固体发酵种类-固体发酵反应器.ppt

第四章 固态发酵技术及过程控制;第一节 概述 ;固态发酵的定义 ;二、固态发酵的特点 ;3、固态发酵中培养基提供的与气体的接触面积要比液体深层发酵中与气泡的接触面积大得多，供氧更充足，同时，空气通过固体层得阻力较小，能量消耗低。 4、使用固体原料，在发酵过程中，糖化和发酵过程同时进行，简化操作工序，节约能耗。 5、高底物浓度可以产生高的产物浓度。 6、由于产物浓度高，提取工艺简单可控，没有大量有机废液产生，但提取物含有底物成分。 7、生产机械化程度较低，缺乏在线传感仪器，过程控制较困难。;三、固态发酵的分类 ;自然富集固态发酵;2、强化微生物混合固态发酵;3、限定微生物混合固态发酵;4、单菌固态纯种发酵;四、固态发酵反应器 ;浅盘式（图4-2） ;园盘固体发酵机 ;强制通风物料静态反应器（图4-3） ; 图4－4 强制通风填充床反应器 ;图4－5 Koji工业制曲设备1－曲室；2多孔板；3－旋转机；4，11－卸料螺杆机；5－空气调节器；6－鼓风机；7－排气管；8－调节阀；9－空气过滤器；10－装料机；12－控制台 ;2、动态固态发酵反应器（1）转鼓式 ;（2）带机械搅拌的筒柱式 ;滚筒发酵机;（3）流化床反应器 ;粉剂硫化床;（4）塔式反应器;脱氯塔;一酸塔;五、固态发酵发展趋势和应用前景 ;第二节 固态发酵过程的控制;2、界面作用;3、固态基质中丝状微生物的生长 ;4、固态基质中细菌和酵母菌的生长 ;纳豆 ：是日本的一种风味食品，它主要是由枯草芽孢杆菌发酵蒸煮过的大豆而制成。 在严格无菌条件下，细菌被越来越多地用于固态发酵过程，如利用芽孢杆菌(Bacillus spp．)发酵麸皮生产淀粉酶等。 ;利用酵母菌的纯种固态发酵果皮及其他废弃物产酒精，也愈来愈引起人们的重视。 在淀粉类物质为底物的同步糖化发酵过程中，淀粉酶和酵母菌被同时引入固态发酵系统，酵母菌的存在还有利于提高发酵产品中的蛋白质含量。 ;二、固态发酵基质原料;固体发酵基质原料影响微生物生长的因素;固态发酵基质的差异性 ;三、影响固态发酵过程的主要参数;第三节 固态发酵技术 ;强化微生物混合固态发酵(intensified mixed solid-state fermentation) 以人为强化接种微生物菌系不明确的富集培养物或特定微生物培养物来进行混合发酵 如传统酒曲和酱曲、腌菜、烟草发酵、茶叶发酵、青贮、堆肥等。 ;（二）混合固态发酵工艺特点;混合的多种菌种;（三）混合固态发酵过程控制;（四）混合固态发酵工艺过程存在的问题;二、静态密闭式固态发酵技术;1、托盘式发酵;托盘式发酵设备;2、填充床式发酵;静态密闭式固态发酵工艺控制 ;三、动态密闭式固态发酵技术 ;1、转鼓式发酵 转鼓式反应器的主要特色是空气不是从基质的底部吹人而是从基质的顶部吹过，空气和基质的热量和物质交换是通过反应器的转动来促进。 转鼓式固态反应器热量的传递主要有两种途径：一是直接通过对流和蒸发将热量传递到反应器的顶部空气；二是由反应器的壁通过传导传递。这种反应器可以用干空气增加基质的水分蒸发来降温，因为这样的反应器可以从顶部通过喷水来调节基质的水分含量。 转鼓式反应器的装料系数一般是0.3。 ;2、搅拌式发酵;2、搅拌式发酵 搅拌式固态发酵两种主要类型：水平搅拌式的和转鼓式。 在水平搅拌式中，发酵基质的运动是由搅拌轴的运动来提供动力的；而在转鼓式中是由罐体的运动来提供的。除此以外，二者其他方面都很类似。垂直式的反应器一般都要强制通风。 ;3、气固流化床发酵 ;流化床发酵的特色和优点 ;4、立式多层固态发酵罐 ;立式多层固态发酵罐特点;操作及应用范围;在固体发酵过程中进行搅拌具有以下一些特点和要求：;四、气相双动态固态纯种发酵技术;1、打破现代发酵工业中液体深层发酵技术的垄断局面 ;2、开辟新的生物技术产业 ;3、对传统固态发酵生产技术的改进 ;（一）气相双动态固态纯种发酵的工艺过程;图4－12 单筒式双动态固态发酵罐示意图;图4－13 小推车盘架系统;图4－14 小推车盘架机械输送系统;气相双动态固态纯种发酵工艺特点 ;⑤气相双动态有促进微生物代谢、强化细胞内外的传质，减少代谢产物的反馈抑制，从而有缩短发酵周期、提高转化率的功能； ⑥反应器的环形结构与循环鼓风机，使反应器内的温度、湿度均匀一致； ⑦反应器内设置冷却排管，加之循环风机配合后，强制罐内气相空气顺次通过物料和冷却排管，降低发酵物料的温度，并便于反应器内温度与湿度的调控； ⑧气相双动态的周期、振幅与波形由进出气阀的适时自动控制系统完成，可以随发酵过程对供氧与发热要求进行计算机在线优化控制。 ;（二）气相双动态固态发酵的机制;五、吸附载体固态发酵技术 ;???一）吸附载体固态发