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  • 發布時間:2020-06-29 14:51 原文鏈接: 現代固態發酵技術工藝、設備及應用研究進展(三)

    1.7.4  圓盤式反應器

    圓盤式反應器底部通常由兩層金屬網制成,無菌空氣由底部均勻進入1 m左右厚的發酵基質。幾個并排的螺旋式攪拌器在以一定的速度水平運動的同時,還以適當的轉速自轉。在攪拌器上還有2~3個噴頭,用于補水,結構示意見圖。本反應器易于放大進行工業生產,但不能進行無菌操作,只能用于自然發酵和混合發酵過程。

    1.7.5其他

    還有根據不同需要制作的不同固態發酵反應器,如氣相雙動態固態發酵技術及裝置(示意見圖。該項技術已成功地從實驗室的2、50、800L放大到25、50、70m3的工業級生產規模。應用范圍涉及到抗生素、酶制劑、有機酸、食品添加劑、生物農藥和生物肥料等。

    2  現代固態發酵技術的應用

    固態發酵技術在傳統功能食品和酒類釀造方面得到了廣泛應用,如醬油、米酒、豆豉、黃酒和白酒等。從傳統固態發酵發展到現代固態發酵,該技術在生產抗生素、酶制劑、精飼料、有機酸、生物活性物質等方面發揮了重大作用,并進一步擴大到生物轉化、生物燃料、生物防治、垃圾處理及生物修復等領域,固態發酵作為潛在的技術引起人們的密切關注。

     

    2.1  生物轉化

    利用固態發酵技術對農作物及農作物殘渣進行生物轉化提高其營養價值具有巨大經濟價值。現在食品和飼料行業對其利用越來越廣泛。如利用根霉菌對木薯及木薯渣進行發酵以提高其營養價值;利用白腐菌或黃孢原毛平革菌對木質纖維素進行降解;利用木霉發酵棕櫚提高其在飼料行業的利用率。

     

    2.2  生物燃料

    用農業、工業殘渣固態發酵生產生物燃料可大致分為兩大類:氣體和液態生物燃料。對傳統沼氣進行凈化可得到新型生物燃料;生物制氫是一個相對較新的生物燃料的氣體類型,由氫細菌、產酸和產甲烷細菌聯合厭氧發酵農工業廢物。液體生物燃料最近被分為生物乙醇和生物柴油。由于世界能源危機生物乙醇表現出了振奮人心的重要性,生物柴油作為石油的潛在替代品不斷得到發展。利用固態發酵方法生產生物乙醇有可消除糖的制備過程,節省成本;降低發酵罐體積,無廢水;降低能耗等優點,發酵過程由酵母產生的轉化酶和酒化酶對天然原料(如甜菜、蘋果渣、甜高粱和木薯等)進行轉化。與酒精不同,生物柴油是一種酯,生物發酵提取的乙基或甲基酯可以與傳統柴油混合或100%地作為生物柴油使用。Amin等用微藻處理工業廢水生產藻油取得突破性進展,藻油經簡單處理即可作為生物柴油。

     

    2.3  生物防治

    生物防治是一種既不污染環境,又可殺死害蟲或病菌的辦法,是利用有益生物或其他生物來抑制或消滅有害生物的一種防治方法,常見的有應用真菌、細菌、病毒和能分泌抗生物質的抗生菌(對人體和環境不產生公害)。利用固態發酵生產真菌殺蟲劑,藥物對害蟲的毒力得到極大的提高。如早期的白僵菌、蘇云金桿菌殺蟲;又如假單孢桿菌、哈慈木霉和綠色木霉復合使用能最大限度地抑制尖孢鐮刀菌香蕉轉化型。使用固態發酵微生物肥料能減輕西瓜、黃瓜連作障礙。

     

    2.4  垃圾處理

    目前國、內外城市垃圾處理主要采用填埋、焚燒、發酵等方法,其中填埋技術占地面積大,不易降解;采用垃圾焚燒技術,其減量化程度高,但投資巨大且受到煙氣排放的制約;發酵技術具有減容、減量及無害化程度低及可再循環利用等優點成為國內外垃圾處理方面的首選。利用固態發酵技術加工處理生活垃圾,不但解決了資源短缺等問題,同時降低了垃圾排放。德國Eggersmann公司采用Horstmann隧道倉發酵系統對分類收集的有機垃圾、不含重金屬等工業有害物進行處理,生產高等級的有機肥料,處理能力為7.3萬噸/年。西班牙巴塞羅那的ECOPARE垃圾綜合處理廠采用垃圾前分選、好氧堆肥、厭氧發酵、沼氣發電等工藝可處理城市混合垃圾和餐館垃圾,日綜處理能力為1050噸。加拿大Edmonton處理廠采用滾筒發酵工藝技術,每年生產12.5萬噸腐熟堆肥。中國廣東省博羅縣采用分選、有機垃圾發酵、肥料加工、可燃物熱解、氣化發電、無機垃圾填埋等工藝相結合的系統集成技術對生活垃圾進行處理,生產有機復混肥。

     

    2.5  生物修復

    固態發酵生物技術是有毒化合物生物降解與環境生物修復的有益工具。如國家海洋局第三研究所學者利用太平洋深海紅球菌(Rhodococcussp。TW53)修復石油污染海水和湖水,石油的分解率達到90%,同時收集菌體還可得到富含FA的油脂59.18%。利用Postreatus對含有咖啡因的物質進行固態發酵進行生物修復可達到對咖啡因降解的目的。希臘學者利用微生物去除垃圾填埋場中的腐植酸,去除率可達85%以上。

     

    轉自河南工業大學學報 ( 自然科學版 ) 第 3 2卷第 1 期《現代固態發酵技術工藝、設備及應用研究進展》作者:李浪、楊旭、薛永亮


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