固体发酵综述及其优点分析
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第四章 固态发酵 与酿造工艺设备
固体发酵综述及其优点分析
发酵工业
菌种选育
自然界筛选、诱变育种、 基因工程、细胞工程
分离纯化
菌 体：过滤、沉淀
代谢产物：蒸馏、萃取、离子交换
培养基配制
根据培养基的配制原则制备， 实践中需多次试验配方
发酵过程（中心阶段）
检测进程，满足营养需要；严 格控制温度、pH、溶氧、转速 等
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
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。
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固体基质发酵和固态发酵
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(solid substrates fermentation)。
• 由于是非均相反应，发酵参数的测 定和控制比较困难，大多发酵过程 依赖经验。
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
3、固态发酵的分类
3ຫໍສະໝຸດ Baidu1 传统固态发酵与现代固态发酵
固态发酵与液态发酵相比存在着许多 不足，所以传统固态发酵曾经是古老 而又落后工艺的代名词。甚至，在有 的发酵工程或生化工程的教科书中， 也很少提到固态发酵。
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
强化微生物混合固态发酵
• 强化微生物混合固态发酵是指在 自然富集固态发酵的基础上，根 据人们部分掌握的微生物代谢机 制，人为强化接种微生物菌系不 明确的富集培养物或特定微生物 培养物所进行的混合发酵过程， 如沼气发酵、白酒发酵。
固体发酵综述及其优点分析
灭菌
杀灭杂菌
扩大培养和接种
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
一、固态发酵概述
听完课后请回答下列问题： 1. 固态发酵与液态发酵有什么不同？
各有何优缺点？ 2. 当前发酵工业主要使用的是液体发
酵还是固体发酵？食品酿造业主要 使用的是液体发酵还是固体发酵？
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 设备
• 自然富集固态发酵不需要人工接
种微生物，其所需发酵的微生物主要 依赖于当地空气和物料中的自然微生 物区系，多种微生物演替成最适于生 长代谢或共生协作的小生态环境。其 微生物富集区系不仅与当地空气和物 料中的自然微生物区系有关，而且与 小生态环境自然变化密切相关。
固体发酵综述及其优点分析
• 微生物是在接近自然状态的情况下 生长，可产生一些在液体培养基中 不产生的酶或其它代谢产物，特别 是对于许多丝状真菌来说。
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固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
• 固态发酵是以气体作为生物反应过 程中的O2、CO2、热量、营养和产 物的传递介质，表现为O2、CO2扩 散比较容易，热量传递困难，存在 明显的营养梯度。
固态发酵 设备
固体基质发酵，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。
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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。
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
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固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
3.2 固态发酵的形式
• 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。
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固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
• 现代发酵技术的关键条件是纯种大规 模集约化培养。因此，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。
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固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
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固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
固态发酵与液态发酵比较分析
固态发酵中微生物生长在缺乏或几乎缺乏可 见液体水的颗粒之间，在固态发酵系统中， 微生物可以从湿的基质颗粒中获得所需的水 分。 固体发酵基质的含水量可以有效控制在12％ －80％之间，大多含水量在60％左右。而典 型的深层液体发酵的发酵液中只有5％左右 的溶质，至少有95％的水。当前发酵工业所 使用的主要是深层液态发酵。
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内涵 特点 分类 反应器
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固态发酵 概述
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固态发酵 设备
2、固态发酵的特点
• 基质：可被微生物降解或不被降解 的多孔固体基质，气固表面积大 （ 103-106m/cm2 ） ， 有 利 于 微 生 物生长。
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固态发酵 概述
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问题 • 固体基质发酵和固态发酵有何区别？
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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。
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固态发酵 概述
