生物技术发酵工程精选(九篇)

第1篇：生物技术发酵工程范文

（青岛农业大学生命科学学院，青岛266109）

摘要院发酵工程是将生物技术研究成果转化为生产力的关键学科，是生物技术专业的核心课程之一，具有很强的实践性、综合性和创新性。本研究以建设发酵工程课程的网络视频课程为目的，探析了该课程的建设目标、课程体系和网络视频课程网站建设体系，从而为其他课程的网络视频课程建设提供建设性的参考，为应用型人才的培养提供了实践性的指导。

关键词 院网络视频课程建设；发酵工程；生物技术；网站建设；应用型人才

中图分类号院G642.47 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2015）27-0172-03

0 引言

发酵工程是应用自然科学及工程学的原理，依靠生物催化剂的作用，将物料进行加工以提供产品或为社会服务的技术，是将生物技术研究成果转化为生产力的关键学科[1]。发酵工程是生物技术专业的核心课程之一，是该专业人才培养的关键课程。如何通过该课程的学习促使学生将本课程内容与其它课程的理论知识整合，实现基础理论知识在实验和实践中转化和运用，从而能够提高学生的创新能力、专业技能和就业能力是一个值得深入探究的课题。本研究拟从发酵工程课程的网络视频课程建设角度出发，探析网络视频课程建设的目标、课程体系和网络视频课程网站建设体系，从而为其他课程的网络视频课程建设提供建设性的参考，为应用型人才的培养提供实践性的指导。

1 网络视频课程建设的目标

发酵工程发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，是一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程，是用来解决按发酵工艺进行工业化生产的工程学问题的学科，是生物技术专业的专业核心课程，具有很强的实践性、综合性和创新性[2]。因此课程教学实施过程中采用的教育思想要达到培养学生自主学习能力、运用知识能力和创新能力的目标。

1.1 以学生为中心，发挥网络教学平台优势和改革教学方法翻转课堂，培养学生自主学习能力

充分利用网络视频课程教学平台，学生自主学习发酵工程的教学视频、多媒体课件、发酵产品发酵工艺录像以及其它教学资源，拓展学生学习知识的广度和深度；改革教学评价方法，依据网络视频课程学习进度，网络课程网站链接资料和文献的查阅程度以及依据这些材料抽取学生授课讲解并形成综述性的报告和进行课堂的讨论，教师通过网络平台和授课报告情况，根据学生学习的效果进行跟进、督促和评分，实现翻转课堂，从而培养学生自主学习能力。

1.2 依据网络视频课程建设，建立发酵产品的发酵工艺的仿真实训系统和考核自测系统，培养学生运用知识的能力

通过网络教学平台的网络视频课程，同学们通过自主学习和课堂讨论学习了产品发酵工艺流程的基础理论和技术，为了培养学生应用知识的能力，使同学们思考和运用理论知识，在网络视频课程建设中加入不同发酵产品（或不同发酵形式）的发酵工艺流程的仿真实训系统，使学生通过在线模拟和设计各个产品的发酵过程，同时考核自测系统实现学习知识的转化和运用，从而提高学生分析问题和解决问题的能力。

1.3 通过网络视频课程建设的互动板块，建立专题讨论区和工艺设计区，培养学生创新能力

通过网络平台的互动性板块，建立学生问题和发酵企业实践过程中出现的各种问题的专题讨论区，题目由教师拟定或者由学生提出问题，学生和教师可在业余时间提出问题、参加讨论并提出解决的方案；同时针对旧工艺进行改进以及新产品工艺进行设计优化，教师和学生共同分析和解决问题，从而开展师生交流和生生交流，进而培养学生创新思维能力。

2 课程体系

建设目标的实现需要与课程的教学内容相匹配，同时教学内容的设置和体系构建也要与目标相互呼应。该课程体系分为3 面2 主1 线[3]，3 面指《发酵工程》课程分为理论教学、实验教学和实习教学3 个方面；2 主指在3 面的教学过程中，始终贯彻以学生为主体，以教师为主导的思想，发挥学生和教师的能动性的同时又能有效提高教学效果。1线是指以发酵原料的选择及预处理寅微生物菌种的选育及扩大培养寅发酵设备选择及工艺条件控制寅发酵产物的分离提取方法和设备寅发酵废物的回收和利用为主线。在《发酵工程》理论教学，实验教学，实习教学过程中，均以1 线为主线，在各个内容讲授过程中以学生为主体，以教师为主导的相互交错的教学网络，使学生有线可抓，有线可依。理论教学依据1 线设置为5 个理论模块+1 个实践运用，如图1所示，这是翻转课堂教学授课过程的模块化内容。这个框架性的体系容易使学生宏观上掌控课程知识点，理顺知识点的来龙去脉以及各个模块在本学科中的地位和作用，进而使学生的讲解授课以及报告和课堂讨论等过程也会条理清晰，运用自如，从而实现知识的转化和运用。

3 网络视频课程网站建设体系和实际效果

第2篇：生物技术发酵工程范文

关键词：发酵工程；技术；食品；应用

发酵工程是生物工程的重要组成部分，应用发酵工程技术，可以促进社会更好的发展，可以加快社会经济发展速度。发酵工程技术在我国食品领域中应用比较广，通过对微生物的要求，可以更好的保证食品的安全性，还可以为人们日常生活及生产作出更大的贡献。下面笔者对发酵工程技术在食品领域的应用情况进行简单的介绍，希望可以推动这项技术更好的发展以及更好的完善。

1 发酵工程当前的发展现状

科技在不断发展，生物工程在发展与研究的过程中，相关技术得到了完善，而且技术也越来越先进。发酵工程技术是一种新型的技术，其也是实践性比较去的一门科学技术，在应用的过程中，其也到了快速发展的阶段，这项技术在食品领域以及工业领域应用比较多，在农产品的加工中，发酵工程技术的应用范围越来越广，下面笔者对这项技术发展阶段进行简单的分析与介绍。

1.1 农产品手工加工

在很早以前，由于人们对科技技术的研究并不重视，社会经济也比较落后，我国社会的发展主要是靠农产品生产以及加工，为了提高农产品的产量，我国发酵工程技术也逐渐萌芽。很多家庭都是以农产品为原料的，利用发酵技术，可以对特殊的农产品进行制作，这制作的过程中，研究出现了较多的发酵产品。发酵工程农产品手工加工需要分析微生物生长特点，在对农产品进行加工发酵后，提取率比较低，农产品的发酵工程效益并不高，所以，发酵工程技术发展比较缓慢，对这项技术的研究也比较少，阻碍了发酵工程技术的发展。

