【正文】 ； ⑤通過外部冷卻夾套和攪拌提高溫控效果。 2021/6/15 57 80 四、氣相雙動態(tài)固態(tài)純種發(fā)酵技術(shù) ? 氣相雙動態(tài)固態(tài)純種發(fā)酵新技術(shù)的研制成功，標(biāo)志著現(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵技術(shù)的成熟。大致可歸納為以下三個方面 ： （ 1）打破現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)中液體深層發(fā)酵技術(shù)的壟斷局面 （ 2）開辟新的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè) （ 3）對傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn) 2021/6/15 58 80 打破現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)中液體深層發(fā)酵技術(shù)的壟斷局面 ? 有許多現(xiàn)行的液體發(fā)酵法生產(chǎn)過程，都可以用此現(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵技術(shù)代替。典型的有 Bt發(fā)酵、纖維素酶發(fā)酵、果膠酶發(fā)酵、固氮菌發(fā)酵、赤霉素發(fā)酵、核黃素發(fā)酵等。以此類推，整個酶制劑工業(yè)都有可能轉(zhuǎn)成以固態(tài)發(fā)酵法為主體。其他還有農(nóng)用抗生素、有機酸等，也有部分代替的可能。 2021/6/15 59 80 開辟新的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè) ? 典型事例是如白僵菌、綠僵菌等在液體中不產(chǎn)生分生孢子，必須采用現(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵技術(shù)。更重要的是，木質(zhì)纖維素的生物轉(zhuǎn)化與生物量全利用是人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的重大課題，現(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵技術(shù)將是該課題最終克服技術(shù)經(jīng)濟關(guān)的突破口?？砷_創(chuàng)眾多的新產(chǎn)業(yè)：①以酒精為代表的清潔液體燃料工業(yè)；②高效有機生物肥工業(yè)；③菌體飼料蛋白工業(yè)；④飼料添加劑工業(yè)等。 2021/6/15 60 80 對傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn) ? 壓力脈動操作往往可使發(fā)酵時間縮短 1／ 3，變溫操作往往可提高菌體活性。在復(fù)合菌群組合優(yōu)化方面也可發(fā)揮作用。因此對傳統(tǒng)制酒，及風(fēng)味食品制造方面提供技術(shù)改進(jìn)的新途徑，甚至創(chuàng)制新的風(fēng)味發(fā)酵食品、保健食品等，例如用紅曲霉固態(tài)發(fā)酵制紅曲霉素及保健食品等。 2021/6/15 61 80 （一）氣相雙動態(tài)固態(tài)純種發(fā)酵的工藝過程 圖4＊11 雙筒式雙動態(tài)固態(tài)發(fā)酵罐示意圖 2021/6/15 62 80 圖 4－ 12 單筒式雙動態(tài)固態(tài)發(fā)酵罐示意圖 2021/6/15 63 80 圖 4－ 13 小推車盤架系統(tǒng) 2021/6/15 64 80 圖 4－ 14 小推車盤架機械輸送系統(tǒng) 2021/6/15 65 80 氣相雙動態(tài)固態(tài)純種發(fā)酵工藝特點 ① 無固體層機械翻動裝置，由薄層、氣相雙動態(tài)及循環(huán)風(fēng)機達(dá)到傳質(zhì)與傳熱要求； ②由于無固體翻動機械傳動，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單容易密封，便于工業(yè)放大； ③反應(yīng)器為受壓容器，可用壓力蒸汽進(jìn)行嚴(yán)格的空罐或?qū)嵐逌缇?