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摘 要：结合当前的固态发酵反应器发展的情况，探讨了固态发酵反应器的设计与放大过程中需要注意的问题，并结合实际情况比较和分析了工业化固态发酵反应器功能和特点，希望对于今后的工业化固态发酵设备研发有所帮助。
关键词：固态发酵设备；发酵工业；工业化；设备生产
1 引言
我国在农业废弃物方面具有最大的产出量，其中，相应的蔬菜废弃物、农作物秸秆、畜禽粪便等废弃物已经超过50亿吨。当前，随着农业科学技术的不断发展，农业废弃物利用技术的发展正在朝着材料化、饲料化、基质化以及能源化的发展。在此过程中，固态发酵技术往往在实践生产中体现出产品附加值比较高、处理效果好、适用范围广等特点，在众多企业中得到应用。
对于 固态发酵技术来说，简称SSF，主要是利用低含水量液体、高含量的固体以及配置相应浓度的气体成为三相混合物，在这样的环境中，充分利用好微生物的特性，保证其能够实现正常化的生长以及繁殖，充分利用周围以及固体基质的营养，实现固体基质特性的改善，从而进一步体现出其利用价值。我国在古代的时候，就能充分发挥相关固态发酵技术的优势，实现酒、醋等产品的酿造。当前，人们对于SSF技术的不断深入研究，以及生物质资源的不断钻研，SSF在诸多领域有着不同程度的发展，特别是在相应的环境、视频、制药、生物能源等方面[1]。
在機械化程度不断提升的过程中，人们对于SSF技术理论认识得越来越深刻，人们开发了很多类型的新型的工业化固态发酵反应器，并结合其自身的特点来投入使用。这里结合自身的情况，探讨了固态发酵反应器工业放大的相关问题，并介绍了相应的固态发酵反应器及其配套的生产设备情况。
2 固态发酵反应器的设计与放大
在整个SSF系统中，其主要核心内容则是反应器，反应器相关设计中应该保证产品的最大化要求。一般来说，在具体的设计中，应该考虑以下几个方面的问题[2]：一是，杜绝微生物进入到内部反应器中，同时，内部的微生物也不会扩散至外面；二是，具有较强的抗腐蚀性，同时，应有效降低其对于微生物的毒害性；三是，对于相应的温度、搅拌以及曝气进行控制；四是，结合系统要求，利用特殊方式实现相应的热质均匀的要求；五是，具有相应的接种、底物灭菌以及产品回收等功能。所以，在此过程中，应该重点考虑到相应的pH、水分、温度、通气氧传递以及搅拌等参数。在不同的情况下，相关微生物则有着不同的需氧要求，而厌氧微生物不需要，如果不能实现有效控制，则可能会造成需氧微生物在固体基质表面生长并使基质变钻的问题，这样则不会有利于实现微生物的生长要求。一般来说，为了实现氧传递的增加则是通过通气与搅拌的方式，同时这样会使得热交换效率的提升。在不同的搅拌方式下，微生物具有不同的剪切力，其相应的剪切力承受力也有所不同。对于微生物的生长过程来说，还应该重视温度和PH值的影响。水含量直接影响到到基质的气体交换以及膨松程度等，则是微生物生存环境中不可或缺的重要因素。对于发酵后期来说，基质水分受到微生物呼吸、通风以及温度等方面影响。
在进行放大过程中，最为困难的问题则是有效构建微生物的发酵环境。在进行反应器控制发酵中，微生物的多样性以及固态原料则会造成难度增加，这就要求进行反应器设计则应该考虑相关的动力学以及化学计量学的内容。另外，还应遵从微生物的习性要求，选择符合要求的曝气、搅拌等功能。正是由于上述的复杂性因素，容易出现再现性差、过程标准化困难等工业实践中的难题，这些也是进行工业放大限制因素。
3工业化固态发酵反应器功能和特点比较
对于当前的固态发酵技术来说，其在工业化的生物制品加工方面具有明显的应用优势，通过比较当前工业化固态发酵反应器相关情况，其中，搅拌式固态反应器则是通过淀粉质材料的原料情况，而其他大部分的原料都是采用农业废弃物，包括相关的固体垃圾、有机废弃物以及秸秆等。经过技术进步，大部分发酵反应设备能够用于生产沼气、乙醇等范围，体现出新型化的生物能源的特点。反应器能够较大规模地处理农业废弃物，因而具有比较高的生产附加值。
