第1章 绪论 1
1.1 固态发酵的定义 1
1.2 固态发酵技术发展简史 1
1.2.1 传统固态发酵技术 2
1.2.2 近现代固态发酵技术 3
1.3 固态发酵基本过程 4
1.3.1 原料预处理 4
1.3.2 物料的输送 4
1.3.3 菌种扩培 4
1.3.4 固态发酵过程及控制 4
1.3.5 固态发酵产品的后处理 5
1.4 固态发酵的特点 5
1.5 固态发酵的应用 6
1.5.1 在酿酒行业的应用 6
1.5.2 在食品工业中的应用 6
1.5.3 在农业中的应用 6
1.5.4 在医药中的应用 7
1.5.5 在环境保护中的应用 7
1.5.6 在其他行业的应用 7
1.6 固态发酵技术的展望 8
1.6.1 固态发酵过程基础理论的研究 8
1.6.2 固态发酵反应器的设计和放大 8
1.6.3 加强固态发酵设备与其他设备的配套研究 9
1.6.4 固态发酵过程及产品污染的控制 9
参考文献 9
第2章 固态发酵原料预处理、蒸煮及灭菌技术 11
2.1 发酵原料及预处理 11
2.1.1 固态发酵培养基的主要原料 11
2.1.2 固态物料的物性参数 13
2.1.3 原料预处理的方式 14
2.2 原料蒸煮、膨化及焙炒 18
2.2.1 原料的熟化方式 18
2.2.2 蒸煮 18
2.2.3 原料的膨化处理 27
2.2.4 炒麦机 28
2.2.5 原料的无蒸煮技术 28
2.2.6 原料的物理及化学处理法 29
2.3 固态物料的输送 29
2.3.1 固态物料输送的特点 29
2.3.2 固态物料的输送相关的设备及设施 30
参考文献 31
第3章 固态发酵微生物及其培养技术 32
3.1 固态发酵微生物 32
3.1.1 固态发酵优势微生物和特征微生物 32
3.1.2 传统固态发酵过程的多菌种混合发酵 34
3.2 微生物生态学及在固态发酵中的应用 35
3.2.1 传统的微生物生态学 35
3.2.2 微生物分子生态学技术及在固态发酵微生物中的应用 40
3.2.3 白酒发酵微生物的代谢 41
3.3 霉菌 41
3.3.1 霉菌简述 41
3.3.2 霉菌的生长繁殖 42
3.3.3 霉菌生长的影响因素 42
3.3.4 霉菌孢子的培养 45
3.3.5 真菌的分离纯化 47
3.3.6 霉菌的育种及保藏 48
3.4 固体种曲扩大培养技术 49
3.4.1 红曲曲种的培养 50
3.4.2 根霉种曲的表面培养技术 51
3.4.3 厚层通风制种曲 51
3.4.4 活性干酵母固态培养技术 52
3.4.5 种曲培养机纯粹培养三级种 52
3.5 固态发酵菌体量的测定 53
3.5.1 固态发酵生物量的特点 53
3.5.2 细胞生物量直接检测法 53
3.5.3 细胞生物量间接检测法 54
参考文献 56
第4章 固态发酵生物反应器 58
4.1 固态发酵生物反应器的构造和基本性能要求 58
4.2 固态发酵生物反应器的分类 58
4.3 传统固态发酵设施或装置 59
4.3.1 培养瓶 59
4.3.2 滚动瓶 60
4.3.3 半透性塑料袋 60
4.3.4 堆积发酵 60
4.3.5 地窖发酵 61
4.3.6 酿缸发酵 63
4.4 现代固态发酵反应器 63
4.4.1 浅盘式培养反应器 64
4.4.2 填料床型反应器 67
4.4.3 转鼓式生物反应器 68
4.4.4 连续翻料强制通风型生物反应器 73
4.4.5 间歇式搅拌翻料强制通风型反应器 74
4.4.6 固态连续发酵生物反应器 77
4.4.7 气相双动态固态发酵生物反应器 79
4.5 固态发酵反应器的配套设备 80
4.5.1 无菌空气制备系统 80
4.5.2 固态发酵罐的罐内接种装置 83
4.5.3 固态发酵反应器的自动控制 83
4.6 固态发酵生物反应器性能的分析及选择 85
4.7 固态发酵反应器的放大 87
参考文献 87
第5章 固态发酵物质和热量的传递及平衡 89
5.1 概述 89
5.2 固态发酵物料的特性 89
5.2.1 物料层和顶空层的物料的宏观分析 89
5.2.2 物料层的微观分析 90
5.2.3 固态发酵物料的非均质性 90
5.2.4 固态发酵过程中的物质传递 91
5.3 固态发酵过程氧的传递 91