1.2 近酵工程

随着社会的不断发展，科技水平越来越高，一些近酵工程技术逐渐走入了人们的生活，这些新型的技术在食品领域、工业生产领域中应用比较广，而且受到了良好的应用效果。近酵工程在不断发展的过程中，主要采用了化学工艺方法，而且很好的将农产品与化学工程联系在一起，提高了发酵制品生产的效率，也提高了农产品加工的经济效益，这为发酵工程技术奠定了基础，有助于推动社会经济更快的发展，也给人们的生活带来了许多方便，使很多人认识到了研究发酵工程技术的重要意义。

1.3 现酵工程

在当前科技不断进步的条件下，现酵工程技术越来越先进，利用化学生产技术，可以发现食品中存在的对人身体有害的物质。发酵工程技术具有较强的先进行，其主要是以“高效、高产以及健康”为原则，这项技术在不断改进的过程中，更好的满足了人们的要求以及需求，而且更好的维护了人们身体的健康。利用现酵工程技术，还可以提高农产品的产量，可以满足人们生产的需求，人类社会在发展的过程中，对现酵工程技术进行了大力的开发，在对微生物基因进行研究与改进后，人们可以更好的提取中食品发展所需要的元素，还可以提高工业的产量，有助于促进国民经济的增长，可以保证发酵工程技术有着更为广阔的应用空间以及适用范围。

2 发酵工程在食品中的应用

目前，现代化工程技术已经被人们广泛的应用在人类社会发展的过程中，这不仅给人们的生活和工程带来了极大的便利，还有着一定的环境保护作用，给人们带来极好的经济效益和社会效益。而在食品领域发展的过程中，现酵工程技术也成为其中的主要内容。

2.1 生产传统的发酵产品

传统的发酵产品是指传统食品发展中，一直存在的应用发酵技术的食品，如料酒、酱油、酒精等。在传统食品的生产中，发酵技术是生产过程中的核心部分。发酵技术的是否成熟，时刻关系到产品的好坏。

2.2 生产食品添加剂

随着人们的要求逐渐提高，生物技术在食品添加剂生产中发挥越来越大的作用。利用生物技术生产各种食品添加剂已成为国内外研究的热点，例如：生活中常见的食用色素、香料等都成为食品工业中的一部分。

2.3 改造传统的食品加工技术

改造传统的食品加工技术是指在食品加工中，人们通过新的技术提高原料的利用率，使其达到人们需求的水平，从而取代传统的食品加工技术。其中，最典型的就应是在味精生产中，使用双酶法糖化发酵技术取代传统的酸法水解技术。目前，利用现酵工程技术改革传统工艺，已取得明显的效果。在我国，由于发酵工程改造技术的广泛应用，有许多传统的食品加工工程都得到改变，这样不仅大大地提高了我们的生产效率，还对原料的利用起到了很好的节制，从而促进了社会经济的发展。

2.4 单细胞蛋白的生产

由于微生物菌体的蛋白质含量高，因此，把它作为蛋白质资源不仅可以解决全球蛋白质资源紧缺的问题，还减少的物质的消耗。为了区别于植物、动物蛋白，人们就把微生物蛋白成为单细胞蛋白。利用微生物生产出来的蛋白质，有的可以供人直接食用，有的可用做饲料来提供家禽、家畜的食物供应。

2.5 开发功能性食品

功能性食品是指在某些食品中含有某些有效的成分，这些成分可以对人体的生理作用产生功能性影响和调节，让人们在膳食是具有良好的营养性、保健性和治疗性，从而达到健康和延年益寿的目的。因此，功能性食品的开发成为目前人们健康生活的必然需求。目前，功能性食物主要有：大型真菌的开发、超氧化物歧化酶的制备。在进行大型真菌的卡法师，我不仅要直接取自天然源的药用真菌，来作用于功能性食品的开发，还要通过发酵途径实现工业化的生产大量索取。

结束语

食品安全是人们一直比较关注的话题，随着社会的不断发展，人们的健康意识越来越高，而且对食品的需求量也越来越大，为了更好的满足人们的需求以及要求，食品安全部门必须不断的改进技术，在引进并应用发酵工程技术后，人们的生活水平得到了较大的改善，农副产品的产量大大提高了，食品的安全性也得到了保障，人们的身体更加健康，对平常购买的食物更加放心，使得食品生产效率以及经济效益得到了更大的改善，还有助于实现食品领域的工业化生产。

参考文献

[1]李彬.现酵工程展望[J].商洛师范专科学校学报，2003（4）.

第3篇：生物技术发酵工程范文

关键词：发酵过程；建模方法；优化控制；策略；技术

1 概述

传统的发酵工程过程为了快速提高发酵生产率与发酵水平，发酵过程更侧重于菌种的筛选和改造上。随着生物科学技术的发展，基因工程与代谢工程研究领域都出现了长足的进步与发展，利用基因重组与诱发等技术可以实现高产菌株普遍生产。但只有通过发酵过程的优化控制，才能实现产品质量最高、生产力最大、成本消耗最低的生产过程，因此对微生物发酵过程的优化控制成为发酵工程中研究人员日益关注的焦点。

微生物发酵过程的优化控制可以分为过程模型和控制策略。发酵过程建模如机理分析建模、黑箱建模和混合建模近年来都得到了快速的发展，而优化控制策略方面的研究内容与成果有：基于线性化近似的经典优化控制、基于非线性系统理论的优化控制以及基于人工智能技术的优化控制等。

2 微生物发酵过程建模

2.1 基于过程机理分析的建模

发酵过程机理分析建模是利用各种生物方程以及基因尺度层面的模型，主要是根据回归的方法确定模型参数。张嗣良等[1]从基因与细胞特性等方面进行了发酵过程优化的研究，对模型过程与本质有了新的认识，并得到发酵工程的限制条件；研究人员对毕赤酵母[3]的代谢过程进行了研究，建立了相关结构模型，为描述蛋白质生成提供了有效途径；还有相关的微生物发酵过程研究中，对赖氨酸进行了动态模型的建立与数据处理，实现了发酵过程仿真。机理建模仅仅包含了生物量与产物等状态变量[2]，但由于发酵过程的复杂性，机理建模不能充分表达微生物发酵过程，还具有很大的局限性。

2.2 黑箱建模

黑箱建模是以最小二乘为基础的回归辨识为基础建立的发酵过程模型，适应性较高。以最小二乘回归获取[4]的过程建模，吸纳了经典控制方法的优点，技术简单易操作，具有诊断功能。非线性函数研究广泛应用于过程建模，主要有人工神经网络（ANN）和支持向量机技术（SVM）。

