固态发酵被认为是可再生性资源综合利用最有希望的途径。
二、固态发酵技术
发酵技术可分为:
❖ 静态密闭式固态发酵技术 ❖ 动态密闭式固态发酵技术 ❖ 吸附载体固态发酵技术 ❖ 气相双动态固态纯种发酵技术
1. 混合固态发酵
(1)混合固态发酵 依靠两种或多种微生物的共同作用来完
成的固态发酵。 (2) 分类 ❖ 自然富集固态发酵
1. 发酵微生物的选择与培养 （1）适合固态发酵微生物
细菌 酵母菌
可溶性营养基质生长良好
丝状真菌
霉菌 放线菌
固态营养基质中生长良好
（2）界面作用
❖ 营养物在界面上的富集 ❖ 界面分布微生物 ❖ 丝状微生物的生长 ❖ 细菌和酵母菌的生长
多糖
被微生物生长利用
气相
--- -
固相
蛋白质 界面
霉菌和 酵母菌
❖ ③ 控制多孔载体内的温度２５－３５℃，湿度８ ５％－９５％，进行发酵；
❖ ④ 发酵结束后，进入分离纯化步骤。
（3）载体的选择
❖ 吸水性：发酵过程中缓慢释放部分水，维 持水分活度。（最大吸水率）
❖ 耐受剪切力情况：承受搅拌过程的剪切力， 保护菌丝体。
❖ 耐热性：耐受灭菌时的蒸汽热。 ❖ 多孔结构：足够大的表面积，保证空气流
研究界面反应、 生物反应机理 是当今世界上 研究固态发酵 的主要趋势
营养物在界面上的富集
丝状微生物的生长
2. 固态发酵基质原料
❖ 种类 农副产品、农副产品废弃物
❖ 影响微生物生长的因素
固态基质大分子结构：提供营养、惰性载体 颗粒大小：小颗粒提供较大表面积，提供反应速率；大 颗粒提供较大空隙利于传热传质。 颗粒形状：影响比表面积和气体扩散。 颗粒多孔性：空隙限制微生物的生长和酶的扩散。
蒸发散热和强制通风是固态发酵控温的主要措施！
（3）通气与传质 氧的传递途径：
❖ 气体与固体颗粒间的传递 ❖ 颗粒内氧的传递 ❖ 氧气从气相主体到微生物的传递
搅拌和强制通风是固态发酵促进氧传递的主要手段！
（4）pH值
固态发酵系统pH值难以控制，常用物料 加水混匀，用pH探头之间测定。
作业
总结本节主要概念（固态发酵、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、混合固态发酵、吸附载体固态发酵）及固 态发酵过程控制。
金针菇固态发酵
白酒固态发酵
2. 固态发酵分类
❖ 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 ❖ 单菌固态纯种微生物发酵
酱豆发酵
生香曲用于粱醅发酵
增香曲固态发酵
红曲米发酵
3 . 固态发酵的发展趋势和应用前景 ❖ 现状: 技术含量低,发酵方式落后,工业化大规模生产
难以实现 ❖ 应用前景:克服自身特点,应用具有巨大潜力。
预习饮料酒生产工艺中的“黄酒生产”内容。
固态搅拌式发酵罐
液态搅拌式发酵罐
流化床反应器
（2）搅拌的控制作用
❖ 方式 间歇或连续
❖ 作用 ◆提供反应器内部环境的一致性。 ◆有助于发酵过程中添加物的均匀分配。 ◆对固体基质有不同作用，可阻止或加速
结块为颗粒空间提供新鲜空气。
4. 吸附载体固态发酵技术
（1）定义
以天然或人工合成的多孔性材料为固体 基质作为微生物的载体，营养成分可以严格 控制，发酵结束，只需将菌体和培养液挤压 出来进行抽提，载体可重复使用。
3. 主要影响参数控制 （1）湿度与水活度
W =（物料湿重-物料干重）/ 物料湿重
aw = p / pa
0.90~0.99
细菌
0.80~0.90
0.60~0.70
多数酵母 丝状真菌和少数酵母
（2）温度与热量
❖ 热量的传递
O
O
O
颗粒 O
O
O
O O
O
O
O
O
O
颗粒
O
OO
O O
传热问题是固态发酵过程中的最大障碍！
（2）吸附载体固态发酵方式
接种管 无菌空气雾化器
种子罐 多孔吸附载体筒
风机 反应器
盖门
排气口
吸附载体固态发酵
吸附载体固态发酵的步骤
❖ ① 将多孔吸附载体容置在发酵容器内，并在多孔吸 附载体上按固液体积比为１∶１.５－２.５吸附可 溶性培养基；
❖ ② 在多孔吸附载体中接种发酵菌，发酵菌的重量 为培养基的重量的２－１０％；
托盘式发酵
填充床式发酵 ❖ 工艺控制
温度控制 水分控制
托盘式固态反应器
微生物和基质填充在一个 有玻璃夹套的罐内，底部不断 的通入湿空气。
3. 动态密闭式固态发酵技术 培养基处于间歇或连续的搅拌状态
（1）发酵方式 ❖ 转鼓式 ❖ 搅拌式 ❖ 气固流化床式
通。
(4) 吸附载体固态发酵优点
❖ 提高了发酵环境的均匀性 ❖ 促进了氧的传递 ❖ 提供了相对静止的发酵环境
(5) 应用前景
❖ 优点: 利于发酵过程中微生物生理及动力学研
究；助于固态发酵的过程控制；提高固态发 酵效率。 ❖ 缺点
自动化程度低，搅拌困难。
三、固态发酵过程的控制
❖ 发酵微生物的选择与培养 ❖ 基质原料的影响 ❖ 主要影响参数控制
注意：微生物学、酿造学、发酵工程等学科间知识的灵活应用。
一、固态发酵及其分类
1. 固态发酵定义 固体基质发酵范围: 固态发酵和固体悬浮物的液
体深层发酵
固态发酵: 在没有或几乎没有自由水的存在而具 有一定湿度的水不溶性固态基质中，利用一种或多 种微生物的作用完成的一个生化反应过程。
黄酒发酵
葡萄酒发酵
❖ 强化微生物混合固态发酵
❖ 限定微生物混合固态发酵
(3)工艺特点
❖ 实现“三少一多” ❖ 获得“风味独特的产品” ❖ 代替基因工程菌，完成多种代谢反应
（4）存在问题
❖ 混菌体系相互关系、作用机制等研究不够深 入：
❖ 生物工程技术引入： ◆ 固定化细胞技术固定混合菌 ◆ 构建工程菌
2. 静态密闭式固态发酵技术 ❖ 发酵方式
食品酿造微生物 生化机制
固态发酵技术 与过程控制
食品酿造机理 与基本技术
酿造微生物 培养技术
固态发酵技术及过程控制
主要内容
❖ 一、 固态发酵及其分类 ❖ 二、固态发酵技术 ❖ 三、固态发酵过程控制
学习重点与要求：
了解：食品发酵工业常用的固体发酵技 术及设备。
理解掌握：固态发酵定义及分类；典型 的固态发酵技术及其过程控制。