發(fā)酵工業(yè)存在的主要問(wèn)題及解決措施

1、發(fā)酵工業(yè)存在的主要問(wèn)題及解決措施本文從網(wǎng)絡(luò)收集而來(lái)，上傳到平臺(tái)為了幫到更多的人，如果您需要使用本文檔，請(qǐng)點(diǎn)擊下載按鈕下載本文檔（有償下載），另外祝您生活愉快，工作順利，萬(wàn)事如意！1我國(guó)發(fā)酵工業(yè)的現(xiàn)狀我國(guó)發(fā)酵工業(yè)是將傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝和現(xiàn)代生物工程技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是現(xiàn)代工業(yè)生物工程技術(shù)的具體應(yīng)用產(chǎn)業(yè)。我國(guó)發(fā)酵工業(yè)目前已發(fā)展形成了具有一定規(guī)模和技術(shù)水平的門(mén)類(lèi)比較齊全的獨(dú)立工業(yè)體系。其中，一部分產(chǎn)品的發(fā)酵生產(chǎn)工藝及技術(shù)已接近或達(dá)到世界先進(jìn)水平，并且掌握了核心工藝技術(shù)擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前，我國(guó)已經(jīng)是味精、檸檬酸的世界第一大生產(chǎn)國(guó)。2013年我國(guó)發(fā)酵行業(yè)主要產(chǎn)品產(chǎn)量、出口量及同比增長(zhǎng)率。2013年我國(guó)

2、生物發(fā)酵工業(yè)全年生產(chǎn)值約2780億人民幣，全年的產(chǎn)品總產(chǎn)量為2429萬(wàn)噸，比2012年略有增長(zhǎng)。其中，味精、淀粉糖由于價(jià)格等原因?qū)е庐a(chǎn)量下降，而氨基酸、酵母、酶制劑行業(yè)保持了持續(xù)增長(zhǎng)。2013年，氨基酸產(chǎn)品年產(chǎn)量為400萬(wàn)噸，有機(jī)酸產(chǎn)品年產(chǎn)量為158萬(wàn)噸，功能發(fā)酵制品年產(chǎn)量為310萬(wàn)噸。2013年我國(guó)發(fā)酵工業(yè)主要產(chǎn)品出口總量為萬(wàn)噸，比2012年增長(zhǎng)了。近年來(lái)，隨著食品發(fā)酵工業(yè)的迅速發(fā)展和人口不斷增長(zhǎng)，工業(yè)用糧也在不斷增加，工業(yè)大量使用糧食造成了與人類(lèi)爭(zhēng)糧的局面。與此同時(shí)，這些企業(yè)排放的廢水、廢渣也極大地污染了環(huán)境，不僅消耗了大量糧食、能源和水資源，而且也嚴(yán)重制約了自身的發(fā)展。發(fā)酵工業(yè)耗能多、排

3、污大，采用新技術(shù)，優(yōu)化發(fā)酵生產(chǎn)工藝，減少?gòu)U水、廢渣的排放量，提高發(fā)酵原料的綜合利用率，把耗能降到最低水平，以期獲得最佳產(chǎn)品和獲得最好的效益，這一直以來(lái)都是發(fā)酵工業(yè)努力的目標(biāo)。2我國(guó)發(fā)酵工業(yè)存在的主要問(wèn)題糧食短缺問(wèn)題我國(guó)用占世界耕地面積總量7%左右的耕地，養(yǎng)育了占世界人口總額21%的人口，而且我國(guó)的可耕地面積還在不斷減少，人口在不斷增長(zhǎng)。2013年我國(guó)糧食國(guó)內(nèi)總消費(fèi)量為60133萬(wàn)噸，而發(fā)酵主要工業(yè)耗糧約為16970萬(wàn)噸，我國(guó)人均糧食占有量約為420千克,但人均糧食消費(fèi)量約500千克，尤其是近幾年全國(guó)各地都有旱情，導(dǎo)致糧食減產(chǎn)，有的地方甚至顆粒無(wú)收，所以降低糧耗是目前我國(guó)發(fā)酵工業(yè)所面臨的重要問(wèn)題

4、。因此，發(fā)酵工業(yè)首先要面臨的問(wèn)題就是優(yōu)化發(fā)酵生產(chǎn)工藝、節(jié)約糧食。水資源匱乏問(wèn)題2012年我國(guó)味精行業(yè)年耗水量?jī)|噸，檸檬酸行業(yè)年耗水量4000萬(wàn)噸，而且廢水排放量每年都在增加。眾所周知，我國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，盡管我國(guó)的淡水資源總量很大，約占全球水資源的7%,但因我國(guó)人口眾多，人均水資源量卻很少，2012年人均水資源量為2186立方米，是全球人均水資源貧乏的國(guó)家之一，而且水資源分布很不均勻3。我國(guó)有11個(gè)省份屬于水稀缺”，還有許多地區(qū)在為生活飲用水發(fā)愁，所以要降低發(fā)酵工業(yè)的用水量，減少?gòu)U水的排放量，加大對(duì)廢水的處理，爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)廢水零排放。環(huán)境污染問(wèn)題發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)品是原料先經(jīng)過(guò)發(fā)酵，再經(jīng)提取、精

