浅谈微生物固态发酵设备
【摘要】
就微生物发酵工艺中固态发酵的定义、分类、优缺点、应用、设备等做一综述。
【关键词】发酵设备 固体发酵
引言
随着生命科学与技术的不断发展，发酵工业也随之有了较大的提高。发酵设备则是指应用微生物生产目的产物的设备，且是发酵工厂中最基本的也是最主要的设备。微生物的发酵设备必须具备适合微生物生长和形成产物的各种条件，促进微生物的新陈代谢，使之能在低消耗下获得较高的产量。根据发酵培养基的种类来分，有固体发酵、液体发酵和固液两相发酵三种，本文则这要对固态发酵设备的选择及优缺点进行介绍。
1 微生物发酵的基本条件
在同一设备中，不同的培养基和微生物可以生产各种不同的产品。影响微生物的生长因素有：
培养基（主要有碳源、氮源）；温度，通常为25-35℃；PH，一般为6.0-7.5；空气，发酵罐内需要通入空气，搅拌使空气扩散，促进微生物代谢；微量元素。【1】根据微生物的生理特性，发酵过程的的温度、湿度（固体发酵）、氧气（好氧菌）、时间、杂菌污染的控制是5个主要因素。【2问卷调查报告】而营养成分和PH一般都是在配制发酵基料时控制的，在此不作详细的讨论。
2 固体发酵
固体发酵法是指利用麸皮 、 米糠 、 稻壳等农作物纤维素颗粒作碳源及能源，或利用聚氨酯等惰性固体颗粒作支持物，在没有或基本上没有游离水的固态基质上的发酵过程 。【3】其主要特点是发酵体系没有游离水存在，微生物在有足够湿度的固态基质， 从固体颗粒中汲取水分， 微生物的生长及所形成的产物均处于基质表面 。 固体基质不仅起到一个提供碳源 、 氮源 、 水分 、季节性失业 无机物和其他营养物的作用， 同时也为微生物的生长提供了一个固定的位置，整个发酵过程跟微生物在自然环境中所发生的微生物反应相似 。
2.1固体发酵分类
B.Lonsane在其研究中归纳出九种不同形式的SSF工业规模固态反应器：转鼓式、木盒式、加盖盘式、垂直培养盘式、倾斜接种盒式、浅盘式、传送带式、圆盘式、混合式 。【4】以基质的运动情况则可以分为两种：①静态固态反应器，包括浅盘式和塔柱式反应器；②动态固态发酵反应器，包括机械搅拌的筒、柱式、转筒式反应器等。【5】
2.1优缺点
静态固态反应器内发酵基质在发酵过程中基本处于静止状态。其优点是结构简单，操作方便，放大问题小；其明显的缺点是热量、氧气和其他营养物质的传递困难，从而导致基质内部温度、湿度、酸碱度和菌体生长状态的严重不均。
动态固态反应器中的基质处于间断或 连续的运动状态，而强化了传热和传质，设备结构紧凑，自动化程度相对较高；但由于机械部件多，结构复杂，灭菌消毒比较困难，固态基质的搅拌能耗过大，发酵物料的持续运动有可能会破坏菌丝体，从而影响菌体的生长与代谢。【6】
2.2几种固态发酵设备的介绍【7】
2.2.1固定箱式发酵
固定箱式发酵装置的料床长度8 一 10 m , 宽度 1。 5 一2 。5 m 高约0 。5m ，可用钢板混凝土或砖石等材料制 成 , 底部的风道有些斜坡 ( 约 10°君子行 ) , 以便下水和使水平流动的气流变成垂直流动 。 通风道的两旁有10 m 左右的边 , 并安装假底撑脚上铺竹帘或有孔 塑 料板 、不锈钢筛等作假底 , 便于通风 。 这种发酵装置结构简单造价低 ,翻料可用 专用设备 , 实现机械化翻料 , 但该装置占地面积大 , 出入料难以实现机械化 , 劳动强度 大敞开式保温保湿困难 , 劳动条件恶劣 。 加盖变成密封式虽然改善了发酵条件 , 易于控温控湿 , 但移动密封盖需要在车间内装设专用吊车 , 投资偏大 , 监测操作较麻烦。
2．2.2移动箱式发酵
移动箱式发酵装置的料床做成活动的由一个或多个料床组成上面加盖其结构和工作原理近似密封固定箱式 。 由于料床是活动的故可用专用行车吊运从而实现出入料机械化 。 链带式发酵装置则采用链带 ( 板 ) 输送槽作为料床, 通过链带运动实现机械化出入 料改善了劳动条件然而这2种发酵装置都存在着投资偏大 , 占地面积大的间题 。移动箱式 仍靠人工摊放物料和翻料 , 而链带式则通风和保温比较困难 。
2.2.3旋转圆盘式发酵
旋转圆盘式发酵机是目前国内较为先进的新型固体发酵设备 。广东省农业机械研究所于1 9 88年研制成功的 GT F 一 5 型固体通风发酵机, 该机全封闭结构不仅杜绝了杂菌 污染 , 更有效地保持温 、 湿 度 , 并能方便地进行自动化测温 、 控温 、 控湿 , 给微生物生长繁殖提供了有利条件 。 料床为圆盘动力旋转式 , 既可以消除发酵死角 , 又得以与入料 、 翻料 、 摊平 、 出料等机构有机 地配合 ，实现出入料 、摊平 、 翻料机械化 , 大大地方便了生产 , 从而可与前后工序的设备形成配套，形成自动化程度高的生产线。
2.3固体发酵的应用
目前，随着人们对固体发酵研究的深入，固体发酵已广泛应用于酶制剂 、 生物杀虫剂 、 食品 、 有机酸 、 土壤改造新年礼物手工制作 、 造纸等方面，并逐步显示出其不可替代的优越性， 表现在以下两个方面： ⑴固态发酵特别适合于放线菌 、葫芦岛灵山寺 真菌的发酵， 产品品质和产率均优于液体深层发酵【8】放线菌和真菌的菌丝体能紧密接触纤维素类物质， 有利于发酵的进行， 固态发酵正好为菌体提供了良好的生长环境 。此外，固体发酵是在模拟自然条件下进行的，与液态发酵相比， 盘龙鳝固态发酵所得的酶组分更丰富 、 比例更得当 、 酶活更高 。【9】。
适合圆脸的刘海 ⑵固态发酵生产成本较低 。 由于固态发酵采用廉价易得的农作物废料作为生产原料，生产成本大幅下降 。【10】
2.4普通话成绩查询入口结语
固态发酵应用甚广，但是存在许多不足：不仅机械化程度低、劳动强度大、传质传热不均匀，而且易感染菌，难以实现纯种培养，产品质量部稳定、应用效果欠佳等。但是近年来，随着固态发酵技术的研究的不断深入，现代固态发酵技术在反应设备、参数控制、传热传质等领域的研究取得了较大的进展。
综上所述，微生物发酵设备在发酵工艺中举足轻重，要生产出质量稳定、效果良好的产品，还需要对发酵工艺进行更深入的研究。
参考文献
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