固體發(fā)酵綜述及其優(yōu)點(diǎn)

固體發(fā)酵綜述及其優(yōu)點(diǎn)第一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五

發(fā)酵工業(yè)

菌種選育自然界篩選、誘變育種、基因工程、細(xì)胞工程培養(yǎng)基配制根據(jù)培養(yǎng)基的配制原則制備，實(shí)踐中需多次試驗(yàn)配方滅菌殺滅雜菌擴(kuò)大培養(yǎng)和接種發(fā)酵過程（中心階段）檢測進(jìn)程，滿足營養(yǎng)需要；嚴(yán)格控制溫度、pH、溶氧、轉(zhuǎn)速等分離純化菌體：過濾、沉淀代謝產(chǎn)物：蒸餾、萃取、離子交換第二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備一、固態(tài)發(fā)酵概述聽完課后請回答下列問題：1.固態(tài)發(fā)酵與液態(tài)發(fā)酵有什么不同？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？2.當(dāng)前發(fā)酵工業(yè)主要使用的是液體發(fā)酵還是固體發(fā)酵？食品釀造業(yè)主要使用的是液體發(fā)酵還是固體發(fā)酵？反應(yīng)器第三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備1、固態(tài)發(fā)酵的內(nèi)涵一般發(fā)酵工藝過程按照培養(yǎng)基物理性狀不同，將發(fā)酵方式分為兩大類：固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵。反應(yīng)器第四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備

固體基質(zhì)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵一切使用不溶性固體基質(zhì)來培養(yǎng)微生物的工藝過程，稱之為固體基質(zhì)發(fā)酵(solidsubstratesfermentation)。固體基質(zhì)發(fā)酵，既包括將固體懸浮在液體中的深層發(fā)酵，也包括在沒有(或幾乎沒有)游離水的濕固體材料上培養(yǎng)微生物的工藝過程。反應(yīng)器第五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備固態(tài)發(fā)酵是指沒有或幾乎沒有自由水存在下，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)過程。反應(yīng)器第六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備

