygen coefficient is the most important factor affecting mass transfer, but due to the complex flow field in the biological fermentation tank and the many influencing factors, the volume dissolved oxygen coefficient analysis is more difficult.

Another key parameter that directly affects the process scale-up of the biological fermentation tank is the mixing process. Common biological fermentation reaction mixing includes liquid-liquid mixing, solid-liquid mixing, gas-liquid mixing and gas-liquid-solid three-phase mixing.

Since the increase in the volume of the fermentation tank and the increase in fermentation products and raw materials directly lead to uneven mixing in the tank, scientifically increasing the mixing of various substances in the fermentation tank can improve the efficiency of biological fermentation.

2. сдвиг

The traditional view is that increasing the stirring rate of the bio-fermentation tank can enhance the mass transfer and mixing of the fermentation process. However, with in-depth research, it is found that excessive shear force on the bio-fermentation target will damage microorganisms and cells.

For example, in the microbial fermentation system, excessive shear force will damage the growth of bacteria; too low shear force is not conducive to bubble breakage and affects the efficiency of air transmission.

Как с научной точки зрения увеличить смешивание различных веществ в ферментационном резервуаре и контролировать напряжение сдвига в пределах приемлемого диапазона микроорганизмов и клеток, является важным фактором в процессе масштабирования процесса ферментации.

3. Теплопередача

Температура также является важным фактором в процессе биоферментации. Контроль температуры в резервуаре для биоферментации в основном осуществляется через слой рубашки. Однако по мере увеличения объема большого биоферментационного резервуара площадь поверхности на единицу нагрева становится меньше. Таким образом, эффективность теплопередачи будет напрямую влиять на эффективность производства цели биоферментации.

4. Другие факторы

Существуют и другие факторы в процессе увеличения емкости биоферментационного резервуара, которые повлияют на процесс ферментации, такие как параметры пополнения биоферментационного газа, скорость пополнения корма и настройки входного отверстия, которые повлияют на процесс ферментации.

Связаться с нами:

Добавить: 6848# Liuxiang Rd., Цзядин, Шанхай, Китай

Контактное лицо: Мэдди

Электронная почта: sales@fermentertech.com

Телефон:+86-134-7276-8163 (WhatsApp)

Сайт: https://bioreactortech.com/.