固態(tài)發(fā)酵技術(shù)及過(guò)程控制(已修改)
2025-05-25 22:14 本頁(yè)面
【正文】 2021/6/15 80 1 第四章 固態(tài)發(fā)酵技術(shù)及過(guò)程控制 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 固態(tài)發(fā)酵過(guò)程的控制 第三節(jié) 固態(tài)發(fā)酵技術(shù) 2021/6/15 2 80 第一節(jié) 概述 一、固態(tài)發(fā)酵的定義 ? 一切使用不溶性固體基質(zhì)來(lái)培養(yǎng)微生物的工藝過(guò)程，稱(chēng)為固體基質(zhì)發(fā)酵（ solid substrate fermentation） 固體懸浮在液體中的深層發(fā)酵 固態(tài)發(fā)酵 沒(méi)有（或幾乎沒(méi)有）游離水的濕固體材料上培養(yǎng)微生物的工藝過(guò)程。 2021/6/15 3 80 固態(tài)發(fā)酵的定義 ? 是指沒(méi)有或幾乎沒(méi)有自由水存在下，在有一定濕度的水不溶性固態(tài)基質(zhì)中，用一種或多種微生物的一個(gè)生物反應(yīng)過(guò)程，因此固態(tài)發(fā)酵是以氣相為連續(xù)相 的生物反應(yīng)過(guò)程。 2021/6/15 4 80 二、固態(tài)發(fā)酵的特點(diǎn) 固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基中沒(méi)有游離水的流動(dòng)，水是培養(yǎng)基中較低的組分。培養(yǎng)基中水活度在 ，適宜于水活度在 ～ ，限制了應(yīng)用范圍，同時(shí)也限制了某些雜菌的生長(zhǎng)。 微生物從濕的固態(tài)基質(zhì)吸收營(yíng)養(yǎng)物，營(yíng)養(yǎng)物濃度存在梯度，發(fā)酵不均勻，菌體的生長(zhǎng)、對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的吸收和代謝產(chǎn)物的分泌存在不均勻。 2021/6/15 5 80 固態(tài)發(fā)酵中培養(yǎng)基提供的與氣體的接觸面積要比液體深層發(fā)酵中與氣泡的接觸面積大得多，供氧更充足，同時(shí)，空氣通過(guò)固體層得阻力較小，能量消耗低。 使用固體原料，在發(fā)酵過(guò)程中，糖化和發(fā)酵過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，簡(jiǎn)化操作工序，節(jié)約能耗。 高底物濃度可以產(chǎn)生高的產(chǎn)物濃度。 由于產(chǎn)物濃度高，提取工藝簡(jiǎn)單可控，沒(méi)有大量有機(jī)廢液產(chǎn)生，但提取物含有底物成分。 生產(chǎn)機(jī)械化程度較低，缺乏在線傳感儀器，過(guò)程控制較困難。 2021/6/15 6 80 三、固態(tài)發(fā)酵的分類(lèi) 自然富集固態(tài)發(fā)酵 強(qiáng)化微生物混合固態(tài)發(fā)酵 限定微生物混合固態(tài)發(fā)酵 單菌固態(tài)純種發(fā)酵 2021/6/15 7 80 自然富集固態(tài)發(fā)酵 ? 是指利用自然界中微生物，由不斷演替的微生物進(jìn)行的富集混合發(fā)酵過(guò)程。例如傳統(tǒng)的酒曲、醬油和堆肥發(fā)酵等，不需要接種微生物，而是依賴空氣和物料中的自然微生物區(qū)系，由多種微生物演替成最適于生長(zhǎng)代謝或共同協(xié)作的小生態(tài)環(huán)境。 2021/6/15 8 80 強(qiáng)化微生物混合固態(tài)發(fā)酵 ? 是指在自然富集固態(tài)發(fā)酵的基礎(chǔ)上，根據(jù)人們部分掌握的微生物代謝機(jī)制，強(qiáng)化接種微生物菌系不明確的富集培養(yǎng)物或特定微生物培養(yǎng)物所進(jìn)行的混合發(fā)酵，例如沼氣發(fā)酵、白酒發(fā)酵及廢物發(fā)酵降解處理等。 