5.3.1 气体传递的基本原理 91
5.3.2 湿菌体层模型 94
5.3.3 固态发酵氧传递过程 95
5.3.4 固态发酵氧传递的限速步骤 96
5.3.5 工程变量对固态发酵传氧的影响 97
5.3.6 摄氧速率 97
5.4 水的传递与物料平衡 98
5.4.1 固态发酵过程中水的存在形式 98
5.4.2 水活度和水分含量 99
5.4.3 水分的传递 100
5.4.4 水平衡方程 101
5.4.5 水分蒸发及蒸发热的去除 104
5.5 物料质量传递与物料平衡 105
5.5.1 固态发酵基质的浓度梯度及扩散 105
5.5.2 发酵培养物的物料衡算 106
5.5.3 菌体量和培养物干基总量关系 107
5.5.4 固态发酵基质的消耗 107
5.5.5 固态发酵产物生成动力学的研究 108
5.5.6 补料发酵 108
5.6 热量传递和平衡 109
5.6.1 概述 109
5.6.2 热量传递 113
5.6.3 各种固态发酵反应器热量平衡 116
参考文献 120
第6章 固态发酵及下游过程 121
6.1 固态发酵生产的4个阶段 121
6.2 固态发酵的操作方式 121
6.2.1 固态分批发酵过程 121
6.2.2 固态分批发酵微生物的生长 122
6.3 固态发酵工艺条件及控制 125
6.3.1 固态发酵温度控制 125
6.3.2 固态发酵反应器的通风 130
6.3.3 搅拌（翻料） 132
6.3.4 固态发酵物料水分的控制策略 134
6.3.5 pH及酸度的控制及测定 136
6.4 固态发酵污染控制技术 136
6.4.1 固态发酵杂菌污染问题 136
6.4.2 固态发酵常见污染及原因 136
6.4.3 无菌检查 137
6.4.4 固态发酵污染控制 137
6.5 固态发酵产品的灭菌技术 139
6.5.1 影响灭菌效果的因素 139
6.5.2 固态发酵产品的灭菌方法 139
6.5.3 包装后的固态发酵产品的灭菌 141
6.6 固态发酵产品的干燥技术 141
6.6.1 固态产品的干燥方法 142
6.6.2 含湿多孔介质的水分蒸发机理及干燥过程 142
6.6.3 影响干燥速率的因素 142
6.6.4 干燥设备 143
6.7 其他下游处理技术—挥发性物质的固态发酵生产及回收 143
6.8 发酵产品的取样及检测 143
参考文献 144
第7章 酒曲的固态发酵及设备 145
7.1 曲的功能及作用 145
7.2 曲的分类 145
7.3 固态制曲技术概述 146
7.3.1 酒曲培养过程、基本要求及特点 146
7.3.2 制曲培养期间酒曲微生物的生长规律 146
7.3.3 酒曲贮存期间微生物及酶的变化 147
7.3.4 酒曲质量指标 148
7.4 麦曲 148
7.4.1 传统麦曲 148
7.4.2 纯种麦曲 149
7.5 大曲 151
7.5.1 块曲曲模的大小及形状对酒曲质量的影响 152
7.5.2 高温曲 153
7.5.3 中温曲 154
7.5.4 其他类型的大曲 155
7.6 小曲 155
7.6.1 绍兴酒药 156
7.6.2 邛崃米曲 156
7.6.3 甜酒药 157
7.6.4 纯种根霉小曲 158
7.7 生料酒曲 158
7.8 麸曲 158
7.8.1 糖化麸曲的生产 159
7.8.2 麸皮固体酵母培养 159
7.9 红曲 160
7.9.1 红曲微生物 160
7.9.2 色素红曲 161
7.9.3 酿酒用红曲 163
7.9.4 功能性红曲 163
7.10 乌衣红曲和黄衣红曲 166
7.10.1 乌衣红曲 166
7.10.2 黄衣红曲 167
7.11 制曲生产设施或设备 167
7.11.1 散曲和小曲的培养设施和用具 167
7.11.2 传统块曲制造设备及设施 168
7.11.3 现代块曲生产设备和设施 169
参考文献 171
第8章 固态发酵酒和醋 172
8.1 大曲白酒的固态发酵 172
8.1.1 固态发酵白酒的生产技术特点 172
8.1.2 大曲白酒的固态发酵过程 173
8.1.3 大曲白酒典型生产工艺 173
8.1.4 几种大曲白酒的生产工艺技术 175
8.2 小曲白酒的固态发酵 177
8.2.1 先培菌糖化后发酵的半固态发酵法 177