2.2.1 基于人工神经网络技术建模

ANN技术基于风险最小化研究被引入发酵过程，广泛应用于发酵过程建模。ANN在线校正能力强、适用于多变量非线性问题的处理。L-色氨酸的发酵过程建模中，用标准神经网络BP算法[5]模拟菌体的发酵产酸，但需要大量的实验数据反馈，因此改进神经网络是提高ANN建模质量的有效途径。径向基神经网络与BP网络相比，可以达到最佳建模精度。自组织神经网络、级联再生神经网络等方法也成功用于发酵过程建模。利用优化算法可以实现神经网络系数优化，避免网络学习算法反馈慢，局限性小的缺点。

2.2.2 基于支持向量机技术的建模

SVM方法的特点是结构风险最小化，有效地解决了非线性以及局部极小等问题。研究机构对SVM方法的应用越来越普及，SVM方法也广泛应用于图像处[6]和生物学等方面。SVM方法相比ANN方法对发酵过程的预测相对误差降低，因此SVM具有稳定性与安全性。张本法等对青霉素发酵过程进行基于SVM的建模，保证了建模的精度，还很大程度地节约了时间。SVM对样本没有较高的依赖性，它由向量决定的拓扑结构使模型结构更加简单。

基于实验数据的黑箱建模方法很容易受数据量和建模原理的影响，对于复杂的发酵过程在模型表达能力上有很大的制约。黑箱建模方法对于物理过程方程不够重视，导致其不能表达发酵过程的物理意义。

2.3 混合建模

近年来，基于辨识方法估计参数的混合模型得到了发展，将机理建模与ANN建模结合起来，利用算法实现了对模型的修正与简化，很大程度提高了模型精度。实验表明，混合模型比黑箱模型和神经网络模型的预测性能更好，也具有更高的泛化能力，但混合建模属于机理参数模型，描述发酵过程的功能仍不够完善。

3 微生物发酵过程的优化控制策略

3.1 基于线性化近似的经典优化控制

基于“极大值原理”经典的优化控制方法在早期发酵过程优化控制中应用较为广泛。在发酵过程状态空间描述中利用极大值原理以及迭代法可以实现发酵的最优实施效果。极大值原理方法适用于比较复杂的发酵过程控制对象，但极大值原理只能得到开环控制，当发酵过程中的计算量较大时，仅能对少数过程制定出优化曲线，忽视了环境因素对系统的干扰。相关研究人员后来将极大值原方法融入理变量方法，得到最佳的变量优化曲线，控制效果较好，但是还没有达到理想的实验精度与简便性；发酵过程的建模质量对经典优化控制的发展产生了很大程度的影响。

3.2 基于非线性系统理论的优化控制

20世纪60年代微分几何方法的提出使非线性系统理论的研究进入了一个新阶段，基于非线性优化控制器的设计稳定性，它在发酵领域的应用日趋广泛与普及。相关研究人员建立了非线性发酵空间模型，利用微分方法设计出来的控制器在发酵过程中展现出优良的控制效应，实现了非线性系统与线性系统的转换，对控制器的结构进行了优化，提高了发酵控制过程的动态性。但数学几何方法对系统的精度要求较高，由于发酵过程的复杂性，该方法不利于保证发酵控制系统的稳定性。

3.3 基于人工智能技术的优化控制

利用计算机科学技术结合人工智能理论对发酵过程进行优化控制成为近几年的发酵过程研究的热点，人工智能技术能突破很多复杂的系统问题，主要包括专家控制、神经网络控制等。利用智能方法对发酵过程进行优化控制，在研究与仿真中呈现出优良的效果。研究人员建立了基于乙醇生产的专家系统，实现了乙醇发酵过程的发酵单元的检测，系统的误差非常小，系统的稳定性也得到了提高。但智能控制方法在模拟活动时仍存在局限性，神经网络控制对于网格结构的确定具有不可控性，因此智能方法交叉成为目前急需研究的发酵控制的技术问题。

4 结束语

发酵过程机理较为复杂，由于没有对发酵过程的先验知识进行全面的认识，“黑箱”模型不能很好的描述及表达整个发酵过程，利用辨识方法对参数的估计也没有起到全面描述的作用；单目标优化的发酵过程优化控制也无法满足发酵过程最优化。我们应充分考虑模型辨识，利用智能理论完善各种机理的混合模型，研究出多目标动态性的优化策略，真正解决微生物发酵过程的优化控制。

参考文献

[1]张嗣良.发酵过程多水平问题及其生物反应器装置技术研究――基于过程参数相关的发酵过程优化与放大技术[J].中国工程科学，2001，8（3）：37-44.

[2]张学工.关于统计学习理论与支持向量机[J].自动化学报，2000，26（1）：32-42.

[3]周海英，袁景淇，邓建慧，等.重组毕氏酵母发酵过程的结构模型[J].上海交通大学学报，2002，36（10）：1443-1447.

第4篇：生物技术发酵工程范文

能源和环境已是制约世界经济发展的最严重问题之一，利用生物质资源生产燃料乙醇(俗称燃料酒精)，已引起各国的普遍关注。燃料乙醇的原料资源主要包括淀粉质原料(含糖质如甘蔗糖蜜)和秸秆纤维质原料两大类。受多种因素的影响，秸秆纤维质资源生产燃料乙醇的商业化尚待时日。国际上仍以淀粉质原料生产商品燃料乙醇，并已形成大规模的美国玉米乙醇和巴西甘蔗乙醇等产业技术特色。美国缺油．为避免能源受制于人，将发展生物质能源作为国家战略，重点是燃料乙醇，近几年来快速发展，2006年生产规模达1480万吨，超过巴西的1 380万吨位居世界第一。美国有条件发展玉米乙醇，其玉米年产2.5亿吨，约占世界的50％。因而有大量富余，况且还有10亿多亩土地闲置。另一方面美国的养殖业市场对饲料蛋白需求容量很大，因而燃料乙醇的生产工艺顺理成章地形成以玉米为原料。主产品乙醇、副产品饲料蛋白(DDGS)的主流工艺技术。乙醇发酵浓度15％(v／v)，发酵时间54小时～56小时，淀粉利用率约90％。原料玉米干法粉碎。发酵后的蒸馏废液通过多效浓缩造粒制取饲料蛋白DDGS。蒸发凝结水循环配料，基本无废水污染产生，代表玉米燃料乙醇制造的国际先进水平。 我国粮食和土地都处于“紧平衡”状态，只能发展非粮燃料乙醇。综合分析各种非粮原料的供给潜力、是否具备工业原料所需的基本性能、生产技术的成熟度或开发难易程度、生产成本等多方面因素，我国非粮燃料乙醇原料供给能力最大的应是木薯，它将在很长的一段时期内占绝对多数(也是期待中的世界性“能源作物”)。以木薯为原料生产乙醇在我国已有几十年历史。形成生产规模100多万吨，技术相对成熟。成本也较玉米等粮食原料低，甘蔗糖蜜、其他薯类、甜高粱、甜菜、少量玉米等为多元补充。