問題固體基質(zhì)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵有何區(qū)別？反應(yīng)器第七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備從生物反應(yīng)過程的本質(zhì)考慮，固態(tài)發(fā)酵是以氣相為連續(xù)相的生物反應(yīng)過程，與此相反，液態(tài)發(fā)酵是以液相為連續(xù)相的生物反應(yīng)過程。從這個(gè)定義中可以充分認(rèn)識固態(tài)發(fā)酵的特點(diǎn)，以及與液態(tài)發(fā)酵本質(zhì)的區(qū)別。反應(yīng)器第八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器第九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器固態(tài)發(fā)酵與液態(tài)發(fā)酵比較分析固態(tài)發(fā)酵中微生物生長在缺乏或幾乎缺乏可見液體水的顆粒之間，在固態(tài)發(fā)酵系統(tǒng)中，微生物可以從濕的基質(zhì)顆粒中獲得所需的水分。固體發(fā)酵基質(zhì)的含水量可以有效控制在12％－80％之間，大多含水量在60％左右。而典型的深層液體發(fā)酵的發(fā)酵液中只有5％左右的溶質(zhì)，至少有95％的水。當(dāng)前發(fā)酵工業(yè)所使用的主要是深層液態(tài)發(fā)酵。第十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器第十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器第十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器2、固態(tài)發(fā)酵的特點(diǎn)基質(zhì)：可被微生物降解或不被降解的多孔固體基質(zhì)，氣固表面積大（103-106m/cm2），有利于微生物生長。微生物是在接近自然狀態(tài)的情況下生長，可產(chǎn)生一些在液體培養(yǎng)基中不產(chǎn)生的酶或其它代謝產(chǎn)物，特別是對于許多絲狀真菌來說。第十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器固態(tài)發(fā)酵是以氣體作為生物反應(yīng)過程中的O2、CO2、熱量、營養(yǎng)和產(chǎn)物的傳遞介質(zhì)，表現(xiàn)為O2、CO2擴(kuò)散比較容易，熱量傳遞困難，存在明顯的營養(yǎng)梯度。由于是非均相反應(yīng)，發(fā)酵參數(shù)的測定和控制比較困難，大多發(fā)酵過程依賴經(jīng)驗(yàn)。第十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器3、固態(tài)發(fā)酵的分類3.1傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵與現(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵固態(tài)發(fā)酵與液態(tài)發(fā)酵相比存在著許多不足，所以傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵曾經(jīng)是古老而又落后工藝的代名詞。甚至，在有的發(fā)酵工程或生化工程的教科書中，也很少提到固態(tài)發(fā)酵。第十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)的關(guān)鍵條件是純種大規(guī)模集約化培養(yǎng)。因此，依據(jù)固態(tài)發(fā)酵過程中是否能實(shí)現(xiàn)限定微生物純種培養(yǎng)，分為傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵與現(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵?，F(xiàn)代固態(tài)發(fā)酵是為了充分發(fā)揮固態(tài)發(fā)酵的優(yōu)勢，針對傳統(tǒng)固態(tài)發(fā)酵存在的問題，使之適應(yīng)現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)行的，可以實(shí)現(xiàn)限定微生物的純種大規(guī)模培養(yǎng)。第十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器第十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器3.2固態(tài)發(fā)酵的形式固態(tài)發(fā)酵可以以許多不同的形式進(jìn)行，按照使用的微生物的情況和形成的產(chǎn)品條件不同，固態(tài)發(fā)酵可分為自然富集固態(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)酵和單菌固態(tài)純種發(fā)酵。第十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器自然富集固態(tài)發(fā)酵自然富集固態(tài)發(fā)酵是指利用自然界中的微生物，由不斷演替的微生物進(jìn)行的富集混合發(fā)酵過程。典型的例子是傳統(tǒng)酒曲和醬油、腌萊、煙草發(fā)酵、茶葉發(fā)酵、青貯、堆肥等。第十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器自然富集固態(tài)發(fā)酵不需要人工接種微生物，其所需發(fā)酵的微生物主要依賴于當(dāng)?shù)乜諝夂臀锪现械淖匀晃⑸飬^(qū)系，多種微生物演替成最適于生長代謝或共生協(xié)作的小生態(tài)環(huán)境。其微生物富集區(qū)系不僅與當(dāng)?shù)乜諝夂臀锪现械淖匀晃⑸飬^(qū)系有關(guān)，而且與小生態(tài)環(huán)境自然變化密切相關(guān)。

第二十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器強(qiáng)化微生物混合固態(tài)發(fā)酵強(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，人為強(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)酵過程，如沼氣發(fā)酵、白酒發(fā)酵。第二十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器因?yàn)槿藗冊陂L期的科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中不斷發(fā)現(xiàn)，不少生命活動(dòng)及其效應(yīng)是借助于兩種以上的生物在同一環(huán)境中的共同作用下進(jìn)行的，甚至是單獨(dú)不能或只能微弱進(jìn)行的，例如纖維素和本質(zhì)素的降解。第二十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器限定微生物混合固態(tài)發(fā)酵限定微生物混合固態(tài)發(fā)酵是在對微生物相互作用和群落認(rèn)識的基礎(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)過分離純化的微生物純種，同時(shí)或先后接種同一滅過茵的培養(yǎng)基中，在無污染條件下進(jìn)行的固態(tài)發(fā)酵過程。第二十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器局限：雖然微生物混合培養(yǎng)在很多領(lǐng)域中的作用已得到充分肯定，部分成果己成功應(yīng)用于實(shí)踐，但對大多混合菌體系中菌間相互關(guān)系和作用機(jī)制的研究尚不夠深入。因此，目前對于具有協(xié)同作用關(guān)系的菌株篩選和組合還是一個(gè)隨機(jī)過程的，缺乏有效的理論指導(dǎo)，而且對于已經(jīng)應(yīng)用的混合培養(yǎng)體系也不能有效地協(xié)調(diào)菌間的關(guān)系，使其達(dá)最佳生態(tài)水平，發(fā)揮最大效應(yīng)。第二十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器單菌固態(tài)純種發(fā)酵單菌固態(tài)純種發(fā)酵是在純培養(yǎng)基礎(chǔ)上建立起來的，對于選育良種、保持生理活性和代謝過程中的穩(wěn)定起很大作用。第二十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器4、固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器

