【文章內容簡介】 Pichia membranaefaciens）代替大腸桿菌混合發(fā)酵，延胡索酸就被轉化為 L— 蘋果酸。如果普通變形菌（ Proteus vulgaris）和少根根霉（ R． arrhizus）混合發(fā)酵，則可將延胡索酸轉化為天冬氨酸。 2021/6/15 40 80 （三）混合固態(tài)發(fā)酵過程控制 發(fā)酵微生物的選擇與培養(yǎng) ? 在限定微生物混合固態(tài)發(fā)酵中，用兩種或兩種以上經鑒定的純種微生物進行發(fā)酵。這種條件下，微生物的營養(yǎng)需求已知，就可以建立適合于這些微生物生長發(fā)育的培養(yǎng)條件。 發(fā)酵過程條件控制 ? 好氧發(fā)酵厭氧發(fā)酵交替進行 2021/6/15 41 80 （四）混合固態(tài)發(fā)酵工藝過程存在的問題 大多數混合菌體系中菌間相互關系和作用機制的研究尚不夠深入 ； 對于具有協(xié)同作用關系的菌株篩選和組合還是一個隨機的過程 ，缺乏有效的理論指導，； 對混合培養(yǎng)體系也不能有效地協(xié)調菌間的關系，使其達最佳生態(tài)水平，發(fā)揮最大效應。 2021/6/15 42 80 二、靜態(tài)密閉式固態(tài)發(fā)酵技術 ? 靜態(tài)密閉式固態(tài)發(fā)酵，主要是指發(fā)酵過程中的固體基質保持相對靜止狀態(tài)，通常所說傳統(tǒng)的固態(tài)發(fā)酵即指此種發(fā)酵方式。靜態(tài)密閉式固態(tài)發(fā)酵反應器，主要有托盤式或填充床式反應器，這些系統(tǒng)均不包含攪拌設備。 2021/6/15 43 80 托盤式發(fā)酵 ? 特點： ①相對比較薄的發(fā)酵基質鋪在一個面積相對比較大的 托盤上； ②沒有強制的通風，但在托盤上可以有孔，空氣可以 緩慢地在托盤的周圍循環(huán)； ③發(fā)酵基質的溫度隨著反應器周圍環(huán)境的溫度而變化，因此可以通過控制反應器所在的空間溫度來控制反應器的內部溫度。 ? 問題： ①操作難以實現機械化，屬 “ 勞動密集型 ” 生產方式； ②由于發(fā)酵基質是靜態(tài)的，因此傳質、傳熱困難，這就使托盤上所添加的基質的厚度往往只有幾厘米到十幾厘米。 2021/6/15 44 80 托盤式發(fā)酵設備 2021/6/15 45 80 填充床式發(fā)酵 2021/6/15 46 80 靜態(tài)密閉式固態(tài)發(fā)酵工藝控制 溫度控制 水分控制 2021/6/15 47 80 三、動態(tài)密閉式固態(tài)發(fā)酵技術 轉鼓式發(fā)酵 2021/6/15 48 80 轉鼓式發(fā)酵 ? 轉鼓式反應器的主要特色是空氣不是從基質的底部吹人而是從基質的頂部吹過，空氣和基質的熱量和物質交換是通過反應器的轉動來促進。 ? 轉鼓式固態(tài)反應器熱量的傳遞主要有兩種途徑：一是直接通過對流和蒸發(fā)將熱量傳遞到反應器的頂部空氣；二是由反應器的壁通過傳導傳遞。這種反應器可以用干空氣增加基質的水分蒸發(fā)來降溫，因為這樣的反應器可以從頂部通過噴水來調節(jié)基質的水分含量。 ? 轉鼓式反應器的裝料系數一般是 。 2021/6/15 49 80 攪拌式發(fā)酵 2021/6/15 50 80 攪拌式發(fā)酵 ? 攪拌式固態(tài)發(fā)酵兩種主要類型：水平攪拌式的和轉鼓式。 ? 在水平攪拌式中，發(fā)酵基質的運動是由攪拌軸的運動來提供動力的；而在轉鼓式中是由罐體的運動來提供的。除此以外，二者其他方面都很類似。垂直式的反應器一般都要強制通風。 2021/6/15 51 80 氣固流化床發(fā)酵 2021/6/15 52 80 流化床發(fā)酵的特色和優(yōu)點 ① 由于通氣良好，因此有助于好氧微生物的生長，在流化床上生長的微生物呼吸率可以達到靜態(tài)培養(yǎng)的 10倍； ②代謝熱的去除十分完全，不會發(fā)生培養(yǎng)基溫度過高 的問題； ③氣體和揮發(fā)性的代謝產物可以很快消失，減小抑制； ④混合效果很好，消除了發(fā)酵基質中的溫度和濕度梯 度，有利于過程中的工藝參數的控制； ⑤某些產物（如單細胞蛋白）可以直接在反應器中進 行干燥； ⑥相對于傳統(tǒng)的固態(tài)培養(yǎng)，生產效率大大提高，因此 可以減少生產所占用的空間和生產操作費用。 2021/6/15 53 80 立式多層固態(tài)發(fā)酵罐 2021/6/15 54 80 立式多層固態(tài)發(fā)酵罐特點 ? 立式多層固態(tài)發(fā)酵采用的發(fā)酵罐具有占地面積小、自動化程度高、生產能力大、易于監(jiān)測和控制等優(yōu)點。 ? 發(fā)酵物料可以在發(fā)酵罐內進行蒸煮、滅菌、降溫等操作，更重要的是實現了發(fā)酵罐內接種、發(fā)酵罐內噴淋加濕、自動翻料、溫濕度自動檢測顯示、自動進出料等自動控制操作過程。 ? 可以在常溫、常壓下工作，利用夾套、內蛇管和無菌空氣進行加熱和冷卻。 ? 由于發(fā)酵物料是在密閉條件下進行發(fā)酵，而且進入發(fā)酵罐內的空氣和水都經過滅菌處理，完全消除了雜菌污染的可能性，最終產品的質量有了確切的保證。 2021/6/15 55 80 操作及應用范圍 ? 立式多層固態(tài)發(fā)酵罐在投料前先進行空罐滅菌，發(fā)酵物料從發(fā)酵罐頂部人料孔加人，進入發(fā)酵罐底下第一層，然后翻起第二層堆料板，加第二層料，依次按此步驟進行加料。然后進行蒸煮、滅菌。發(fā)酵物料的控溫是依靠發(fā)酵罐的內蛇管、外夾套冷卻水以及罐底壓人的無菌空氣，然后從罐頂排出。 ? 目前，國內已有 — 10m3規(guī)格的立式多層圓桶形固態(tài)發(fā)酵罐出售，可以用于菌體蛋白、纖維素酶、淀粉酶、四環(huán)素、赤霉酸、紅曲、醋曲、醬曲的生產，生物制藥（包括生物農藥），飼料和菜籽餅固態(tài)發(fā)酵產酶等許多領域。 2021/6/15 56 80 在固體發(fā)酵過程中進行攪拌具有以下一些特點和要求： ① 設計上必須符合清潔無菌的衛(wèi)生要求； ②要求對固體基質施加的剪切力較小； ③固體基質經預處理（浸泡、滅菌）后，可通過固體攪拌器內部接種，以避免染菌； ④可通過攪拌保證添加水分分布均勻，以便于控制水分含量