明显不同于美国和巴西，以木薯为代表的薯类原料乙醇生产技术将在我国成为主流技术，将与美国的玉米乙醇、巴西的甘蔗乙醇一样，形成各自的产业技术特色(包括知识产权)。即使秸秆乙醇成功商业化后也将在相当一段时期内相互并存并形成竞争关系。

东南亚是世界上最大的木薯产地，年产鲜木薯约4000万吨，仅泰国就生产2000多万吨，因需求拉动各国都在增产。我国现年产鲜木薯600多万吨，实际还存在大量可利用的“边际性土地”。由于气候、光照、雨水等自然因素差异，东南亚生产的木薯单产高品质好，生产成本较我国广西低约12％。商品木薯是2005年我国和东盟达成的“零关税”贸易协定中的186项商品之一，加之水路运输成本低，一定规模的来源是有保障的。

因而以木薯乙醇制造过程技术为典型。深入研究并集成其特色和关键技术，打造木薯燃料乙醇“零能耗、无污染、低成本”的产业技术平台，形成一批相关自主知识产权，对建立具有中国特色和市场竞争力的生物质能源产业具有特别重要的意义。

关于“零能耗”

生产过程本身的能耗对生物质能产品制造具有重要意义。木薯乙醇制造过程的零能耗将由1项产能技术和3项节能技术的创新和集成得以实现，即通过蒸馏废液的厌氧发酵产生大量沼气，沼气代煤在锅炉中生产高压蒸汽，高压蒸汽经汽轮机组背压发电同时输出低压工艺用汽，电能和低压蒸汽供乙醇生产全过程使用。为实现无需生产外部供能，即“零能耗”目标，还需进行相应的技术创新。如沼气产率提高10％；木薯高浓发酵浓度由10％提高到13％；采用差压蒸馏节能技术等。沼气发酵产能

木薯乙醇蒸馏废液的COD高达8万～10万ppm(固液分离前)，C／N为25～30，处于沼气发酵C／N比的最佳范围内，加上蒸馏废液本身温度较高(100℃左右)因而容易实现沼气的高温发酵。十多年来木薯乙醇废液的沼气发酵特别是2级串联的UASB厌氧发酵在工艺和工程技术上进步很大。目前新建的UASB反应器单只容量一般在3000 m3。最大的已达5000m3。木薯乙醇蒸馏废液的沼气发酵技术已成为大规模工业沼气发酵的成功典范。国内木薯乙醇企业一般产沼气水平为260Nm3／吨乙醇(95％，v／v)，最好的已达330Nm3／吨乙醇。其主要差异在沼气发酵工艺的安排上，即先固液分离后沼气发酵，还是2级串联中间分离，后者因生物质转化更为充分故沼气产率高。

尽管沼气发酵技术进步很大，但仍有很大潜力，木薯乙醇废液中还剩余40％的固态生物质尚未转化成沼气(未溶解的纤维和木质素类物质)。研究提高沼气发酵技术，再增加10％的沼气量，使之达到360 Nm3／吨乙醇是可以做到的，理想的是所有非乙醇发酵的生物质全部转化成沼气。热电联产

乙醇制造既用电又用汽。特别是乙醇蒸馏用汽量大而稳定，为热电联产装置的稳定运行提供了条件。发酵工艺用汽压力一般在0.4MPa即可，而热电联产产汽锅炉额定压力多在3.8MPa以上，除去蒸汽输送管路压力损失后一般还有3.0Mpa以上的压差可推动汽轮机组发电(如既产汽又发电的背压式发电)。

由于工艺用汽压力不高，发酵企业采用2.1 MPa以下的低压锅炉较多，但低压锅炉热效率低，仅80％左右。热电联产为提高热电转换效率通常使用3.8～5.9MPa的中高压锅炉，热效率较普通锅炉提高10个百分点以上，可达92％～95％。因而背压发电和锅炉热效率的提高为企业带来双重利益。对乙醇生产企业而言其生产成本可降低8％～10％，因而热电联产技术在10万吨以上规模的企业推广应用很快。

高浓度乙醇发酵

我国玉米乙醇发酵浓度一般在12％。较美国普遍在15％以上相差3个百分点。而木薯原料因营养较玉米差。发酵浓度更低，仅9％～10％。乙醇高浓度发酵既能提高装备产能，又能较大幅度降低能耗，如乙醇浓度从12％提高到15％，则蒸汽消耗降低15％。因而高浓度乙醇发酵是一个重要而现实的技术方向，玉米乙醇发酵浓度15％，木薯乙醇发酵浓度13％应是近期比较合理、工艺和工程技术经过努力能够达到的目标。

乙醇差压蒸馏

差压蒸馏实质上是双效蒸馏技术。安徽宿县从法国引进第一套装置至今已有20年历史，期间经历乙醇工业不景气，企业普遍规模小投资大因而实际推广缓慢。2000年以后四个规模化的燃料乙醇定点企业全部采用差压蒸馏技术，国内其他年产10万吨以上非定点的乙醇生产企业也在逐步使用中，技术已比较成熟。实际运行吨乙醇可节约蒸馏耗汽35％。相当于乙醇生产全过程节约蒸汽23％。

乙醇制造“零能耗”的实现

(1)木薯乙醇制造过程的能量投入

国内较好的水平是乙醇每吨(以发酵液乙醇10％计)汽耗3.8吨，电耗130kWh(已包括环保工程运转用电)。

(2)蒸汽的消耗和产出

高浓发酵技术即发酵乙醇度从10％提高至13％，节约蒸汽15％；应用差压蒸馏技术，蒸馏可节能35％。因蒸馏用汽占乙醇生产总用汽的65％，相当于生产过程节汽为23％。两项技术可节汽38％，蒸汽消耗降为2.36吨／吨乙醇。

沼气产率计为360Nm3／吨乙醇，热值为5140×4.187kJ／Nm3。热电联产中的燃烧产汽6.5kq／Nm3。总产汽2.34吨／吨乙醇，即沼气燃烧产汽和生产消耗蒸汽基本平衡。

(3)电力的消耗和产出

我国发酵产业界目前热电联产应用已比较普遍，行业先进水平为：在输出低压工艺蒸汽的同时每吨蒸汽可净产出电能90kWh，折合成吨乙醇(95％，v／v)废液生产沼气后热电联产发电21 1kWh／吨乙醇。

与木薯乙醇生产过程消耗电能130kWh／吨乙醇相比，电力富余81 kWh／吨乙醇。即通过技术进步和技术集成，以木薯原料生产燃料乙醇，可实现能量自给，且每吨乙醇(95％。v／v)可对外输送电能81kWh，即可实现富裕的“零能耗制造”。

