固态发酵反应器的认知与操作-固态发酵概述

固态发酵的分类（1）固态发酵的分类①依据固态发酵过程中是否能实现限定微生物纯种培养，分为传统固态发酵与现代固态发酵。现代固态发酵是为了充分发挥固态发酵的优势，针对传统固态发酵存在的问题，使之适应现代生物技术的发展而进行的，可以实现限定微生物的纯种大规模培养②固态发酵可以以许多不同的形式进行，按照使用的微生物的情况和形成的产品条件不同，固态发酵可分为自然富集固态发酵、强化微生物混合固态发酵、限定微生物混合固态发酵和单菌固态纯种发酵。固态发酵的内涵（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。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来培养微生物的工艺过程，称之为固体基质发酵。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。由于人们对于固态发酵传统的认识是从固体基质开始的，它既是微生物生长代谢的碳源能源，又是微生物生长的微环境，上述对于固态发酵的定义难以反映出固态发酵的科学内涵。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。固态发酵的特点（1）固态发酵的特点①固态发酵培养基中没有游离水的流动，水是培养基中较低的组分。培养基中水活度在0.99以下，适宜于水活度在0.93～0.98的微生物生长，限制了应用范围，同时也限制了某些杂菌的生长；②微生物从湿的固态基质吸收营养物，营养物浓度存在梯度，发酵不均匀，菌体的生长、对营养物的吸收和代谢产物的分泌存在不均匀；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。固态发酵发展趋势和应用前景（1）固态发酵发展趋势和应用前景固态发酵近几年在有机酸、酒精、生物活性物质、风味物质及其他类化合物领域的研究得到迅速发展及应用，但上述研究均处在实验室研究阶段。固态发酵是解决当前人类所面临的“三大”危机的一个有效手段。当前，许多工农业残渣、城市生活垃圾已成为人们的社会公害，对人类的生存外境均产生不利的影响。随着人们对固态发酵机理认识个断加深v现代固态发酵技术可以将这些材料进行降解、修复、转化为对人们有益或无害的物质。既无损于既定自然生态系统．又可以成功解决环境问题、减轻资源危机。固态发酵应用具有巨大的潜能、但与液体发酵研究相比，固态发酵在传质、传热等方面缺乏有效的研究，难以实现工业化大规模的生产。其原因主要为：通风散热困难；易染茵；基质利用率低；缺少固态发酵反应器设计和放大的统一标准；缺少完善的传质、传热数学模型；检测手段不完备等。固态发酵反应器的类型（1）固态发酵反应器的类型迄今为止已有许多类型的固态发酵反应器问世（包括实验室、中试、工业生产规模）。目前大约有九种不同形式的工业规模的固态发酵反应器：转鼓式、木盒式、加盖盘式、垂直培养盒式、倾斜接种盒式、浅盘式、传送带式、圆