8.2.2 边糖化边发酵的半固态发酵法 177
8.3 其他固态发酵白酒 178
8.3.1 麸曲白酒 178
8.3.2 生料固态发酵酿酒 179
8.4 固态发酵黄酒 179
8.4.1 黄酒的分类 179
8.4.2 传统黄酒生产工艺 180
8.4.3 黄酒的机械化生产 181
8.5 固态发酵食醋 182
8.5.1 食醋固态酿造的基本原理及工艺流程 182
8.5.2 山西陈醋 183
8.5.3 镇江香醋 184
参考文献 188
第9章 固态发酵食品 189
9.1 固态发酵酱油 189
9.1.1 酱油生产基本过程 189
9.1.2 酱油酿造微生物 189
9.1.3 米曲的培养 190
9.1.4 酱油固态发酵工艺 194
9.2 固态发酵酱 195
9.2.1 大豆酱 195
9.2.2 甜面酱 197
9.3 豆豉和纳豆的发酵 199
9.3.1 豆豉 199
9.3.2 纳豆 200
9.3.3 食品纤溶酶 201
9.4 腐乳和干酪 202
9.4.1 腐乳 202
9.4.2 干酪 204
9.5 腌菜类 204
9.5.1 腌菜发酵微生物 204
9.5.2 腌菜生产工艺 205
9.6 其他固态发酵食品 206
9.6.1 肉制品固态发酵 206
9.6.2 花粉的发酵破壁 207
参考文献 207
第10章 固态真菌培养技术和设备 209
10.1 食用菌 209
10.1.1 平菇培养技术 210
10.1.2 双孢菇 211
10.1.3 金针菇培养技术 214
10.2 药用真菌 215
10.2.1 槐栓菌培养技术 215
10.2.2 灵芝培养技术 217
10.2.3 云芝培养技术 219
10.2.4 蛹虫草子实体的人工栽培 221
10.3 真菌培养设备 223
10.3.1 传统生产设备 223
10.3.2 食用菌的机械化生产设备 224
10.3.3 实验室设备 226
参考文献 226
第11章 固态发酵在农业中的应用 227
11.1 固态发酵酶制剂 227
11.1.1 纤维素酶 227
11.1.2 植酸酶 230
11.2 固态发酵生物脱毒 231
11.2.1 豆粕发酵 231
11.2.2 棉籽饼粕 235
11.2.3 菜籽饼粕 237
11.3 固态发酵饲料 238
11.3.1 青贮饲料 238
11.3.2 固态发酵生物饲料 240
11.3.3 乳酸菌固态发酵饲料及在断奶仔猪生产中的应用 241
11.4 固态发酵生物农药 242
11.4.1 苏云金芽孢杆菌 242
11.4.2 白僵菌 243
11.4.3 绿僵菌 245
11.4.4 农用抗生素 245
11.5 固态发酵肥料 246
11.5.1 微生物肥料 246
11.5.2 有机堆肥 247
11.5.3 发酵床养殖（“零排放”养殖） 248
参考文献 252
第12章 固态发酵在其他行业的应用及设备 253
12.1 固态发酵技术在生物质能源领域的应用 253
12.1.1 淀粉质原料固态发酵乙醇 253
12.1.2 纤维乙醇 253
12.1.3 来自固态生物废弃物的生物质能源 257
12.2 固态发酵技术在环境保护中的应用 258
12.2.1 生物质废弃物的种类 258
12.2.2 微生物的作用机理 258
12.2.3 餐厨垃圾的堆肥技术 259
12.2.4 餐厨垃圾的沼气发酵技术 259
12.3 烟叶的固态发酵 261
12.3.1 烟叶发酵的本质 262
12.3.2 烟叶发酵工艺 262
12.3.3 烟叶发酵的得与失 262
12.4 茶叶的固态发酵 263
12.4.1 发酵茶的分类 263
12.4.2 发酵茶的制作工艺技术 263
12.5 中药发酵 265
12.5.1 中药发酵的分类 265
12.5.2 中药发酵的机理 266
12.5.3 中药发酵的优点 266
12.5.4 中药发酵方法 267
12.5.5 中药发酵注意事项 267
12.6 固态发酵技术在生物冶金中的应用 267
12.6.1 生物浸矿的含义 267
12.6.2 生物浸矿微生物及其培养 268
12.6.3 微生物浸矿反应工艺 269
12.6.4 浸矿生物反应器 270
参考文献 271