（反應(yīng)器圖片見p.79-83）迄今為止已有許多類型的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器問世(包括實(shí)驗(yàn)室、中試、工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模)。目前大約有九種不同形式的工業(yè)規(guī)模的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器：轉(zhuǎn)鼓式、木盒式、加蓋盤式、垂直培養(yǎng)盒式、傾斜接種盒式、淺盤式、傳送帶式、圓柱式、混合式等。第二十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器以基質(zhì)的運(yùn)動(dòng)情況則可以分為兩類：①靜態(tài)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器包括淺盤式和塔柱式反應(yīng)器；②動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器包括機(jī)械攪拌的筒柱式、轉(zhuǎn)鼓式反應(yīng)器等。第二十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器靜態(tài)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器中的發(fā)酵基質(zhì)在發(fā)酵過程中基本處于靜止?fàn)顟B(tài)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，放大問題??；其明顯的缺點(diǎn)是，由于發(fā)酵基質(zhì)的相對靜止，熱量、氧氣和其它營養(yǎng)物質(zhì)的傳遞困難，從而導(dǎo)致基質(zhì)內(nèi)部溫度、濕度、酸堿度和菌體生長狀態(tài)的嚴(yán)重不均勻。第二十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器中的基質(zhì)處于間斷或連續(xù)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而強(qiáng)化了傳熱和傳質(zhì)，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，自動(dòng)化程度相對較高，但由于機(jī)械部件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滅菌消毒比較困難，固態(tài)基質(zhì)的攪拌能耗過大，發(fā)酵物料的持續(xù)運(yùn)動(dòng)有可能會(huì)破壞菌絲體，從而影響菌體的生長與代謝。對于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的發(fā)酵過程，攪拌所起的作用(如促進(jìn)物質(zhì)傳遞，使發(fā)酵基質(zhì)內(nèi)部參數(shù)均勻)不一定十分顯著，因而這種設(shè)備的放大是一個(gè)突出的問題。第二十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器主要由兩部分組成，即反應(yīng)器主體和供氣、控溫、保溫系統(tǒng)，后者的主要目的是保持發(fā)酵系統(tǒng)的需氧狀態(tài)和調(diào)節(jié)發(fā)酵基質(zhì)的溫度和濕度。第三十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器目前靜態(tài)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器在實(shí)驗(yàn)室研究中應(yīng)用較為普遍，尤其是圓柱式的固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器。4.1靜態(tài)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器第三十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器第三十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器4.2動(dòng)態(tài)固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器(1)轉(zhuǎn)鼓式其基本形式是將一個(gè)圓柱形(鼓形)容器支架在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)主要起支撐及提供動(dòng)力這兩種作用。這類反應(yīng)器都有進(jìn)、出氣體設(shè)備，空氣入口管裝在容器底部，或者以多個(gè)支管分布于容器內(nèi)各處，支管上有許多噴氣口。第三十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器(2)帶機(jī)械攪拌的筒柱式

其特點(diǎn)是發(fā)酵器主體靜止不動(dòng)，而容器內(nèi)的攪拌器使發(fā)酵過程中的物料處于連續(xù)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在反應(yīng)器的一端有取樣、加料和通氣口。滅菌方式為直接通氣滅菌。第三十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器轉(zhuǎn)鼓式和帶機(jī)械攪拌的筒柱式發(fā)酵器內(nèi)微生物生長較快并且均一，放大過程中所遇到的困難是由于物料運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致在生長過程中菌絲被傷害，這個(gè)問題的嚴(yán)重性隨著發(fā)酵器容積的增大而增加。此外，在放大過程中還會(huì)存在發(fā)酵體系溫度控制、保持不染菌、發(fā)酵基質(zhì)聚集成球狀而影響傳質(zhì)傳熱等諸多方面的問題。第三十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器(3)帶機(jī)械攪拌的盤式固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器

