固態(tài)發(fā)酵課件

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1、固態(tài)發(fā)酵與工藝設(shè)備發(fā)酵固態(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)器發(fā)酵固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備現(xiàn)狀:技術(shù)含量低,發(fā)酵方式落后,工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)難以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用前景:克服自身特點(diǎn),應(yīng)用具有巨大潛力,固態(tài)發(fā)酵被認(rèn)為是可再生性資源綜合利用最有希望的途徑反應(yīng)器發(fā)酵固態(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(solidsubstratesferment

2、ation)。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)器發(fā)酵固態(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生物反應(yīng)過程。反應(yīng)器發(fā)酵固態(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)器發(fā)酵固態(tài)

3、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)器發(fā)酵固態(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。發(fā)酵固態(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)器發(fā)酵固態(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)器發(fā)酵固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特點(diǎn)分

4、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。發(fā)酵固態(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)。發(fā)酵固態(tài)發(fā)酵概

5、述內(nèi)涵特點(diǎn)分類固態(tài)發(fā)酵設(shè)備反應(yīng)器2.1主要影響參數(shù)水活度溫度通氣與傳質(zhì)pH值發(fā)酵固態(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2.1.1水活度（aw）由于固態(tài)發(fā)酵的最大特點(diǎn)就是無游離水，因而底物含水量的變化，必然會對發(fā)酵過程產(chǎn)生影響。細(xì)菌：0.90-0.99酵母菌：0.80-0.90真菌：0.60-0.70發(fā)酵固態(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2.1.2溫度溫度是一個重要的影響因素，一方面微生物需要適宜的生長溫度（例如：真菌生長的最適溫度為20～30℃)，另一方面伴隨微生物的生長，會產(chǎn)生生大量的熱，如果溫度不及時散去，溫度

6、會影響孢子發(fā)芽、生長和產(chǎn)物的產(chǎn)率。發(fā)酵固態(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2.1.3通氣與傳質(zhì)固態(tài)發(fā)酵利用的微生物幾乎都是好氧性的，空氣的通氣率特別重要。空氣速率的增加既可以供氧，又可以帶走反應(yīng)熱和二氧化碳，提高傳質(zhì)、傳熱效率。在實(shí)驗(yàn)室及工業(yè)化大生產(chǎn)中，一般利用強(qiáng)制通無菌空氣來達(dá)到通風(fēng)的目的。發(fā)酵固態(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2.1.3PH值與溫度對微生物的影響相似，微生物存在最適PH。絕大多數(shù)微生物能生活在PH5.0-9.0之間的環(huán)境。發(fā)酵固態(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

7、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。發(fā)酵固態(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)器發(fā)酵固態(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。發(fā)酵固態(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)器迄今為止

8、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。發(fā)酵固態(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)器發(fā)酵固態(tài)發(fā)酵概述內(nèi)涵特