固体发酵综述及其优点共70页文档
3固态发酵
固态发酵（solid state fermentation）：没有或几乎没有自有水存在 下，在有一定湿度的水不溶性固体基质中，一种或多种微生物的一个生 物反应过程。
醋生产车间
酱油生产
传统汾酒酿酒车间
世界最大"纯粮固态发酵酿酒车间
高青县城的山东扳倒井集团第九 纯 粮固态发酵酿酒生产车间
木质素酶固态发酵
（2）宏观传质过程：
① ② ③ ④ 空气进入和传出生物反应器的过程。 在没有强制通风的情况下，随着空气流动而发生的自然对流、 扩散过程等。 在生物反应器壁内与周围环境之间在发生的传质过程。 搅拌过程中的剪切效果。
好氧微生物固态发酵中氧传递：
（1）气体与固体培养基颗粒间的传质 （2）颗粒内氧的扩散
（3）氧气从气相主体到微生物的传递过程
空气阀门
加热器 排气口
紫外灯管
加湿器
空气循环
水
进气口
发酵罐
发酵罐
空气调节阀门
湿度传感器
空气温度传感器 温度控制 排气阀
加热器
曲室 排气管 旋转机 卸料旋杆机 空气调节器 装料机 调节阀
多孔板
空气过滤器
控制台
鼓风机
2、动态固态发酵反应器
1 转 鼓 式
接种和喷水口 搅拌桨电机
搅拌架电机
温度传感器
2、界面作用
（1）营养物在界面上的富集 （2）界面分布的微生物 （3）微生物界面效应的意义
3、固态机制中丝状微生物的生长（顶端延长） 4、固态机制中细菌和酵母的生长
酵母
枯草芽孢杆菌
二、固态发酵基质原料
1、固态发酵基质原料种类 未处理的农副产品或废弃物。 2、固态发酵基质原料影响微生物生长的因素 （1）固态基质的大分子结构 （2）颗粒大小影响微生物的生长
固态发酵技术-物质和热量
04
04
固态发酵技术的优化与改进
固态发酵技术的工艺优化
优化菌种选育
01
通过选育具有优良发酵性能的菌种，提高固态发酵产物的产量
和质量。
优化固态发酵工艺参数
02
通过调整发酵温度、湿度、pH值等工艺参数，改善固态发酵过
程的物质传递和热量平衡，提高产物产量。
优化固态发酵原料配比
03
微生物的生长和代谢
微生物生长
固态发酵过程中，微生物利用原料中 的营养物质进行生长繁殖，形成菌丝 体和孢子。
微生物代谢
微生物在生长过程中进行代谢活动， 将原料中的营养物质转化为代谢产物， 如酒精、乳酸、醋酸等。
代谢产物的形成和积累
酒精的形成和积累
固态发酵过程中，微生物将葡萄糖代谢产生酒精，随着发酵过程 的进行产生不利影响， 因此需要控制适宜的温度范围。
热量对固态发酵过程的影响
01
适宜的温度可以促进固态发酵的 进行，提高发酵效率。
02
过高的温度会导致微生物死亡或 失活，影响发酵效果。
温度的波动会影响固态发酵的稳 定性，因此需要保持温度的恒定 。
03
热量管理是固态发酵过程中的重 要环节，合理的热量控制可以提
固态发酵技术可以用于将 废弃物转化为生物质能， 提高能源利用效率。
在环境保护和治理领域的应用前景
有机废弃物处理
固态发酵技术可用于处理有机废弃物，如农作物秸秆、畜禽粪便 等，实现废弃物的资源化利用。
污水处理
固态发酵技术可以用于污水处理，降低水体中的有害物质含量， 提高水质。
土壤修复
固态发酵技术可以用于土壤修复，改善土壤质量，提高土壤肥力。
固态发酵技术的应用领域
固体发酵法
固体发酵法简介固体发酵法是一种利用微生物在固体基质中生长代谢产生有用产物的生物技术方法。
通过在适宜的温度、湿度和通气条件下，将有机物质与微生物接种于固体基质中，经过一定时间的发酵，可获得所需的发酵产物。
这种方法广泛应用于食品加工、农业废弃物处理和生物能源生产等领域。
发酵原理固体发酵的原理是将含有碳源和生长因子的固体基质与微生物接种物混合，通过微生物的代谢作用，利用基质中的有机物质进行生长、产生酶和代谢产物。
微生物在发酵过程中，通过分泌的酶降解基质中的碳水化合物、蛋白质和脂肪等，转化为能量、有机酸、酶和其他有用产物。
这种方法与液体发酵相比，具有较高的微生物密度和产物浓度。
固体发酵的主要过程包括微生物的生长、代谢产物的生成和基质的转化。
微生物的生长需要适宜的温度、湿度和通气条件。
基质中的有机物质被微生物降解和转化，产生的代谢产物可以直接从基质中收集和提取。
发酵基质固体发酵法中常用的发酵基质包括谷物、豆类、木屑和废弃农作物等。
这些基质具有较高的碳源含量和适宜的结构特性，可以提供微生物生长所需的营养和支持。
不同的基质适合不同类型的微生物和发酵产物的生产。
谷物基质谷物基质如玉米、小麦和大豆等，含有较高的碳水化合物、蛋白质和维生素等营养物质。
