固态发酵分析

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1、固态发酵第一节概述固态发酵起源于中国，具冇儿千年的历史。近年来，由于固态发酵具冇节水、节能的独特优势，属于清洁生产技术、逐步得到世界各国的重视。因此，本书从全新和度和从发展的观点來讨论固态发酵，以期使人们重新认识固态发酵。本着继承、发展和创新的观点，不仅对固态发酵基础理论进行分析，而几从固态发酵的典烈应用过程上来说明。-般发酵工艺过程按照培养基物理性状不同，将发酵方式分为两大类：固态发酵和液态发酵。液态发酵主要有表面发酵和深层发酵而一切使用不溶性固体基质來培养微生物的工艺过程，称之为固体基质发酵（so

2、lidsubstratesfermentation）□按照这样的理解，既包括将固体悬浮在液体中的深层发酵，也包括在没有（或几乎没有）游离水的湿固体材料上培养微生物的工艺过程。而对于固态发酵来讲，是指没有或儿乎没有H由水存在下，在有一定湿度的水不溶性固态基质中，用--种或多种微生物的一个生物反应过程。0-4：牌件底期空'仲主气作力映相）闌体辭杠反刪胞曲惟ffli・I固态发肆与図态发畔的比较闪念发HT系址eibi徽态发解&统山于人们対于固态发酵传统的认识是从固体基质开始，它既是微牛:物牛长代谢的碳源能源,

3、乂是微牛物牛长的微坏境，上述对于固态发酵的定义难以反映出固态发酵的科了内涵。从住物反应过程的木质考虑，固态发酵是以气相为连续相的生物反应过程，与此相反，液态发酵是以液和为连续相的牛物反应过程。从这个定义中可以充分认识固态发酵的特点.以及液态发酵本质的区别（图1.1）。固态发固态发酵是气体作为生物反应过程中的02、C02、热量、营养和产物的传递介质，表现为02、C02扩散比较容易，热量传递困难，存在明显的营养梯度，并IT无大屋有机废水产生。三、固态发酵与液态发酵比较分析固态发酵与液态发酵木质区别是以气相

4、还是以波相为连续相的差异，具体表现是固体发酵基质屮游离水的多少。固态发酵屮微生物生长在缺乏或几乎缺乏不可见液体水的颗粒之间，在固态发酵系统中，微牛物可以从湿的基质颗粒中获得所需的水分。固体发酵基质的含水量吋以有效控制在12%~&）%Z间，大多含水量在60%左右。与固态发酵相反，典型的深层液体发酵的发酵液屮台有5%左右的溶质，至少有95%的水。当前发酵工业所使用的丄要是深层液态发酵，尽管这种技术己经经过了较长期的使用和研究，但是，它仍然存在着许多难以克服的缺点，需耍釆用新的技术加以解决。表1」固态发酵与

5、液态发酵的比较固态发滞液恋发酵中汝有游贏水的说动•水Q堆养摂中较低的组分培养基中始终有滸离水的波动•水E焰养基中主要组分橄生彻从羅的固态毎质吸牧酋界修•営养物哝厦存血梯度滋生物从洛解水屮吸收管养物■昔养物诙度冶终不存在培养体系抄及到气、状•固三相•代招是连续相•而液相不是连续相培养体系大幺仅涉及气•液网相•而固相所占比例低•是悬浮视液相中；液栩为连按相接种比比较大•大于10%按种比比较小，小于10%懂生物所需氧主晏来自于气相•只需少量无曹空气•能耗低微生物所需氧来自于溶解氧•需険消耗较大能耗用于傲生物

6、糟朋氣需求气体循环和通气不仅可夷供氧气和荐除挥发性产而口也排除代谢煥直气体循歼和通气仅仅提供氧气和排除挥发性产暂■代诺热量需要冷却水排除激生物吸附于固冬底物的表面生长或渗透到固态底物内生檢孜生物均匀分布在培养体系中发酵结束时、培养堇是制物料状瓷.产物床度庙发酵结束时•培养基是液体状杰，产物诳度低便用浓缩的培养圣和较小的固杰发辭生物反应器■因此生产率髙•而得率和生长速率低使用稀释的培养基和絞大体积的生物反应器•因比生产率较低髙底精诫度可以产生爲的产物瑕度高底物恠度产生非牛顿流体何补料療统由于廉竦压力低•

7、所■通气的压力低由于需奁克眼液位花和V体从气相到菽相的阴力•系统畫製较高气樣压力颍检内的混合难以实現•且处生祈生长受营养扩就的町实现有败规合，加养扩敷通甫不受限制有效右除代谢热困琏•易出現过热何y岛水含H使发廨混度控制務易.发解设备庞大发酵下均匀，備休的生长、对营养物的吸收和代倔产物的份泌住各处揶是不均匀发酵均匀由于缺乏右效任线橱R手段，过思蛙制比较困班许多在线传感器的成熟，可以实现发醉过程整割由于产物高•提取工艺也单可控，因比没有大量有机废浪产生•但擬敢物含倉底亀成分需要去除大n简浓度有机浚水•分离

8、设备的体积倉很庞大•费用高•!《产物纯化比较容易一股可以使用固体原料•在发酵过程中•箱化与发酢过程同时进行•简化換作T侈•皆约能耗i般发酵原料需嬰经过较复杂的飢工•消桂能扯大续表1.1第二节态发酵的分类一、传统固态发酵与现代固态发困态发酵液态发酵左需要大最供氧过秤中•空气通过固体层的阻力较小.能董消耗少•固杰发酵中固态轅粒提哄的液体表而积比深层液体发酵中气泡提供的界面高得多在好轧发障中，需要克服静液层限力才能•侈供氧的通过深的液层•消耗能量人固体培养基的