通常盤式反應(yīng)器長2m，寬0.8m，深2.2m。三個(gè)并排的螺旋式攪拌器在以65cm/min的速度水平運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還以22r/min的轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)。在攪拌器載車上還有兩個(gè)噴口，用于補(bǔ)料加水。第三十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器盤式反應(yīng)器底部由兩層金屬網(wǎng)制成，過濾空氣由底部均勻進(jìn)入1m厚的發(fā)酵基質(zhì)。其缺點(diǎn)是：不能用于無菌操作過程，只能用于自然發(fā)酵和混合發(fā)酵過程。本系統(tǒng)易于放大。第三十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器第三十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器4.3實(shí)驗(yàn)室固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器、中試固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器與工業(yè)級固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器按照固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器所承載的固體物料多少不同，可將固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器分為三大類：第一類是實(shí)驗(yàn)室固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器可進(jìn)行克級規(guī)模固體物料的固態(tài)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)；第二類是中試固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器一般進(jìn)行千克級固體物料的固態(tài)發(fā)酵試驗(yàn)；第三類是工業(yè)級固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，承載噸級固體物料。第三十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器5、固態(tài)發(fā)酵研究取得的

主要進(jìn)展1)由敞開式發(fā)酵到封閉式發(fā)酵敞開式發(fā)酵雖然投資少、操作方便，但大規(guī)模生產(chǎn)有散熱困難、易污染等問題。封閉式發(fā)酵罐可以徹底滅菌，便于控制發(fā)酵罐中的溫度。第四十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器

2)從經(jīng)驗(yàn)發(fā)酵到控制發(fā)酵

液體發(fā)酵可實(shí)現(xiàn)電子汁算機(jī)控制，對發(fā)酵過程中的參數(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)測。目前在固態(tài)發(fā)酵中也可測定基質(zhì)含水量?；|(zhì)含水量是決定固態(tài)發(fā)酵成功與否的關(guān)鍵因素之一。如在固態(tài)流化床反應(yīng)器中，培養(yǎng)基的水分依據(jù)流化層內(nèi)的電極和塔壁間靜電容量值，從噴嘴噴出無菌水霧加以控制；在厚層通風(fēng)池中固態(tài)發(fā)酵，其培養(yǎng)溫度可通過繼電器控制池內(nèi)溫度保持在30℃左右。第四十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器在固態(tài)發(fā)酵中，真菌的菌絲穿插于基質(zhì)之間，吸附性強(qiáng)，多數(shù)常規(guī)測定方法都無法使用?，F(xiàn)常用間接測定方法，如測定菌體蛋白質(zhì)，測定氧攝入、二氧化碳的排出、ATP含量和葡萄糖胺含量，測定某些酶的活性(同菌體量成正比的酶)等方法。雖然pH值也是影響菌體生長代謝的關(guān)鍵因素之一，但固態(tài)發(fā)酵的某些基質(zhì)的優(yōu)良緩沖性能幫助減少對pH控制的需要。第四十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器問題：固態(tài)發(fā)酵中監(jiān)測pH的變化重要嗎？為什么?第四十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器3）從淺盤式發(fā)酵到機(jī)械化發(fā)酵中國現(xiàn)在釀造業(yè)的固體曲制備常采用厚層通風(fēng)池發(fā)酵，這些發(fā)酵設(shè)備占地面積大、勞動(dòng)強(qiáng)度大。國外已研制出密閉的柱形固態(tài)發(fā)酵罐，完全機(jī)械化操作，日發(fā)酵1000Kg物料。中國己研制出可裝料800kg的圓片制曲機(jī)，能半機(jī)械化連續(xù)操作。第四十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器4）從固態(tài)單菌發(fā)酵到固態(tài)混合發(fā)酵由于純種培養(yǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展而一度受到冷落的混合培養(yǎng)技術(shù)，現(xiàn)又逐步受到重視。在這些天然混合物和非均質(zhì)的基質(zhì)中，幾種微生物能找到最適于發(fā)育和共生協(xié)作的小生態(tài)環(huán)境。由于同時(shí)利用不同菌株進(jìn)行共同培養(yǎng)，增加了培養(yǎng)物的基因庫容量,完成單菌難以完成的復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過程，達(dá)到提高基質(zhì)產(chǎn)率和生產(chǎn)效率等目的。第四十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器5）從堆積發(fā)酵到流化態(tài)發(fā)酵