由于当前国内的能源、农业以及环境方面的具体发展，以及对于发酵产品市场需求的影响下，相应的国内固态发酵设备技术进步非常快。当前，国内使用的固态发酵设备绝大部分都能实现自动化、机械化的特点，完全智能化而脱离人工操作则是需要前进的方向。在研究固态发酵发展的过程中，主要方向则是进行农业废弃物的处理。结合固态发酵设备具体应用实践来看，则是能有效对于生物质材料发酵有所利用，能够实现丁醇、乙醇等产品的生产，能有效保证生物质材料的营养价值的进一步提升，能充分实现相关的利用废弃物来服务于生产沼气等。在具体的实践中，功能性产品往往具有比较广阔的市场，且具有较大的需求量，但对于产品的品质方面的要求比较高。在进行固态发酵设备的设计过程中，主要问题则是涉及到提高产品质量、优化发酵过程控制以及扩大处理量等方面。在当前的反应器设计中，结合多种情况来有效实现结合降低质、热不均的问题，这些都是后续设计的良好基础工作。但在固态发酵设备研制中，应该更加关注如何有效解决其中的传质传热问题。
4 结语
综上所述，随着人们生活水平和质量的不断提升，造成社会上的废弃物数量直线上升。在进行废弃物的处理过程中，固态发酵技术具有高效性特点，应该结合实际应用来有效扩大应用规模，应该重视增加固态发酵企业，不断拓展其应用领域，加强相应的固态发酵设备的生产能力，这就要不断加大研发力度，重视开发和研制更大型固态发酵设备以及配套的控制系统。
当前，我国的固态发酵工业化设备的开发工作呈现出如火如荼的发展态势，在实践生产中已经应用了多种的大型化、机械化、自动化的发酵设备，能不断提升我国的生物发酵技术水平。在实践的应用过程中，有效解决传质和传热的问题则是设计和制造研发固态发酵的反应器产品中应该重视的问题，只有这样才能实现产品的质量过硬，性能符合使用要求，解决当前的工业化发展的需要。当前，在我国制造业技术不断发展的背景下，随着固态发酵理论的不断深入，通过广大科研工作者的努力，大批的先进的固态发酵工业化设备将会出现在社会生产中，这样才能进一步有效提升我国的发酵工业的发展速度。
参考文献：
[1] 徐自明. 现代固态发酵设备研究进展[J]. 内江科技， 2007，（1）.
[2] 黄达明， 吴其飞， 陆建明，等. 固态发酵技术及其设备的研究进展[J]. 食品与发酵工业， 2003，（6）.
关键词：固态发酵设备；发酵工业；工业化；设备生产
1 引言
我国在农业废弃物方面具有最大的产出量，其中，相应的蔬菜废弃物、农作物秸秆、畜禽粪便等废弃物已经超过50亿吨。当前，随着农业科学技术的不断发展，农业废弃物利用技术的发展正在朝着材料化、饲料化、基质化以及能源化的发展。在此过程中，固态发酵技术往往在实践生产中体现出产品附加值比较高、处理效果好、适用范围广等特点，在众多企业中得到应用。
对于 固态发酵技术来说，简称SSF，主要是利用低含水量液体、高含量的固体以及配置相应浓度的气体成为三相混合物，在这样的环境中，充分利用好微生物的特性，保证其能够实现正常化的生长以及繁殖，充分利用周围以及固体基质的营养，实现固体基质特性的改善，从而进一步体现出其利用价值。我国在古代的时候，就能充分发挥相关固态发酵技术的优势，实现酒、醋等产品的酿造。当前，人们对于SSF技术的不断深入研究，以及生物质资源的不断钻研，SSF在诸多领域有着不同程度的发展，特别是在相应的环境、视频、制药、生物能源等方面[1]。
在機械化程度不断提升的过程中，人们对于SSF技术理论认识得越来越深刻，人们开发了很多类型的新型的工业化固态发酵反应器，并结合其自身的特点来投入使用。这里结合自身的情况，探讨了固态发酵反应器工业放大的相关问题，并介绍了相应的固态发酵反应器及其配套的生产设备情况。
2 固态发酵反应器的设计与放大