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自然富集固态发酵
• 自然富集固态发酵是指利用自然界 中的微生物，由不断演替的微生物 进行的富集混合发酵过程。典型的 例子是传统酒曲和酱油、腌莱、烟 草发酵、茶叶发酵、青贮、堆肥等。
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内涵 特点 分类 反应器
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发酵工业
菌种选育
自然界筛选、诱变育种、 基因工程、细胞工程
分离纯化
菌 体：过滤、沉淀
代谢产物：蒸馏、萃取、离子交换
培养基配制
根据培养基的配制原则制备， 实践中需多次试验配方
发酵过程（中心阶段）
检测进程，满足营养需要；严 格控制温度、pH、溶氧、转速 等
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
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。
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固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固体基质发酵和固态发酵
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(solid substrates fermentation)。
• 由于是非均相反应，发酵参数的测 定和控制比较困难，大多发酵过程 依赖经验。
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固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
3、固态发酵的分类
3ຫໍສະໝຸດ Baidu1 传统固态发酵与现代固态发酵
固态发酵与液态发酵相比存在着许多 不足，所以传统固态发酵曾经是古老 而又落后工艺的代名词。甚至，在有 的发酵工程或生化工程的教科书中， 也很少提到固态发酵。
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
强化微生物混合固态发酵
• 强化微生物混合固态发酵是指在 自然富集固态发酵的基础上，根 据人们部分掌握的微生物代谢机 制，人为强化接种微生物菌系不 明确的富集培养物或特定微生物 培养物所进行的混合发酵过程， 如沼气发酵、白酒发酵。
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灭菌
杀灭杂菌
扩大培养和接种
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
一、固态发酵概述
听完课后请回答下列问题： 1. 固态发酵与液态发酵有什么不同？
各有何优缺点？ 2. 当前发酵工业主要使用的是液体发
酵还是固体发酵？食品酿造业主要 使用的是液体发酵还是固体发酵？
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 设备
• 自然富集固态发酵不需要人工接
种微生物，其所需发酵的微生物主要 依赖于当地空气和物料中的自然微生 物区系，多种微生物演替成最适于生 长代谢或共生协作的小生态环境。其 微生物富集区系不仅与当地空气和物 料中的自然微生物区系有关，而且与 小生态环境自然变化密切相关。
固体发酵综述及其优点分析
• 微生物是在接近自然状态的情况下 生长，可产生一些在液体培养基中 不产生的酶或其它代谢产物，特别 是对于许多丝状真菌来说。
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
• 固态发酵是以气体作为生物反应过 程中的O2、CO2、热量、营养和产 物的传递介质，表现为O2、CO2扩 散比较容易，热量传递困难，存在 明显的营养梯度。
固态发酵 设备
固体基质发酵，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。
固体发酵综述及其优点分析
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。
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 概述
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3.2 固态发酵的形式
• 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。
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
• 现代发酵技术的关键条件是纯种大规 模集约化培养。因此，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。
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
固态发酵与液态发酵比较分析
固态发酵中微生物生长在缺乏或几乎缺乏可 见液体水的颗粒之间，在固态发酵系统中， 微生物可以从湿的基质颗粒中获得所需的水 分。 固体发酵基质的含水量可以有效控制在12％ －80％之间，大多含水量在60％左右。而典 型的深层液体发酵的发酵液中只有5％左右 的溶质，至少有95％的水。当前发酵工业所 使用的主要是深层液态发酵。
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 概述
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固态发酵 设备
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
2、固态发酵的特点
• 基质：可被微生物降解或不被降解 的多孔固体基质，气固表面积大 （ 103-106m/cm2 ） ， 有 利 于 微 生 物生长。
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
问题 • 固体基质发酵和固态发酵有何区别？
固态发酵 设备
固体发酵综述及其优点分析
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。
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器
固态发酵 设备
自然富集固态发酵
• 自然富集固态发酵是指利用自然界 中的微生物，由不断演替的微生物 进行的富集混合发酵过程。典型的 例子是传统酒曲和酱油、腌莱、烟 草发酵、茶叶发酵、青贮、堆肥等。
固体发酵综述及其优点分析
固态发酵 概述
内涵 特点 分类 反应器