这些谷物基质在发酵过程中可以被微生物降解，产生乳酸、酒精和酶等有用产物。
谷物基质的结构较为均匀，易于控制发酵过程中的温度和湿度。
豆类基质豆类基质如豆饼、大豆渣等，含有丰富的蛋白质、纤维素和抗氧化物质。
这些基质在发酵过程中可以被微生物降解，产生氨基酸、酶和其他发酵产物。
豆类基质的结构较为复杂，需要在发酵过程中加入适量的水分和调节pH值。
木屑基质木屑基质如锯末、稻壳等，含有丰富的纤维素和木质素。
这些基质在发酵过程中可以被微生物降解，产生纤维素酶、木质素降解酶和其他有机酸。
木屑基质的结构较为松散，需要较高的通气条件和适量的水分来保证微生物的生长活性。
废弃农作物基质废弃农作物基质如秸秆、麸皮等，含有丰富的纤维素和半纤维素。
固液发酵
一、固体发酵 1. 固体发酵的概念：微生物生长在潮湿不溶于水的基质进行发酵，在固体发酵过程中不含任何自由水，随著自由水的增加，固体发酵范围延伸至粘稠发酵（slurry fermentation）以及固体颗粒悬浮发酵。
2. 固体发酵的优点：1) 培养基单纯，例如谷物类、小麦麸、小麦草、大宗谷物或农产品等均可被使用，发酵原料成本较经济。
2) 基质前处理较液体发酵少，例如简单加水使基质潮湿，或简单磨破基质增加接触面积即可，不需特殊机具，一般家庭即可进行步骤。
3) 因获得水分可减少杂菌污染，此种低灭菌步骤即可施行的发酵，适合低技术地区使用。
4) 能产生特殊产物，如红麴产生的红色色素是液体发酵的十倍，又例如曲霉菌（Aspergillus）在固体发酵所产生的糖苷酶较液体发酵产生的酶更具耐热性。
5) 固体发酵相当于使用相当高的培养基，且能用较小的反应器进行发酵，单位体积的产量较液体为高。
6) 下游的回收纯化过程及废弃物处理通常较简化或单纯，常是整个基质都被使用，如做为饲料添加物则不需要回收及纯化，无废弃物的问题。
3. 固体发酵的缺点：1) 限于低湿状态下生长的微生物，故可能的流程及产物较受限，一般较适合于真菌。
2) 在较致密的环境下发酵，其代谢热的移除常造成问题，尤其是大量生产时，常限制其大规模的产能。
3) 固态下各项参数不易侦测，尤其是液体发酵的各种探针不适用於固体发酵，pH值、湿度、基质浓度不易调控，生物量（Biomass）不易量测，每批次发酵条件不易一致，再现性差，质量不稳定。
4) 不易以搅拌方式进行质量传递（masss transfer），因此发酵期间，物质的添加无法达到均匀，因此不易得到高含量的产品。
5) 由于不易侦测，从发酵工程的观点来看，许多工作都只是在定性或观察性质，故不易设计反应器，难以量化生产或设计合理化的发酵流程。
二、6) 固体发酵的培养时间较长，其产量及产能常低於液体发酵，发酵过程容易被杂菌污。
固态发酵
冬季要求水温在40℃，春秋季在30～35℃，夏季时室
温即可，水温不宜低于25℃；浸曲时间：冬季2～3d， 春秋季1d，夏季6～12h 即可；浸曲后外观标准：曲 粒浮起，表面有小气泡（发酵现象），略有轻微酒气。
糖化：糖化的目的是促使糯米淀粉转化为糖分，以利 于发酵。
黄酒酵母的活化：将酵母在38～40℃，含糖2%， 酵母用量10倍以上的水溶液中复水活化，30～60 min后即可添加使用。时间不宜过长，否则酵母易 老化。
红曲
传统上：以大米为原料，接种红曲菌经固态发酵 而成的红曲米。 广义上：以红曲菌为菌种，发酵（固态、液态发 酵）而制成的各类产品的总称。 红曲固态发酵具有能耗低、培养基简单、生产过 程节水、操作简单易行、提取成本低等优点。另 外，采用固态发酵工艺无废水废渣产生，不会造 成二次污染
红曲作用
底物
化学方法：酸、碱进行化学水解
固体发酵基质原料 影响微生物生长的因素
（1）固体基质的大分子结构
（2）颗粒大小影响微生物的生长
（3）颗粒形状
（4）颗粒的多孔性
（5）颗粒均匀性及硬度
固态发酵基质的差异性
（1）复杂的，非均一的基质结构。
（2）基质的不同批次之间的差异。
（3）发酵基质混合上的困难。
（4）微生物在基质颗粒间活力的不均匀性。
3、影响固态发酵过程的主要参数
1、湿度与水活度
2、温度与热量传递
3、通气与传质过程
4、pH值
4、固态发酵与液态发酵的比较