在整个SSF系统中，其主要核心内容则是反应器，反应器相关设计中应该保证产品的最大化要求。一般来说，在具体的设计中，应该考虑以下几个方面的问题[2]：一是，杜绝微生物进入到内部反应器中，同时，内部的微生物也不会扩散至外面；二是，具有较强的抗腐蚀性，同时，应有效降低其对于微生物的毒害性；三是，对于相应的温度、搅拌以及曝气进行控制；四是，结合系统要求，利用特殊方式实现相应的热质均匀的要求；五是，具有相应的接种、底物灭菌以及产品回收等功能。所以，在此过程中，应该重点考虑到相应的pH、水分、温度、通气氧传递以及搅拌等参数。在不同的情况下，相关微生物则有着不同的需氧要求，而厌氧微生物不需要，如果不能实现有效控制，则可能会造成需氧微生物在固体基质表面生长并使基质变钻的问题，这样则不会有利于实现微生物的生长要求。一般来说，为了实现氧传递的增加则是通过通气与搅拌的方式，同时这样会使得热交换效率的提升。在不同的搅拌方式下，微生物具有不同的剪切力，其相应的剪切力承受力也有所不同。对于微生物的生长过程来说，还应该重视温度和PH值的影响。水含量直接影响到到基质的气体交换以及膨松程度等，则是微生物生存环境中不可或缺的重要因素。对于发酵后期来说，基质水分受到微生物呼吸、通风以及温度等方面影响。
在进行放大过程中，最为困难的问题则是有效构建微生物的发酵环境。在进行反应器控制发酵中，微生物的多样性以及固态原料则会造成难度增加，这就要求进行反应器设计则应该考虑相关的动力学以及化学计量学的内容。另外，还应遵从微生物的习性要求，选择符合要求的曝气、搅拌等功能。正是由于上述的复杂性因素，容易出现再现性差、过程标准化困难等工业实践中的难题，这些也是进行工业放大限制因素。
3工业化固态发酵反应器功能和特点比较
对于当前的固态发酵技术来说，其在工业化的生物制品加工方面具有明显的应用优势，通过比较当前工业化固态发酵反应器相关情况，其中，搅拌式固态反应器则是通过淀粉质材料的原料情况，而其他大部分的原料都是采用农业废弃物，包括相关的固体垃圾、有机废弃物以及秸秆等。经过技术进步，大部分发酵反应设备能够用于生产沼气、乙醇等范围，体现出新型化的生物能源的特点。反应器能够较大规模地处理农业废弃物，因而具有比较高的生产附加值。
由于当前国内的能源、农业以及环境方面的具体发展，以及对于发酵产品市场需求的影响下，相应的国内固态发酵设备技术进步非常快。当前，国内使用的固态发酵设备绝大部分都能实现自动化、机械化的特点，完全智能化而脱离人工操作则是需要前进的方向。在研究固态发酵发展的过程中，主要方向则是进行农业废弃物的处理。结合固态发酵设备具体应用实践来看，则是能有效对于生物质材料发酵有所利用，能够实现丁醇、乙醇等产品的生产，能有效保证生物质材料的营养价值的进一步提升，能充分实现相关的利用废弃物来服务于生产沼气等。在具体的实践中，功能性产品往往具有比较广阔的市场，且具有较大的需求量，但对于产品的品质方面的要求比较高。在进行固态发酵设备的设计过程中，主要问题则是涉及到提高产品质量、优化发酵过程控制以及扩大处理量等方面。在当前的反应器设计中，结合多种情况来有效实现结合降低质、热不均的问题，这些都是后续设计的良好基础工作。但在固态发酵设备研制中，应该更加关注如何有效解决其中的传质传热问题。
4 结语
综上所述，随着人们生活水平和质量的不断提升，造成社会上的废弃物数量直线上升。在进行废弃物的处理过程中，固态发酵技术具有高效性特点，应该结合实际应用来有效扩大应用规模，应该重视增加固态发酵企业，不断拓展其应用领域，加强相应的固态发酵设备的生产能力，这就要不断加大研发力度，重视开发和研制更大型固态发酵设备以及配套的控制系统。
当前，我国的固态发酵工业化设备的开发工作呈现出如火如荼的发展态势，在实践生产中已经应用了多种的大型化、机械化、自动化的发酵设备，能不断提升我国的生物发酵技术水平。在实践的应用过程中，有效解决传质和传热的问题则是设计和制造研发固态发酵的反应器产品中应该重视的问题，只有这样才能实现产品的质量过硬，性能符合使用要求，解决当前的工业化发展的需要。当前，在我国制造业技术不断发展的背景下，随着固态发酵理论的不断深入，通过广大科研工作者的努力，大批的先进的固态发酵工业化设备将会出现在社会生产中，这样才能进一步有效提升我国的发酵工业的发展速度。
参考文献：
[1] 徐自明. 现代固态发酵设备研究进展[J]. 内江科技， 2007，（1）.
[2] 黄达明， 吴其飞， 陆建明，等. 固态发酵技术及其设备的研究进展[J]. 食品与发酵工业， 2003，（6）.