(注：以上计算木薯发酵乙醇浓度13％、沼气产出360Nm3／吨乙醇(95％，v／v)，其他相关数据来自企业内部实际考核指标。)

(4)目前国内乙醇企业能耗已达到的最好水平

江苏花厅酒业已实现沼气代煤作主要能源，10万吨级木薯乙醇生产线在热电联产工程尚未投产前，吨乙醇耗原煤0.1吨以下，与原一般吨乙醇需原煤0.5吨指标相比，大幅度节能80％以上(“原煤”热值指4.187×5500 kJ／kq)。该企业的乙醇生产过程实际上已接近“零能耗”，沼气热电联产工程上马后，由于电力有富余而上当地电网，算经济账即可实现零能耗。体现在能耗成本为“零”上。

木薯乙醇零污染工艺

木薯乙醇沼液回用环形工艺

生物质能源产业如规模过小则没有实际意义，规模大则废水治理包袱沉重，由于沼气发酵后的沼液COD仍有2000ppm以上，达标排放采用好氧技术处理的成本很高，而且氨态N很难达标，是一个环境隐患。因而低成本的“零污染工艺”技术平台不建立，燃料乙醇等生物质能源产业在我国难以顺利发展。

产品制造型企业其污染可能有各种类型，如废水、废气或废渣污染，也有制造工艺型污染和工艺辅助型污染。对燃料乙醇而言关键是“工艺型废水污染”，需通过技术创新使其向“零污染工艺”转型。解决了工艺型废水污染则其他生产辅助型废水总量少而COD低。总污染负荷往往以数量级程度下降。企业容易承受。问题也就容易解决。

在总结前人成果和多年研究探索的基础上。江南大学完成了木薯乙醇沼液回用闭路循环的框架研究。形成如下图所示的乙醇发酵环形工艺：

酵母的乙醇发酵相对粗放，对发酵原料的要求不像氨基酸等那样严格，因而可以用适量的蒸馏废液作工艺配料用水循环回用。乙醇蒸馏废液pH3.8～4.0。但液化糖化的适宜pH分别为5.5和4.5。因而用蒸馏废液作配料用水有一个pH匹配的问题：另一个问题是蒸馏废液中的可溶性干固物含量高达6％～8％。在废液回配循环中会逐渐累积，因此目前企业用蒸馏废液循环回配率最高不超过30％。

蒸馏废液经沼气发酵后pH为中性，可溶性干固物仅0.2％，容易实现作工艺配料水全部回用的目标；原本沼液后续耗氧处理中难降解的氨态N等小分子有机物成了乙醇酵母的营养物。醪液酵母密度增加了30％，更适宜高浓度乙醇发酵；不再需要为废水达标排放而必须进行的大规模高成本的耗氧处理和氨N降解，节约了水资源，也降低了生产成本。仍需研究解决的几个关键技术

(1)高浓度乙醇发酵技术

一般研究集中在耐高渗菌种和酵母营养物上，目标使木薯乙醇发酵在工业规模上稳定在13％、原料糖质对乙醇转化达91％。发酵时间控制在60小时之内。

(2)生物质全利用技术

乙醇蒸馏废液中尚有40％～45％的COD物质在沼气发酵中没有得到有效转化。适合开展发酵沼气深度转化、生物高分子材料、高效微生物堆肥或发酵蛋白饲料等研究，使废物得到充分的资源化转化。

(3)工程技术开发

第5篇：生物技术发酵工程范文

关键词：技工学校；发酵技术；专业培训；教学改革

发酵是指比较复杂的有机物在特定的微生物作用条件下分解成相对简单的物质。在技工学校很早就开设有发酵工程，也叫做微生物工程，也是生物工程专业所开设的理论与实践相结合的基础课程。技工学校在进行发酵技术的培训方面更应该注重实验课的主体地位，只有让学生掌握了主要的操作技术，才能做好发酵工作。

1改革技工学校的发酵工程实验课教学

发酵专业必然要进行实验课的教学，技工学校的教师一定要把握好实验课所具有的实践性、启发性、探索性、综合性等特点，努力提高学生的实践能力、综合素质以及创新意识。笔者认为，实验课的教学改革是必然的。随着我国经济的不断发展，国家应在实验设备等方面对技工学校加大资金投入和技术支持，确保学生在实践和探索的基础上增强主动性。发酵工程的实验培训要强调教学方法的重要作用，以及在考评制度方面的合理改革，确保技工院校的学生能够在有限的时间内学到更多的实践技能。与此同时，教师也要根据不同学生的实际情况制定不同的教学计划，以提高学生的综合素质。总之，技工院校对于学生发酵技术的思维培养和动手能力方面要进行相应的改革，以期取得更好的教学效果。

2.1实验教学内容的改革方案

技工学校要想做好发酵专业的培训，就一定要在发酵工程的实验内容方面做好选择，只有选择了适合本学校的教学内容，才能取得更好的教学成果。事实上，不同的教学方案会对发酵专业的技能培训造成很大的影响。教学内容要强调发酵知识的系统性和基础性，循序渐进地对学生进行教育，在突出基本实验技术的基础上，根据学校的教学水平和实验设备对学生进行更加深入的发酵技能的培训。例如，培养基的灭菌技术和培养基的制备方法、材料的预处理及加工、菌种的活化、扩大培养等技术的应用。另一方面，技工学校还要根据发酵专业的专业特点开展一些大型的综合性实验，可以借鉴我国的一些高校或者国外先进的教学方案，像中国农学院的生物工程专业在进行发酵实验的过程中，会让学生实际操作来筛选培养基以及思考用怎样的提纯方法可以优化发酵的条件，这些连贯性的大型实验不仅培养了学生的实际动手能力，还培养了创新思维。这些技能恰巧是技工学校所缺乏的。因此，技工学校要在今后的发酵技能培训方面注重学生的主体性和创新思维。

2.2改革教学方法

2.2.1参与实验准备。发酵工程的所有实验都是对基础理论内容的加深理解和巩固，所以，技工学校在发酵专业的技能培训方面务必使每名学生在进行实验前就要明确本次实验的目的和意义。传统的实验课由于课时有限，准备实验的内容都由教师完成，但如果让学生参与到这个环节，对于掌握整个实验的原理更为有效。在教学过程中，可以安排学生提前进入实验室，一方面可以协助教师进行一些实验的准备工作，另一方面也使学生对实验目的、原理、基本步骤做到心中有数，对整个实验加深理解。

