生物工程设备 发酵设备的种类以及固态发酵技术应用.docVIP

发酵设备的种类以及固态发酵技术应用 姓 名 张 飞 飞 班 级 10生物工程2班 学 号 1031250047 摘要：随着生物技术的进步，发酵技术在生物工程中占有举足轻重的地位，所以发酵设备的应用也在日趋普遍，本文将具体介绍几类比较通用的发酵设备，例如改良酱油发酵设备、真空式发酵设备，固态发酵设备等，同时也将对固态发酵设备的研究进展进行主要说明。 关键词：固态发酵设备；真空发酵设备；改良酱油发酵设备；应用状况 引言：随着人们对发酵设备机理认识的不断加深，现代发酵设备正在不断地改革进步，特别是固态发酵设备存在的缺点将逐渐被克服。目前，前苏联、日本等国家的固态发酵设备已经可以实现大规模的机械化生产，在我国，适宜于特定微生物培养的固体发酵设备也在不断出现，总体上呈现着良好的发展趋势。但是，发展过程中还是存在很多问题的，这需要我们通过研究不断加以改进。 几类不同的发酵设备 一、固态发酵设备 从20世纪90年代以来，由于能源危机与环境问题的日益严重，固态发酵技术以其独特的优点引起了人们的关注。与其他培养方式相比，固态发酵具有下列优点：（1）、培养基简单而且来源十分广泛，大多为便宜的天然基质或是工业生产的下脚料；（2）、投资相对来说较少，能耗低，技术简单；（3）、产物的产率高；（4）、基质含水量低，可以较大程度地减小生物反应器的体积，同时不需要废水处理，对环境的保护作用比较明显，后处理加工方便。 那在了解固态发酵设备之前，我们先熟悉一下固态发酵技术，从而能够更深刻地对设备有一个认知过程。广义上的固态发酵是指一类使用不溶性固体基质来培养微生物的工艺过程，包括将固态悬浮在液体中的深层发酵，也包括在没有游离水的湿固体材料上培养微生物的过程；狭义上的固态发酵是利用自然底物做碳源及能源，或利用惰性底物做固体支持物，其体系无水或接近于无水的任何一种发酵工程。优点的话我之前已经说明过了。由于现代发酵工业大多以大规模液体深层发酵为特征，小分子产品在水性发酵液中含量大多在10%以下，有些甚至更低，就因为如此，产生的废液量很大，环境污染也十分严重，那就是因为固态发酵技术能够合理地解决这些问题，所以越来越受到大家的欢迎，下面我们具体来看一下固态发酵设备。 固态发酵设备：总体来说，固态发酵设备的自动化程度相对偏低，以传统设备为主。近年来，对机械化和自动化进行了很多研究，但放大效果并不好，不利于大规模的工业生产应用。近年来，法国、日本、美国等国家对固态发酵的关键设备进行了研究，迄今为止已经有很多类型的固态发酵反应器问世了。B.Lonsane在其研究中归纳出了9种不同形式的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、圈盘式、混合式。以基质的运动情况则可以分为两种：静态固态反应器和动态固态反应器。第一类反应器内发酵基质在发酵过程中基本是处于静止状态，优点是结构简单，操作方便，放大使用问题也不大，但是热量、氧气和营养物质的传递很困难，从而会导致基质内部温度、湿度、酸碱度等会严重不均；第二类反应器中的基质处于间断或连续运动状态，从而强化了传热和传质，设备结构紧凑，自动化程度相对来说较高，但是由于机械部件多，结构很复杂，灭菌消毒工作难以进行，固态基质的搅拌耗能也很大，而且持续的运动可能会破坏菌丝，会影响菌体的生长代谢。目前我们国内固态发酵设备主要是传统的开放式反应器。以下主要介绍4种类型的固态发酵设备反应器：浅盘式、转鼓式、填充床式和流化床式。浅盘式反应器：该种反应器操作简单，但装料量比较少，要实现大规模生产的话，需要增加浅盘数目，浅盘室内的温度和湿度比较容易控制，比较适用制曲。但是这种反应器由于存在对空气散热效果比价差，对浅盘物料的厚度有一定限制，并且占地面积又较大，会耗费一定的人力；转鼓式反应器：转鼓式的基本形式是一个圆柱型或者鼓型容器，支架在一个转动系统上，转动系统主要是起支撑和提供动力的作用。它是一个包括基质床层、气象流动空间以及鼓壁等组成的多相反应系统。，该反应器基质床层是由处于滚动状态的固体培养基颗粒构成，菌体生长在固体颗粒表面，转鼓以较低的转速转动，就好像是设置了搅拌轴那样加速传质和传热过程。但是在某些情况下，菌丝体和培养基会结块，相对来说会很麻烦。目前，该类反应器应用于酒精、酶、制曲、、植物细胞培养等生产中；流化床式反应器：在金属网或者多孔板上铺置粉状培养基，空气上吹形成流化层状态，传质和热效果比较好。目前在日本已经实现了大规模工业应用。流化床反应器操作的主要参数是粒径大小和颗粒分布，一般粒径分布越狭窄，颗粒越细就越容易保持流化状态；填充床反应器：填充床反应器在设计上必须要使床层的干燥最小化。填充床式反应器没有搅拌器，受新陈代谢产生的热量限制，所以，床层底部到顶部的温度梯度是不能避免