，無死角，便于清掃； ④采用無菌壓縮空氣供氧，發(fā)酵過程中反應(yīng)器為正壓狀態(tài)，故能嚴(yán)格達(dá)到純種固態(tài)培養(yǎng)的要求； 2021/6/15 66 80 ⑤ 氣相雙動態(tài)有促進(jìn)微生物代謝、強化細(xì)胞內(nèi)外的傳質(zhì)，減少代謝產(chǎn)物的反饋抑制，從而有縮短發(fā)酵周期、提高轉(zhuǎn)化率的功能； ⑥反應(yīng)器的環(huán)形結(jié)構(gòu)與循環(huán)鼓風(fēng)機，使反應(yīng)器內(nèi)的溫度、濕度均勻一致； ⑦反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置冷卻排管，加之循環(huán)風(fēng)機配合后，強制罐內(nèi)氣相空氣順次通過物料和冷卻排管，降低發(fā)酵物料的溫度，并便于反應(yīng)器內(nèi)溫度與濕度的調(diào)控； ⑧氣相雙動態(tài)的周期、振幅與波形由進(jìn)出氣閥的適時自動控制系統(tǒng)完成，可以隨發(fā)酵過程對供氧與發(fā)熱要求進(jìn)行計算機在線優(yōu)化控制。 2021/6/15 67 80 （二）氣相雙動態(tài)固態(tài)發(fā)酵的機制 ? 氣相雙動態(tài)固態(tài)發(fā)酵中氣體內(nèi)循環(huán)的目的是使氣相始終處在對流擴散狀態(tài)。內(nèi)循環(huán)速率變化也應(yīng)與微生物的代謝狀況相對應(yīng)，隨著微生物代謝活動的加劇，氣體內(nèi)循環(huán)速率也應(yīng)增加。但風(fēng)速太大，填料層表面基質(zhì)將被吹起。風(fēng)速可以通過馬達(dá)轉(zhuǎn)速及風(fēng)扇功率估計。 ? 在氣相雙動態(tài)固態(tài)發(fā)酵中，培養(yǎng)基料層的厚度、氣體脈沖壓力變化范圍、氣體內(nèi)循環(huán)速率等都會影響發(fā)酵。由于是密閉系統(tǒng)，氣相雙動態(tài)固態(tài)發(fā)酵中能很好保持水分。 2021/6/15 68 80 五、吸附載體固態(tài)發(fā)酵技術(shù) ? 傳統(tǒng)的固態(tài)發(fā)酵不足之處： ①固體培養(yǎng)基既是碳源，又是它們的結(jié)構(gòu)組成部分，在微生物發(fā)酵生長過程中，培養(yǎng)基被分解了，底物容易結(jié)塊，孔隙率也降低。由于底物的外形和物理特性都發(fā)生了變化，結(jié)果降低了發(fā)酵過程中的傳質(zhì)和傳熱。 ②固體物中的雜質(zhì)容易帶入發(fā)酵提取液中，難以應(yīng) 用于純度要求高的發(fā)酵產(chǎn)品。 ③由于底物的不均勻性，難以維持發(fā)酵反應(yīng)的穩(wěn)定性和一致性，生物量和代謝產(chǎn)物的成分不易分析，不利于發(fā)酵過程的控制以及動力學(xué)研究與模型建立等。 2021/6/15 69 80 （一）吸附載體固態(tài)發(fā)酵的特點 ? 吸附載體固態(tài)發(fā)酵的特點特征是以天然或人工合成的多孔材料代替麩皮之類的固態(tài)基質(zhì)作為微生物的載體，營養(yǎng)成分可以嚴(yán)格控制，發(fā)酵結(jié)束，只需將菌體和培養(yǎng)液擠壓出來進(jìn)行抽提，載體又可以重新使用。 ? 吸附載體固態(tài)發(fā)酵可以克服傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵存在的許多問題 2021/6/15 70 80 選用適宜的惰性吸附載體充當(dāng)固態(tài)發(fā)酵的固相，可以克服底物結(jié)塊、傳質(zhì)和傳熱差的難題，避免固體物中的雜質(zhì)帶人發(fā)酵提取液中； 由于多孔吸附載體在無游離水狀態(tài)下固態(tài)發(fā)酵，利于氣 — 液 — 固傳遞，發(fā)酵水平比液體發(fā)酵提高3～ 5倍，設(shè)備投資比液體深層發(fā)酵低得多； 能夠維持固態(tài)發(fā)酵過程中環(huán)境的均勻性與一致性； 容易分析生物量和代謝產(chǎn)物，利于發(fā)酵過程的控制以及動力學(xué)研究與模型建立； 采用培養(yǎng)基實消、液體種子在位無菌接種和在位超聲控濕等配套的無菌操作方法，解決大規(guī)模固體培養(yǎng)基難以滅菌和大規(guī)模無菌接種的問題； 該技術(shù)拓寬了固體發(fā)酵應(yīng)用范圍，具有廣泛的適用性與推廣意義。 2021/6/15 71 80 吸附載體固態(tài)發(fā)酵與深層液態(tài)發(fā)酵相比的優(yōu)點 ? 由于吸附載體固態(tài)發(fā)酵過程中