張力文

成都市實(shí)驗(yàn)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校

固態(tài)發(fā)酵工程技術(shù)的應(yīng)用分析

張力文

成都市實(shí)驗(yàn)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校

固態(tài)發(fā)酵是指在含有水和不溶于水的物質(zhì)的固態(tài)基質(zhì)中，微生物進(jìn)行發(fā)酵的一種過(guò)程。隨著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展和科技的飛快進(jìn)步，在面臨著巨大能源危機(jī)的當(dāng)下，固態(tài)發(fā)酵再次成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，諸多研究機(jī)構(gòu)開(kāi)始了對(duì)固態(tài)發(fā)酵工程的發(fā)展和研究，并在其底物特性、酸堿度平衡、水活性調(diào)控等方面取得了喜人的進(jìn)展。本文將通過(guò)對(duì)固態(tài)發(fā)酵工程研究過(guò)程中的參數(shù)控制及其應(yīng)用進(jìn)行探討。

固態(tài)發(fā)酵工程 參數(shù)控制 水分活度 溫度

固態(tài)發(fā)酵技術(shù)就是在沒(méi)有或者幾乎沒(méi)有水的情況下，微生物在固態(tài)基質(zhì)上的生長(zhǎng)過(guò)程，在世界能源的危機(jī)下，固態(tài)發(fā)酵技術(shù)受到了人們的重視，在工業(yè)廢棄物、農(nóng)業(yè)方面都有著廣泛的應(yīng)用，取得了良好的成效，是工業(yè)應(yīng)用中的一項(xiàng)理想技術(shù)，受到了各個(gè)國(guó)家的重視。

1 固態(tài)發(fā)酵工程研究過(guò)程中的質(zhì)量控制措施

1.1 溫度控制

由于微生物的生長(zhǎng)過(guò)程會(huì)伴隨著大量的熱量產(chǎn)生，而固態(tài)發(fā)酵在熱傳遞的效率方面存在部分缺陷，十分容易使溫度過(guò)高，超過(guò)適宜微生物生長(zhǎng)的溫度，甚至達(dá)到真菌的致死溫度，所以在研究過(guò)程中溫度控制顯得極為重要。二十世紀(jì)九十年代，西方科學(xué)家Fans J曾提出一個(gè)簡(jiǎn)化物質(zhì)與能量守恒的模型，為放大固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸填料床反應(yīng)器奠定了理論基礎(chǔ)。在目前來(lái)看，將通風(fēng)、控溫、濕度相結(jié)合的方法在固態(tài)發(fā)酵工程中的應(yīng)用較為普遍，但此種方法只能解決一部分的溫度調(diào)節(jié)問(wèn)題，無(wú)法兼顧其內(nèi)部顆粒的散熱性。

1.2 水分活度控制

固態(tài)發(fā)酵工程中不含或僅含有極少量游離水的特點(diǎn)，使得微生物生長(zhǎng)速度和代謝強(qiáng)度與其底物含水量的多少有緊密的聯(lián)系。水活度aw的定義式為aw=PPa（同溫情況下純水飽和蒸汽壓）P（濕物料飽和蒸汽壓），即底物的水活度與底物的含水量相關(guān)。

通常來(lái)說(shuō)，真菌對(duì)于水活度的要求比細(xì)菌對(duì)于水活度的要求低，只要水活度在0.6-0.7之間即可正常存活，也正因?yàn)檫@樣，大多數(shù)的固態(tài)發(fā)酵都選用真菌，能夠有效減少雜菌污染。通過(guò)像基質(zhì)中增加除菌后的水、提高空氣濕度等方法，提高水活度。

1.3 通風(fēng)控制

由于微生物好氧性的特點(diǎn)，固態(tài)發(fā)酵過(guò)程中對(duì)通風(fēng)率的控制十分重要。增加通風(fēng)，能夠?yàn)槲⑸锏纳L(zhǎng)提供必要的氧分，也可以將多于的熱量和呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳帶走，使傳熱效率提高。

一般來(lái)講，微生物的特殊性質(zhì)、產(chǎn)物對(duì)氧氣的需求量、發(fā)酵產(chǎn)熱量、基質(zhì)之間間隔多少，都是影響通風(fēng)效率的重要因素。當(dāng)通風(fēng)強(qiáng)度增加，底物的水活度會(huì)降低，也因此使基質(zhì)的濕潤(rùn)度降低，需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)加濕空氣。

2 固態(tài)發(fā)酵工程的應(yīng)用分析

2.1 應(yīng)用于食品加工業(yè)

固態(tài)發(fā)酵工程可以應(yīng)用于生產(chǎn)可食用菌、生產(chǎn)酶制劑、生產(chǎn)紅曲、釀造醬油等方面。相關(guān)科研人員會(huì)在進(jìn)行大量操作，如高溫殺菌消毒、接種純種菌等一系列的相關(guān)操作后，盡可能多的培養(yǎng)出優(yōu)質(zhì)的食用菌，使其在藥性、保健性上的功能達(dá)到最大的發(fā)揮。酶生產(chǎn)業(yè)也正在隨著時(shí)代進(jìn)步不斷的發(fā)展完善，利用固態(tài)發(fā)酵工程生產(chǎn)的酶能明顯的提高酶的存活率。

2.2 應(yīng)用于飼料生產(chǎn)業(yè)

固態(tài)發(fā)酵工程可應(yīng)用于微生物領(lǐng)域，以酵母為主，通過(guò)多種菌種刺激和發(fā)酵，使作用于發(fā)酵過(guò)程。該種生產(chǎn)方式的原料廣泛，受到普遍推崇和廣泛關(guān)注。能投入應(yīng)用的有糠類(lèi)、糟粕、秸稈等，發(fā)酵過(guò)程能使其大大提高蛋白質(zhì)水平，還能達(dá)到消化水平和吸收能力的新高。其中包含的酵母培養(yǎng)物和甘露寡糖，也都是組成微生物發(fā)酵飼料的重要部分，不可或缺。還可在食品生產(chǎn)和加工產(chǎn)業(yè)投資領(lǐng)域使用，培養(yǎng)出綠色安全的益生菌。對(duì)于禽畜飼料的應(yīng)用，可以使生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，高效化，這也是固態(tài)發(fā)酵工程的一大優(yōu)勢(shì)。

2.3 應(yīng)用于資源環(huán)境

固態(tài)發(fā)酵將會(huì)產(chǎn)生大量的乙醇，作為現(xiàn)代高效無(wú)污染的優(yōu)質(zhì)能源，可作為生物燃料進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。相關(guān)人員通過(guò)對(duì)幾種原料分析后總結(jié)出酵母作為理想菌種，發(fā)酵效果最好的底物，不僅大范圍提高生物燃料的發(fā)酵效果，還能使生物燃料的質(zhì)量有效提高，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在資源環(huán)境的利用中，固態(tài)發(fā)酵工程在解毒方面也有一定價(jià)值。目前，部分農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量堪憂，由于廢料和農(nóng)藥等使用不當(dāng)，生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的殘?jiān)矔?huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的物質(zhì)，使用后影響人們健康。而固態(tài)發(fā)酵技術(shù)，可有效解決此類(lèi)問(wèn)題，改善種子的營(yíng)養(yǎng)成分，還可提升其使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3 結(jié)語(yǔ)

近幾年來(lái)，固態(tài)發(fā)酵工程將傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)有效高效結(jié)合起來(lái)，在食品、飼料等產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)上有卓越的表現(xiàn)，隨著科技的不斷進(jìn)步，相信固態(tài)發(fā)酵工程的發(fā)展前景會(huì)越來(lái)越好。

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