2021/6/15 9 80 限定微生物混合固態(tài)發(fā)酵 ? 是在對(duì)微生物相互作用和群落認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，接種混合培養(yǎng)的微生物是已知和確定的，通常使用兩種或兩種以上經(jīng)過(guò)分離純化的微生物純種，同時(shí)或先后接種在滅菌的培養(yǎng)基中，在無(wú)污染條件下進(jìn)行的固態(tài)發(fā)酵過(guò)程。 2021/6/15 10 80 單菌固態(tài)純種發(fā)酵 ? 是在純種培養(yǎng)基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，采用已知的單一微生物菌種，接種在滅菌的固態(tài)培養(yǎng)基中，在無(wú)菌條件下進(jìn)行的固態(tài)發(fā)酵過(guò)程。它對(duì)于擴(kuò)大固態(tài)發(fā)酵的應(yīng)用范圍和潛力的發(fā)揮起到非常重要的作用，是固態(tài)發(fā)酵的重要方向。 2021/6/15 11 80 四、固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器 靜態(tài)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器 塔柱式（圖41） 2021/6/15 12 80 淺盤(pán)式（圖 42） 1－淺盤(pán)室； 2－水閥門(mén)； 3－紫外燈管； 4， 8，13－空氣閥門(mén)；5， 11－空氣過(guò)濾器； 6－排氣口； 7－加濕器； 9－加熱器； 10－空氣循環(huán)； 12－進(jìn)氣口； 14－淺盤(pán)；15－淺盤(pán)架 2021/6/15 13 80 園盤(pán)固體發(fā)酵機(jī) 2021/6/15 14 80 強(qiáng)制通風(fēng)物料靜態(tài)反應(yīng)器（圖 43） 1－發(fā)酵罐； 2－空氣調(diào)節(jié)閥門(mén)；3－空氣溫度傳感器； 4－濕度傳感器； 5－排氣閥； 6－溫度控制； 7－加濕器； 8－冷卻盤(pán)管； 9－加熱器； LP－液面探針； RH－相對(duì)濕度調(diào)節(jié)器 2021/6/15 15 80 圖 4－ 4 強(qiáng)制通風(fēng)填充床反應(yīng)器 2021/6/15 16 80 圖 4－ 5 Koji工業(yè)制曲設(shè)備 1－曲室； 2多孔板； 3－旋轉(zhuǎn)機(jī)； 4， 11－卸料螺桿機(jī)； 5－空氣調(diào)節(jié)器； 6－鼓風(fēng)機(jī)； 7－排氣管； 8－調(diào)節(jié)閥； 9－空氣過(guò)濾器； 10－裝料機(jī)； 12－控制臺(tái) 2021/6/15 17 80 動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器 （ 1）轉(zhuǎn)鼓式 2021/6/15 18 80 （ 2）帶機(jī)械攪拌的筒柱式 圖 4－ 7 攪拌式固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器 1－攪拌架電機(jī)； 2－攪拌槳電機(jī)； 3－接種和噴水口； 4－溫度傳感器； 5－測(cè)重儀； 6－濕度傳感器； 7－冷卻器； 8－濕度調(diào)節(jié)器； 9－空氣流量器； 10－鼓風(fēng)機(jī)； 11－加熱器；12－空氣過(guò)濾器； 13－空氣冷卻器 2021/6/15 19 80 滾筒發(fā)酵機(jī) 2021/6/15 20 80 （3）流化床反應(yīng)器 2021/6/15 21 80 粉劑硫化床 2021/6/15 22 80 （ 4）塔式反應(yīng)器 2021/6/15 23 80 脫氯塔 2021/6/15 24 80 一酸塔 2021/6/15 25 80 五、固態(tài)發(fā)酵發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1