2.2.2注重实验报告的讨论阶段。实验报告需要写出实验目的、原理、内容以及操作步骤，然后从分析实验结果、讨论成功的关键、失败的教训到联系理论课内容来完成。例如，发酵产品的培养基筛选和发酵条件优化及提取纯化实验，通过实验的操作过程及结果的获得，可以有效地把理论知识通过连续性实验表现出来，锻炼了学生的动手能力，使所学知识的掌握更牢固、更扎实。在这一过程中，很多学生能够主动查找文献，把结果分析透彻，对实验中遇到的种种现象提出自己的看法，并能想出解决办法。由此看来，对学生实验报告的要求直接影响到今后毕业论文的水平，甚至影响到以后工作中分析问题和解决问题的能力。所以，提高学生实验报告的质量非常重要。

2.3建立合理的成绩评定制度

考核是教学过程的一个重要环节，实验报告分析包括所学到的实验原理，实验步骤以及实验中的一些思考题和注意事项。实验操作能力的考核是根据平时的实验过程中的操作认真程度进行评定的，通过实验内容包括器皿的包扎、微生物培养和分离技术、培养基的配制及灭菌技术、培养基筛选和发酵条件优化及提取纯化等各部分的操作，学生对实验技能掌握的熟练程度、对实验原理的理解程度及分析问题和解决问题的能力都有很大的提高。在成绩评定的过程中，不能只注重学生的考试成绩，更要根据其平时的实验课表现来综合评定，只有建立了合理的成绩评定制度，才能保证发酵专业的学生能够全方位发展，提高学习和实验的积极性。

3结语

自从我国改革开放以来，很多地区的生物产业不断地发展壮大起来，对于具有发酵技术的高科技人才的需求也在逐年加大。然而，我国却很缺乏具有专业发酵技术的人才。所以，技工院校要通过改革等措施更好地培训学生的发酵技能，尤其要注重发酵工程实验课的教学，提高学生对发酵操作的积极性和创造性。只有使学生发挥主观能动性，提高观察和思维的能力，才能够保证其在实际的工作中更好地完成发酵工作。

参考文献：

第6篇：生物技术发酵工程范文

关键词：微生物工程 现状 前景

一、微生物工程面临的挑战

1. 微生物工程与合成化学工业的竞争

微生物工程，合成化学工业与农业生物工程在过去几十年中各自经历了巨大变化，以前， 农业一直为微生物工程和化学工业提供原料，包括淀粉，蛋白质，油脂等.微生物工程完全依赖 于农业原料，生产乙醇，酒精，丙酮丁酸，氨基酸，有机酸等小分子化学品，以及复杂的次级代谢产 物（抗生素）.小分子发酵产物为化工制药提供原料，复杂代谢产物又为农业提供安全，无污染农 药.化学工业自 20 世纪 50 年代以来，采用石化原料合成多种合成纤维，塑料，人造橡胶，有机溶 剂等，特别是有机溶剂的化学合成极大威胁微生物工业的生产.如 20 世纪 50 年代以后，丙酮丁 酸发酵工业在石油化工发达的国家消失，我国丙酮丁酸发酵一直坚持到 90 年代，当时受国内 石化工业的压力和进口产品涌入的双重竞争，使丙酮丁酸和乙醇大规模发酵工业基本消失. 但是，时代在前进，科技在进步，生物技术也在发展.从国际上来看，当前的微生物工程已开 始对合成工业进行强烈竞争，由于育种技术，基因工程等多方面的运用，两项大产品柠檬酸和味精，估计年产量均已接近百万吨，单价也接近中等规模合成化学品；用作燃料的乙醇已达 13 亿吨，而合成不到 1 亿吨；另一例子是发酵乳酸，已完全替代合成乳酸.从工业用酶，如半合成青 霉素，头孢菌素和淀粉糖化产业的发展，可以看到微生物技术的实力.

2. 农业生物工程对微生物工程与合成化学工业的冲击

植物分子生物学的进展，促进农业生物技术突起，首先成功的是转基因作物，至今已有几十种转基因作物，如抗虫棉花，玉米，马铃薯，大豆，抗软化的番茄等，在许多国家大面积种植.除 了提高抗性外，还进一步提高产品质量（如含硫氨基酸，赖氨酸等）. 另外，多种微生物的酶可以在植物中表达，如植酸酶，菊粉合成酶，海藻糖合成酶，（PHB（V））， 其中植酸酶可作为饲料添加剂，植酸酶转基因油菜种子，不经分离，用作饲料添加剂，效果显著. 再者，转基因植物可生产多种抗体，包括霍乱毒素（CT-B，LT-B 亚基）抗体，病毒外壳蛋白抗体，表 面抗原抗体，狂犬病毒抗体，在马铃薯，烟草，菠菜中表达成为口服疫苗.在转基因植物中生产这些分子药物具有成本低于传统微生物发酵技术等的特点，所以，分子农业（molecular farming） 对微生物技术有冲击.

二、微生物工程的发展方向

目前，微生物工程技术已深入到生产的各个行业，如工业、农业、矿业、化工、医药、食品、能源和环境保护等.微生物工程技术已作为一种新兴的工业体系发展起来，在各个行业的 知识和技术创新中起着越来越重要的作用.

1、 医药工业 新技术主要应用于三个方面：工艺改进、新药研制和菌种改造.工艺改进主要依赖于计算机理论及技术的发展.新药研制则得益于医学研究中对疾病机理的深人了解.菌种改造主要利用基因工程原理及技术.正是由于采用其它学科的理论和新技术成果，使得微生物工程成为一种高新技术.这反应出当今各学科之间相互渗透、相互支持，促进科学技术加速发展的趋势.

2、食品工业 随着全世界人口总数的不断增加，可耕地面积日益减少，粮食及其它食品的需求问题日益严峻.而微生物工程正是为人类提供食品、改善营养的重要途径之一微生物蛋白微生物发酵 生产的蛋白质，有的可直接供人食用，有的可做家畜、家禽饲料，增加市场的肉食供应.科学家们设计了分泌蛋白质的微生物，由“工程菌”（大肠杆菌和酵母菌）发酵生产高营养强化蛋氨酸的 大豆球肮和鸡卵清蛋白，不再受动植物来源限制和季节气候的影响，单靠微生物就能高效快速 地生产出动植物的纯蛋白氨基酸氨基酸生产过去都采用动植物蛋白提取和化学合成法生产，而采用基因工程和细胞融合技术生成的“工程菌 ”进行发酵，其生产成下降、污染减少，产量可成倍增加.饮料酒类 我国一直沿用混合菌株传统酿造发酵技术（霉菌、酵母菌、细菌多菌株自然接 种混合发酵），产品具有特殊香型风味一酒香、酱香、醋香.近年来已分离出己酸菌和甲烷菌， 并发现它们在酿酒香型风味中的作用.利用现酵工程技术改革旧工艺，也已取得明显效果，例如在传统酿酒工艺过程中，构建由己酸菌和甲烷菌组成的“人工老窖” ，大大提高了产品的产量和成品味感；啤酒生产中在生物反应器中把酵母吸附于不动载体上，缓缓流人麦芽汁， 啤酒的发酵时间缩短到 1 天，甚至 9 0 分钟，而生物反应器中的酵母菌连续发酵 3 个月活力不降低，为制造“生物啤酒” ，开创了新途径. 其他食品添加剂微生物发酵生产 的柠檬酸、乳酸、苹果酸等多种有机酸，是饮料中不可缺少的酸味剂.另外，发酵工程生产的天然色素、天然新型香味剂，正在逐步取代人工合成的色素和香精，这也是现今食品添加剂研究的一个方向。

