固態(tài)發(fā)酵技術(shù)及過程控制-文庫吧資料
2025-05-17 22:14本頁面
【正文】 ? 發(fā)酵物料可以在發(fā)酵罐內(nèi)進行蒸煮、滅菌、降溫等操作，更重要的是實現(xiàn)了發(fā)酵罐內(nèi)接種、發(fā)酵罐內(nèi)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。 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(chǎn)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(zhì)中的溫度和濕度梯 度，有利于過程中的工藝參數(shù)的控制； ⑤某些產(chǎn)物（如單細胞蛋白）可以直接在反應(yīng)器中進 行干燥； ⑥相對于傳統(tǒng)的固態(tài)培養(yǎng)，生產(chǎn)效率大大提高，因此 可以減少生產(chǎn)所占用的空間和生產(chǎn)操作費用。除此以外，二者其他方面都很類似。 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(zhuǎn)鼓式。這種反應(yīng)器可以用干空氣增加基質(zhì)的水分蒸發(fā)來降溫，因為這樣的反應(yīng)器可以從頂部通過噴水來調(diào)節(jié)基質(zhì)的水分含量。 2021/6/15 44 80 托盤式發(fā)酵設(shè)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(shù) 轉(zhuǎn)鼓式發(fā)酵 2021/6/15 48 80 轉(zhuǎn)鼓式發(fā)酵 ? 轉(zhuǎn)鼓式反應(yīng)器的主要特色是空氣不是從基質(zhì)的底部吹人而是從基質(zhì)的頂部吹過，空氣和基質(zhì)的熱量和物質(zhì)交換是通過反應(yīng)器的轉(zhuǎn)動來促進。 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(zhì)鋪在一個面積相對比較大的 托盤上； ②沒有強制的通風(fēng)，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(zhì)的溫度隨著反應(yīng)器周圍環(huán)境的溫度而變化，因此可以通過控制反應(yīng)器所在的空間溫度來控制反應(yīng)器的內(nèi)部溫度。 2021/6/15 42 80 二、靜態(tài)密閉式固態(tài)發(fā)酵技術(shù) ? 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(zhì)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。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。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(zhuǎn)化為天冬氨酸。當它與大腸埃希菌（ E． coli）混合發(fā)酵，延胡索酸就能完全轉(zhuǎn)化成琥珀酸。 混合的多種菌種，增加了發(fā)酵中許多基因的功能，通過不同代謝能力的組合，完成單個菌種難以完成的復(fù)雜代謝作用，可以代替某些基因重組工程菌來進行復(fù)雜的多種代謝反應(yīng)，或促進生長代謝，提高生產(chǎn)效率。 2021/6/15 38 80 （二）混合固態(tài)發(fā)酵工藝特點 充分利用培養(yǎng)基、設(shè)備、人員和時間，可以在同一發(fā)酵容器中經(jīng)過相同工藝過程，提高所需產(chǎn)品的質(zhì)和量，或獲得良種、多種產(chǎn)品。 2021/6/15 35 80 三、影響固態(tài)發(fā)酵過程的主要參數(shù) 濕度與水活度 溫度與熱量傳遞 通氣與傳質(zhì)過程 pH值 2021/6/15 36 80 第三節(jié) 固態(tài)發(fā)酵技術(shù) 一、混合固態(tài)發(fā)酵技術(shù) （一）混合固態(tài)發(fā)酵概念 ? 混合發(fā)酵 (mixed fermentation) ： 許多發(fā)酵過程是純菌株無法完成或只能微弱地進行的，必須依靠兩種或多種微生物共同培養(yǎng)來完成的過程 如傳統(tǒng)酒曲和醬曲、腌菜、煙草發(fā)酵、茶葉發(fā)酵、青貯、堆肥等。 （ 3）發(fā)酵基質(zhì)混合上的困難。 2021/6/15 33 80 固體發(fā)酵基質(zhì)原料 影響微生物生長的因素 （ 1）固體基質(zhì)的大分子結(jié)構(gòu) （ 2）顆粒大小影響微生物的生長 （ 3）顆粒形狀 （ 4）顆粒的多孔性 （ 5）顆粒均勻性及硬度 2021/6/15 34 80 固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)的差異性 （ 1）復(fù)雜的，非均一的基質(zhì)結(jié)構(gòu)。 2021/6/15 32 80 二、固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)原料 ? 玉米秸稈、玉米芯、小麥秸稈、水稻秸稈、麩皮、稻殼、玉米、大米、小米、大豆、甘蔗渣、酒糟、木薯、玉米皮渣等。 2021/6/15 31 80 ? 利用酵母菌的純種固態(tài)發(fā)酵果皮及其他廢棄物產(chǎn)酒精，也愈來愈引起人們的重視。 2021/6/15 30 80 ? 納豆 ：是日本的一種風(fēng)味食品，它主要是由枯草芽孢桿菌發(fā)酵蒸煮過的大豆而制成。 2021/6/15 29 80 固態(tài)基質(zhì)中細菌和酵母菌的生長 ? 自然漚肥 ：濕潤的有機物被一系列微生物所分解，其中，由于嗜熱芽孢桿菌的代謝活動，在木質(zhì)纖維素類物質(zhì)的分解過程中，會產(chǎn)生大量的代謝熱，導(dǎo)致培養(yǎng)基內(nèi)溫度高達 60℃ 以上。 外層是不定形的組分，主要是蛋白質(zhì)、甘露聚糖和葡聚糖；內(nèi)層是定形的，由幾丁質(zhì)、纖維素或二者組成的微纖。 2021/6/15 26 80 第二節(jié) 固態(tài)發(fā)酵過程的控制 一、固態(tài)發(fā)酵微生物及生長機制 適合固態(tài)發(fā)酵微生物特征 ①能夠利用多糖的混合物； ②有完整的酶系，可以迅速從對某一種多糖的代謝轉(zhuǎn)為對另一種多糖的代謝； ③能夠深入到料層中，也能穿入基質(zhì)細胞內(nèi)； ④在發(fā)酵過程中以菌絲形式生長，而不易孢子化； ⑤生長迅速，染菌概率小； ⑥可以在含水量低的基質(zhì)中生長； ⑦能夠耐受高濃度的營
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