固态发酵工程技术的应用分析

2016-03-27张力文

数码世界 2016年12期

关键词：活度固态底物

张力文

成都市实验外国语学校

固态发酵工程技术的应用分析

张力文

成都市实验外国语学校

固态发酵是指在含有水和不溶于水的物质的固态基质中，微生物进行发酵的一种过程。随着当今社会的发展和科技的飞快进步，在面临着巨大能源危机的当下，固态发酵再次成为人们关注的焦点，诸多研究机构开始了对固态发酵工程的发展和研究，并在其底物特性、酸碱度平衡、水活性调控等方面取得了喜人的进展。本文将通过对固态发酵工程研究过程中的参数控制及其应用进行探讨。

固态发酵工程参数控制水分活度温度

固态发酵技术就是在没有或者几乎没有水的情况下，微生物在固态基质上的生长过程，在世界能源的危机下，固态发酵技术受到了人们的重视，在工业废弃物、农业方面都有着广泛的应用，取得了良好的成效，是工业应用中的一项理想技术，受到了各个国家的重视。

1 固态发酵工程研究过程中的质量控制措施

1.1 温度控制

由于微生物的生长过程会伴随着大量的热量产生，而固态发酵在热传递的效率方面存在部分缺陷，十分容易使温度过高，超过适宜微生物生长的温度，甚至达到真菌的致死温度，所以在研究过程中温度控制显得极为重要。二十世纪九十年代，西方科学家Fans J曾提出一个简化物质与能量守恒的模型，为放大固态发酵生产柠檬酸填料床反应器奠定了理论基础。在目前来看，将通风、控温、湿度相结合的方法在固态发酵工程中的应用较为普遍，但此种方法只能解决一部分的温度调节问题，无法兼顾其内部颗粒的散热性。

1.2 水分活度控制

固态发酵工程中不含或仅含有极少量游离水的特点，使得微生物生长速度和代谢强度与其底物含水量的多少有紧密的联系。水活度aw的定义式为aw=PPa（同温情况下纯水饱和蒸汽压）P（湿物料饱和蒸汽压），即底物的水活度与底物的含水量相关。

通常来说，真菌对于水活度的要求比细菌对于水活度的要求低，只要水活度在0.6-0.7之间即可正常存活，也正因为这样，大多数的固态发酵都选用真菌，能够有效减少杂菌污染。通过像基质中增加除菌后的水、提高空气湿度等方法，提高水活度。

1.3 通风控制

由于微生物好氧性的特点，固态发酵过程中对通风率的控制十分重要。增加通风，能够为微生物的生长提供必要的氧分，也可以将多于的热量和呼吸作用产生的二氧化碳带走，使传热效率提高。

一般来讲，微生物的特殊性质、产物对氧气的需求量、发酵产热量、基质之间间隔多少，都是影响通风效率的重要因素。当通风强度增加，底物的水活度会降低，也因此使基质的湿润度降低，需要更长的时间来加湿空气。

2 固态发酵工程的应用分析

2.1 应用于食品加工业

固态发酵工程可以应用于生产可食用菌、生产酶制剂、生产红曲、酿造酱油等方面。相关科研人员会在进行大量操作，如高温杀菌消毒、接种纯种菌等一系列的相关操作后，尽可能多的培养出优质的食用菌，使其在药性、保健性上的功能达到最大的发挥。酶生产业也正在随着时代进步不断的发展完善，利用固态发酵工程生产的酶能明显的提高酶的存活率。

2.2 应用于饲料生产业

固态发酵工程可应用于微生物领域，以酵母为主，通过多种菌种刺激和发酵，使作用于发酵过程。该种生产方式的原料广泛，受到普遍推崇和广泛关注。能投入应用的有糠类、糟粕、秸秆等，发酵过程能使其大大提高蛋白质水平，还能达到消化水平和吸收能力的新高。其中包含的酵母培养物和甘露寡糖，也都是组成微生物发酵饲料的重要部分，不可或缺。还可在食品生产和加工产业投资领域使用，培养出绿色安全的益生菌。对于禽畜饲料的应用，可以使生产过程实现工业化，高效化，这也是固态发酵工程的一大优势。

2.3 应用于资源环境

固态发酵将会产生大量的乙醇，作为现代高效无污染的优质能源，可作为生物燃料进行工业化生产。相关人员通过对几种原料分析后总结出酵母作为理想菌种，发酵效果最好的底物，不仅大范围提高生物燃料的发酵效果，还能使生物燃料的质量有效提高，推动相关产业的发展。在资源环境的利用中，固态发酵工程在解毒方面也有一定价值。目前，部分农产品的质量堪忧，由于废料和农药等使用不当，生产过程中出现的残渣也会产生对人体有害的物质，使用后影响人们健康。而固态发酵技术，可有效解决此类问题，改善种子的营养成分，还可提升其使用价值和经济价值。