3、能源工业 能源紧张，是当今世界各国都面临的一大难题，石油危机之后，人们更加认识到地球上的石油、煤碳、天然气等石化燃料终将枯竭，而利用微生物工程则能开发再生性能源和新能源. 1.绿色能源的再生人类对太阳能的利用是微乎其微的 地球上贮存太阳能的只有绿色植物和光合微生物， 但它们贮存的能量也只是照射到地球上的太阳能量的 0 . 0 5 % .如能将这些能量利用，能源紧张问题也就大大缓解了.通过微生物发酵的技术，可将绿色植物秸杆、木屑、工农业生产中的纤维素、半纤维素、木质素等废弃物转化为液体和气体燃料 （酒精和沼气 ） 2. 采油微生物运用向油层注人细菌或其产物（生物聚合物、表 面活性 剂等 ），可以增大油层压力，降低原油粘度，将残留在岩石空隙间的深层粘滞性原油从“枯竭”的油田中采出，提高 产量的 2 0 % 一 3 0 % .现各国均在大规模现场试验，已取得满意结果. 3 微生物电池 利用微生物的代谢产物（氢气、甲酸或氨等 ）作为电极活性物质，通过阳极、 阴极电子流动从而获取电能的装置，叫做微生物电池.其中日本科学家设计的生化燃料电池最为理想.他们把氢气产生菌（丁基梭菌 ）固定在阳极，阴极为炭极（由蚁酸氧化空气中的氧）， 这样就构成了氢一氧（空气）型微生物电池。

第7篇：生物技术发酵工程范文

1.1动力学与放大问题

乙醇发酵过程前期主要的活动内容是乙醇原料的液化、糖化等，在初期阶段结束以后进入到乙醇的应用特性控制阶段。这一阶段解决的主要问题是其发酵反应的动力学问题，也就是发酵反应能否继续下去的关键问题，主要包括有两个层次，一是本征动力学，主要是指从一种物质形式的本质属性出发对发酵生物反应固有速率的研究；二是宏观动力学，主要是从乙醇制备的反应器整体角度出发，充分考虑反应器中原料物质之间的能量传递情况的动力学研究。其中酶催化反应是应用最广泛的一种动力学模型。

1.2发酵罐多场问题

在具体的乙醇发酵过程中发酵罐是发酵功能实现的主要设备，而乙醇的发酵过程是一个复杂的过程，发酵过程中受各种因素的影响，温度、浓度等各种反应特性的传递会受到限制，从而在罐内形成不同的反应场，这种不规则分布的反应场会对反应的正常进行产生影响，例如对氧在发酵液中的传递速度、固定化酶传播等反应应有的过程产生影响，进而影响发酵反应的质量。但是正是发酵罐中的这种多场现象，为研究人员提供了干预发酵罐中发酵反应的契机，通过对反应罐中多场化现象的研究和有效利用，可以实现对乙醇发酵过程的人工干预，为乙醇质量的提升奠定了基础。

2提纯过程中的化学工程问题

使用发酵方法制作乙醇制得的发酵液中，乙醇的含量较低，通常情况下只有5%到12%之间，这种浓度的乙醇是无法用作燃料的，所以在乙醇发酵工作完成后对乙醇溶液进行提纯是一个必要的环节。当前应用最广泛的乙醇提纯技术是蒸馏技术，通过精蒸馏的方法将乙醇中的水分有效排出，通常情况下使用这种提纯技术只能将乙醇的含量提升到90%左右，在这种纯度基础上再使用蒸馏技术进行提纯，其提纯效率已经极低。所以为了保证乙醇溶液实现有效的工业应用，应该使用综合提纯方法对其进行提纯，提纯活动中首先以精蒸技术对乙醇溶液进行粗提纯，在提纯形成的90%乙醇溶液基础上再应用萃取、共沸和吸附等精提纯工艺做进一步提纯，形成工业应用需求的相应浓度乙醇产品。

3生物发酵反应与分离过程的耦合

从乙醇发酵工艺角度来看，现代乙醇制作工艺研究的内容还是一些基础性的内容，涉及到乙醇制作的具体工艺步骤，而生物发酵反应与分离的耦合并不是一种单纯的乙醇发酵制作工艺的完善，而是从乙醇制造整体角度出发对乙醇制造过程中的能量传递和化学反应的优化。从当前的乙醇制备角度来看乙醇制造存在着一个乙醇分离和提纯的过程，这两个过程的分离导致了整个制备过程制备资源和能量的浪费，如果能够将乙醇的分离过程和提纯过程结合在一起，也就是说提升发酵分离过程产生的乙醇溶液浓度，就能够减少乙醇提纯过程的负担，甚至可以实现化学反应结束以后直接制得符合浓度要求乙醇的目标。这种生物发酵反应与分离过程的耦合极大的提升了乙醇制备的效率，是乙醇制备工艺发展的未来技术。

4结语

第8篇：生物技术发酵工程范文

原创技术是成功的核心。1997年，俞学锋与30多名志同道合的年轻技术人员，立志要让这个看不见的微生物宝贝造福世界。他们在企业内部组织建立了一系列技术平台，包括部级企业技术中心、博士后科研工作站、国家认可试验室、湖北省酵母工程技术中心等，培育了企业的技术创新能力，使安琪的酵母技术产业化水平、应用技术推广能力达到国内领先。安琪开发的面食酵母，改变了中国几千年的传统面食发酵方法；开发的酿酒酵母，促进了中国酿酒工业的技术进步，推动了燃料乙醇工业的快速发展；开发的国际一流水平的酵母抽提物，已经应用到风味改良、生物培养基等高端领域，受到国内、国际知名公司的青睐；开发的饲料酵母，提高了畜牧业的养殖水平，推动了我国动物性食品的安全发展。目前公司共获得国家专利140多项，承担并完成国家、湖北省、宜昌市级科研攻关项目76项。