固態(tài)生化反應(yīng)器由簡單淺盤發(fā)酵到機(jī)械化發(fā)酵罐，它們還都是堆積發(fā)酵?，F(xiàn)日本已興起流化床培養(yǎng)，活力可提高到5-10倍。第四十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器6）從上下游過程分別操作到組合操作

發(fā)酵工業(yè)過程主要由發(fā)酵過程（也稱上游過程）和產(chǎn)物分離過程(下游過程)兩部分組成?，F(xiàn)大多數(shù)工業(yè)是把發(fā)酵過程和產(chǎn)物分離純化過程分別放在不同操作單元中完成，并前后連接成一個(gè)整體。第四十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器二、固態(tài)發(fā)酵主要設(shè)備（省略）原料處理設(shè)備固體發(fā)酵設(shè)備機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐空氣凈化系統(tǒng)培養(yǎng)基滅菌系統(tǒng)產(chǎn)物分離與提取設(shè)備第四十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器（一）原料處理設(shè)備在發(fā)酵與釀造過程中，為了加速蒸煮、糖化、發(fā)酵的反應(yīng)速度，對于使用的固體原料，常需將其粉碎。使大塊固體物料破碎成小塊物料的操作，通常稱為粉碎，而使小塊物料進(jìn)一步粉碎為粉末狀物料，則稱為磨碎或研磨。1.原料粉碎設(shè)備第四十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器在生產(chǎn)過程中，粉碎的效果好壞，不僅直接反映出粉碎操作的合理性和經(jīng)濟(jì)性，而且會(huì)間接影響到蒸煮、糖化、發(fā)酵的效果。工廠中，均采用某種形式的機(jī)械方法，達(dá)到固體物料粉碎的目的。第五十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器粉碎的方法，根據(jù)操作作用力的不同可區(qū)分為四種：①擠壓；②沖擊；③磨碎；④劈碎。無論是哪一種作用力，假如所施加的外力沒有超過物料的彈性強(qiáng)度，則物料產(chǎn)生彈性變形，外力除掉后，物料恢復(fù)到原來情況。假如施加的外力稍超過物料的破碎強(qiáng)度，則物料即被粉碎。第五十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器物料表面通常具有不規(guī)則的形狀，因此外力首先作用在突出點(diǎn)上，產(chǎn)生局部的應(yīng)力，破碎后應(yīng)力分散，作用點(diǎn)發(fā)生變化。粉碎過程是在極短的時(shí)間里進(jìn)行的非常復(fù)雜的過程，揭開全部真正的粉碎機(jī)理是以后進(jìn)一步開展的工作。第五十二頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器選擇粉碎物料的方法，必須根據(jù)物料的物理性質(zhì)、大小、粉碎的程度等，應(yīng)特別注意物料的硬度和破裂性。對堅(jiān)硬和脆性的物料，擠壓和沖擊很有效；對韌性物料剪切力作用較好；對方向性物料則以劈碎為宜。但不論哪一種粉碎，很少單獨(dú)使用其中的一種方法，而是幾種方法的組合，使粉碎更加有效。第五十三頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器錘式粉碎機(jī)利用快速旋轉(zhuǎn)的錘刀對物料進(jìn)行沖擊粉碎，廣泛用于各種中等硬度物料的中碎與細(xì)碎作業(yè)。由于各種脆性物料的抗沖擊性較差。因此，這種粉碎機(jī)特別適用于脆性物料。第五十四頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器錘式粉碎機(jī)