序 号 1 2 3 4 5 6 7 项 目 水分 营养物 接种量 产物浓 度 产率 营养扩 散 散热 固态发酵 培养基没有游离水，水是培养 基中较低的组分 微生物从湿的固态基质吸收营 养物，营养物浓度存在梯度 接种量比较大，大于10% 发酵结束时，培养基是湿物料 状态，产物浓度高 使用浓缩的培养基和较小的固 体发酵生物反应器，产率高 微生物生长受营养扩散的限制 有效去除代谢热困难，易出现 过热的问题 液态发酵 培养基中始终有游离水的流动，水 是主要组分 微生物从溶解水中吸收营养物，营 养物浓度始终不存在梯度 接种量比较小，小于10% 发酵结束时，培养基是液体状态， 产物浓度低 使用稀释的培养基和较大体积的生 物反应器，产率低 不受营养扩散问题的影响 高水含量使发酵温度控制容易，发 酵设备庞大
固态发酵课件
固态发酵 设 备
固态发酵 概 述
内 涵 特 点 分 类 反应器
固态发酵是指没有或几乎没有自由 水存在下，在有一定湿度的水不溶 性固态基质中，用一种或多种微生 物的一个生物反应过程。
固态发酵 设 备
固态发酵 概 述
内 涵 特 点 分 类 反应器
固态发酵 设 备
从生物反应过程的本质考虑，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 液相为连续相的生物反应过程。从 这个定义中可以充分认识固态发酵 的特点，以及与液态发酵本质的区 别。
固态发酵 设 备
固态发酵 概 述
内 涵 特 点 分 类 反应器
2.1.2温度 温度是一个重要的影响因素， 一方面微生物需要适宜的生长温度 （例如：真菌生长的最适温度为 20～30 ℃)，另一方面伴随微生物 的生长，会产生生大量的热，如果 温度不及时散去，温度会影响孢子 发芽、生长和产物的产率。
固态发酵 设 备
固态发酵 概 述
内 涵 特 点 分 类 反应器
固态发酵 设 备
固态发酵 概 述
内 涵 特 点 分 类 反应器
4.1 实验室固态发酵反应器、中试固态发酵 反应器与工业级固态发酵反应器 按照固态发酵反应器所承载的固体物料多少 不同，可将固态发酵反应器分为三大类：
• 第一类是实验室固态发酵反应器 可进行 克级规模固体物料的固态发酵实验；
固态发酵 与工艺设备
固态发酵 概 述
内 涵 特 点 分 类 反应器
1、固态发酵的内涵
一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。
固态发酵 设 备
固态发酵 概 述
内 涵 特 点 分 类 反应器
固态发酵 设 备
固态发酵工程技术的研究应用分析
固态发酵工程技术的研究应用分析固态发酵工程技术是指在不散发液态废水的情况下，将生物质材料加入微生物发酵产生物质能源、饲料、生物活性物质等的过程。
该技术已经在多个领域获得广泛应用。
本文将从工程角度来研究其技术特点、应用和未来发展趋势。
技术特点1. 环保：固态发酵可以避免传统液态发酵所产生的液态废水、气体和固体废弃物，大大降低环境污染。
2. 节能：固态发酵过程中微生物的代谢作用产生的热量可以利用于生物质干燥和加热发酵过程等，大大节约生产能耗。
3. 降低成本：固态发酵不需要大量的水资源和设备建设，生产成本低，同时利用转基因技术对微生物进行改造，生产效率和产物质量大大提高。
应用1. 生物质能源：固态发酵可以将农林废弃物等生物质转换为发酵产生的生物质能源。
这些能源可以取代传统化石燃料，降低能源价值链的碳排放。
2. 饲料：固态发酵产生的饲料营养成分高，口感好，成本低廉。
广泛应用于家禽、家畜、水产等的饲料生产。
3. 生物活性物质：固态发酵可以根据所选择的菌种和产物来生产具有生物活性的物质，如肽类、多糖类等营养成分，以及抗氧化、抗菌、抗肿瘤等功效的物质。
未来发展趋势1. 继续完善技术：固态发酵技术的研究将继续完善，以提高生产效率和产物质量，降低生产成本。
2. 扩大应用领域：固态发酵技术将被广泛应用于生物质能源、饲料、生物活性物质等广泛领域，而逐渐从生产过程转化到生态系统中，实现可持续发展。
3. 引入新技术：固态发酵技术将引入新技术，如基于人工智能和物联网技术的无人化监控和控制，以及3D打印技术等，以提高生产效率和产品质量。
结论综上所述，固态发酵工程技术是一项环保、节能、低成本的新能源生产方法。
其应用领域广泛，未来发展潜力巨大。
我们应继续深入研究并推广其应用，为生态环境保护和经济可持续发展做出更多的贡献。
固态分层发酵的工艺流程和特点
固态分层发酵的工艺流程和特点下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
固体发酵综述及其优点
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良ห้องสมุดไป่ตู้好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