与此同时，安琪全力营造“实现知识价值”的制度环境。近几年，公司投入科研创新的资金占销售收入的约5％。如今，公司拥有4名世界顶尖的酵母专家和30多名国内著名专家为高级技术顾问率领的研发队伍，先后有100多人次获国家、湖北省和宜昌市科技进步奖等奖励，仅2011年便开发新产品55项，其中14件发明专利获得申请授权。该公司是全国55家技术创新示范企业之一，曾荣获湖北省科技进步一等奖，在全国700多家企业技术中心考核评定中，安琪技术中心综合排名第2l位。

俞学锋表示，安琪始终坚持“不引进先进技术不扩产，不提高产品质量不扩产，不降低消耗水平不扩产”，每一次扩产和新产品开发，技术参照系都是全球先进技术。

安琪扩建年产1.5万吨的活性干酵母生产线时，自己完全可以承担项目设计，但企业还是从跟踪世界最新技术考虑，花500多万元与世界一流的生物工程公司合作，建成了全球规模最大、技术最先进的全数字化酵母生产线。

第9篇：生物技术发酵工程范文

（该技术获国家专利，专利号：201220104632.9）

关键词：沼气池，技术创新，应用研究

我国是世界上最早研究和使用户用沼气池的国家，近年来户用沼气在中国农村发展迅速，目前中国已是世界上最大的户用沼气生产国和消费国，全国户用沼气池总量达到4000万座以上。由于科技的日益发达，户用沼气池也不断地发展和改进。但目前为止，我国推广使用的沼气池仍还存在如下缺点：1、对发酵原料要求严格，大多数沼气池只能消纳畜禽粪便，将农作物秸秆作为沼气池发酵原料，容易漂浮结壳，出料困难。2、随着规模化养殖业的发展，商品化饲料大量使用，生产的粪便作为沼气池发酵原料，容易造成碳氮比不协调，导致产气中断和中毒现象。3、一家一户养殖越来越少，导致户用沼气池发酵原料不足，造成不少沼气池建成后不久就弃置不用，造成人力、财力的浪费。本人在遵循国家标准的基础上，结合我县农户在生产、生活方面的新需求，对顶水压式沼气池进行创新设计和研究，通过反复实践，设计、建造了一批顶水压式多功能沼气池，并将农作物秸秆三级发酵技术、太阳能增温技术、沼气池密封性能检测技术和沼液冲厕技术集成整合应用于沼气发酵全过程，有效地解决上述问题。

1 顶水压式多功能沼气池结构设计

顶水压式多功能沼气池由发酵间、活动盖、导气管、进料管、出料管、布料墙、水压进料间、酸化池、过滤网、压浮网、太阳能阳光板等构成，其特征在于发酵间与水压进料间靠进料管联通，水压进料间设置于发酵间顶部，并在水压进料间上部安装太阳能阳光板，下面覆盖钢筋压浮网，水压进料间底部进料管上端安装过滤网。（见图1）

2 工作原理及工艺流程

2.1工作原理

顶水压式多功能沼气池是根据沼气发酵分产酸、产甲烷阶段进行的原理，把将农作物秸秆作为沼气发酵的补充原料，水解产酸和产甲烷分别在不同池内完成的一种沼气池。其特征是在原旋流布料式沼气池的基础上，增设了秸秆酸化池，发酵间与水压间靠进料管联通，原有沼气池的水压箱从沼气池主池的侧部转移到顶部，取消了无效水压间；水压间具备进料功能，发酵原料（人畜粪便、农作物秸秆）直接进入水压间，经水解酸化后，随着产气用气反复变化，部分料液通过进料管来回窜动，原料由进料管进入发酵池。农作物秸秆三步发酵：农作物秸秆粉碎后首先进入酸化池，按比例加入绿秸灵（占秸秆重量的1%）进行预处理，待秸秆表面上附着有白色菌丝，变成黑褐色，再进入水压进料间进行二次发酵处理，上面覆盖钢筋压浮网，水压进料间底部进料管上端安装过滤网，上部安装太阳能阳光板，处理后的农作物秸秆存入水压进料间，随着沼气池产气用气反复变化，水压进料间中的秸秆经水解酸化后，沼气池内部分料液与水压进料间内料液来回窜动，秸秆中富碳微生物的沼液完全接触混合进入池内，利用太阳能阳光板提高水压进料间内温度，加速农作物秸秆水解酸化。农作物秸秆在水压进料间二次水解一个月后，将过滤网从取出，使水解后的农作物秸秆进入发酵间作为沼气发酵原料，形成三级发酵，产生沼气。每两个月循环一次。

2.2工艺流程

综合以上所述的结构功能和运行特点，把新型顶水压式沼气池的工艺流程用图2示出。

3 顶水压式多功能沼气池技术要点

3.1农作物秸秆三级发酵技术

农作物秸秆通过酸化池、进料水压间和发酵池三级发酵，避免了表面结壳和底层沉淀。酸化池、水压进料间和发酵池之间相互由pvc管连通，通过产气和用气发酵池内料液能形成自动循环系统，可自动完成搅拌、破壳工作。解决了长期以来困扰户用秸秆沼气推广预处理发酵程序复杂，农户自行管理不方便等实际问题。

3.2太阳能增温技术

由于在酸化池和进料水压间增设了太阳能阳光板，增温保温效果明显，发酵池内料液温度高，沼气池微生物降解秸秆和转化甲烷速度快，改善了沼气池运行效能，延长了沼气池产气使用时间，整个系统处于良性循环状态。

3.3沼气池密封性能检测技术

该池型可以在主池不加水的情况下（只需用塑料棚膜在进出料管下端用橡皮筋封闭）进行密封性能检测，省工省时方便实用，解决了长期以来户用沼气池密封性能检测程序复杂、检测难的问题。

3.4沼液冲厕技术

沼液经农作物秸秆过滤降解，异味变小后的沼液用来冲厕，干净卫生方便。

4 顶水压式多功能沼气池在生产中的应用

2010年，我们在泾川县城关镇茂林村修建顶水压式多功能沼气池43口，经过两年时间的运行观察，该池型具有原料来源方便（秸秆草粪均可）、产气稳定、产气时间长等优点，深受广大沼气用户的欢迎。同时，对顶水压式多功能沼气池建设材料用量和价格分别进行了单池核算，成本分析中水泥、砂石、机砖等主要材料均是2011年农村沼气国债项目建设物资招标价计算，附属材料均是市场采购价计算。修建一口8m3沼气池建造成本为2079元，而修建一口8m3顶水压式多功能沼气池建池成本2065元，说明顶水压式多功能沼气池的建造成本略低于现行砖混结构沼气池的建造成本，单池建造成本减少14元。同时，在土方开挖、水泥、砂石、红机砖等主要建池材料贵且需人力二次转运的地方，顶水压式多功能沼气池比8m3沼气池建池有一定优势，可以减少二次转运费用。