1.篩網(wǎng)2.軸3.錘刀4.沖擊板5.機(jī)殼

第五十五頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器錘式粉碎機(jī)主軸上有鋼質(zhì)圓盤或方盤轉(zhuǎn)子，盤上裝有可拆換的錘刀。錘刀可以自由擺動(dòng)。當(dāng)主軸以800-2500r/min在密封的機(jī)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，刀片在各個(gè)不同的位置上，能夠以很大的沖擊力將物料粉碎。第五十六頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器加入到粉碎機(jī)中的物料，首先與鋸齒形的沖擊板撞擊，已經(jīng)被粉碎的物料，通過機(jī)殼上的格柵網(wǎng)孔排出。未被粉碎的物料，被篩網(wǎng)阻截，再次受錘力沖擊粉碎。如遇有堅(jiān)硬不能粉碎的物料，由于錘刀是活動(dòng)地懸掛在盤上，可以搖動(dòng)而讓開，可避免損傷機(jī)器，當(dāng)然錘刀要受到較大的磨損，甚至損壞篩網(wǎng)。如遇有堅(jiān)硬的物料，可再次或多次沖擊粉碎。粉碎的物料，連續(xù)穿過機(jī)內(nèi)的篩網(wǎng)排出。為了避免堵塞，除將篩網(wǎng)孔做成上小下大的錐形孔外，被粉碎的物料含水量不應(yīng)超過10%-15%。第五十七頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器錘式粉碎機(jī)可作粗碎或細(xì)碎，這是它的優(yōu)點(diǎn)。此外，還具有單位產(chǎn)品的能量消耗低、體積緊湊、結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)能力高等特點(diǎn)。它的主要缺點(diǎn)是，當(dāng)粉碎較堅(jiān)硬的物料時(shí)，錘刀磨損得較快。第五十八頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器錘刀是錘式粉碎機(jī)的主要零件，它的型式尺寸，決定于物料尺寸性質(zhì)。機(jī)殼中的篩網(wǎng)有不同的規(guī)格，視被碎物料的性質(zhì)、種類和粉碎的要求而異。篩網(wǎng)的尺寸對產(chǎn)品的顆粒大小及粉碎機(jī)生產(chǎn)能力有很大的影響，視不同的要求選用適宜的篩網(wǎng)。錘刀與篩網(wǎng)間的徑向間隙是可以調(diào)節(jié)的，一般為5-10mm。粗篩一般用鋼絲構(gòu)成，或在金屬板上鉆圓孔、方孔或長方孔。細(xì)篩除用鋼絲外，還可用鋼板。酒精廠錘式粉碎機(jī)篩孔直徑一般為1.5mm，中心距離為2.5-3.5mm。第五十九頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器輥式粉碎機(jī)廣泛應(yīng)用于粉碎顆狀物料的中碎或細(xì)碎的作業(yè)，主要工作機(jī)件是兩個(gè)直徑相同的圓柱狀輥筒。第六十頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器圖3-2二輥式粉碎機(jī)

1.彈簧2.物料3.滾筒4.機(jī)座第六十一頁，共六十九頁，編輯于2023年，星期五釀造學(xué)固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器兩個(gè)輥筒以相反的方向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生擠壓力和剪力將物料粉碎。輥筒表面有光面和帶波紋的兩種，物料從輥筒間的空隙加入。兩輥筒間的距離稱為開度。凡物料顆粒小于開度的，可經(jīng)空隙漏出。當(dāng)要求產(chǎn)品較細(xì)時(shí)，可提高輥筒表面