5、制得到的，生產(chǎn)過(guò)程必然會(huì)產(chǎn)生大量的一定濃度的有機(jī)廢水和廢渣。2012年我國(guó)味精行業(yè)排放廢水億噸，檸檬酸行業(yè)排放廢水3500萬(wàn)噸，這些廢水和廢渣是發(fā)酵工業(yè)的主要污染物，不經(jīng)嚴(yán)格處理就排入江河，將會(huì)對(duì)人類(lèi)的生活環(huán)境造成嚴(yán)重污染，甚至危害人類(lèi)的身體健康。3我國(guó)發(fā)酵工業(yè)主要問(wèn)題的解決措施近年來(lái)，為了提高發(fā)酵原料綜合利用率和工業(yè)副產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率，加大對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，減少污染物的排放，促進(jìn)發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的廢水、廢渣、廢氣和工業(yè)廢棄物等污染物的治理與回收利用，國(guó)家出臺(tái)了一系列措施。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及國(guó)家政策的正確指導(dǎo)，越來(lái)越多的發(fā)酵企業(yè)認(rèn)識(shí)到發(fā)展節(jié)能減排技術(shù)和走資源節(jié)約、環(huán)境友好型循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重

6、要性和必要性。發(fā)酵企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到只有提高原提煉過(guò)程，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，從工藝和源頭上控制、消除污染因素，才能降低發(fā)酵的綜合生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，充分利用物質(zhì)原料的價(jià)值和生產(chǎn)潛力，求得物盡其用，建立資源節(jié)約型的循環(huán)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好型的生態(tài)發(fā)酵工業(yè)體系。原料精制體系為解決糧食問(wèn)題，經(jīng)多年研究陳洪章等5提出了原料組分分離和選擇性結(jié)構(gòu)拆分的煉制原理。發(fā)酵工業(yè)原料的組分分離即發(fā)酵工業(yè)原料的精制。發(fā)酵原料是含有多種成分的資源，將原料的各成分分離精制，成為具有一定純度的各類(lèi)成分，這些成分再經(jīng)過(guò)不同的發(fā)酵工藝加工成為不同的有價(jià)值的發(fā)酵產(chǎn)品。這樣就可以使原料資源分配利用最大化，實(shí)現(xiàn)原料組分的全利用。近年來(lái)，經(jīng)過(guò)

7、對(duì)發(fā)酵工業(yè)原料充分利用的高值化研究，已創(chuàng)建了以汽爆為核心的發(fā)酵原料煉制平臺(tái)和針對(duì)發(fā)酵工業(yè)常用的淀粉、糖類(lèi)、木質(zhì)纖維素類(lèi)及有機(jī)酸、醇類(lèi)等作為發(fā)酵原料的節(jié)水、節(jié)能、環(huán)境友好的原料煉制技術(shù)體系，為建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的循環(huán)發(fā)酵工業(yè)體系提供了技術(shù)支撐。廢水處理2012年我國(guó)全年廢水排放總量為億萬(wàn)噸，其中氨氮排放量為萬(wàn)噸。工業(yè)廢水必須經(jīng)過(guò)處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)才能夠排入城市污水管道。不同行業(yè)所排放的廢水是不一樣的，主要是廢水里的污染物種類(lèi)和含量相差很大，所以不同的廢水要有不同的凈化處理方法。以下介紹幾種新型廢水處理方法。用UASB-CASS法處理啤酒廠廢水根據(jù)啤酒廠排放廢水的特質(zhì)，萬(wàn)田英等6采用UASB

8、-CASS工藝對(duì)其進(jìn)行凈化處理。在UASB反應(yīng)器中加入約占反應(yīng)器體積30%的顆粒狀甲烷菌，用顆粒甲烷菌處理流經(jīng)的廢水，產(chǎn)生的甲烷通過(guò)氣固液分離裝置回收利用。使用CASS反應(yīng)器可省去內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，脫氮效果也很好。經(jīng)過(guò)處理的廢水中BOD（生化需氧量）去除率約90%、SS（懸浮物）去除率約95%。用此法處理廢水，剩余污泥比活性污泥法減少75%、消耗電力減少50%,回收利用產(chǎn)生的沼氣使工廠燃料節(jié)省11%。此法不僅節(jié)能、減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生量，而且還可使設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)、延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。含高濃度油脂廢水的處理系統(tǒng)根據(jù)含高濃度油脂廢水的特點(diǎn)，郭勇等7提出采用氣浮-反相破乳-IC塔法進(jìn)行凈化處理，效果好，經(jīng)濟(jì)節(jié)約

9、，工藝運(yùn)行安全。該系統(tǒng)只產(chǎn)生極少量的污泥，無(wú)須使用藥物，而且也幾乎沒(méi)有臭味產(chǎn)生，更不會(huì)污染環(huán)境。經(jīng)該系統(tǒng)處理的廢水，污染物清除率為COD（化學(xué)需氧量）95%左右、BOD99%以上，n-Hex抽提物99%以上。經(jīng)凈化處理的水完全達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可直接排放進(jìn)入污水管道。含抗生素廢水的處理系統(tǒng)因?yàn)榭股乜梢砸种萍?xì)菌生長(zhǎng)或殺死細(xì)菌，為了防止發(fā)酵過(guò)程染菌，抗生素在發(fā)酵行業(yè)的使用量也與日俱增。如果抗生素不經(jīng)過(guò)處理直接排放到環(huán)境中，將會(huì)極大地威脅生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和人類(lèi)健康。不同的企業(yè)使用的抗生素也不同，因而須采用不同的污水處理方法。目前常用處理方法有人工濕地法、土壤滲濾系統(tǒng)法、超聲降解法、加強(qiáng)

10、型活性污泥法和低溫等離子體技術(shù)等，這些方法對(duì)抗生素都有較高的去除效率，適用范圍也較廣，而且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。如果將這些工藝組合起來(lái)，建立組合式工藝，將可以更好地處理含抗生素的污水，這將成為以后的研究重點(diǎn)。磁分離技術(shù)磁分離技術(shù)是利用磁場(chǎng)力的作用，對(duì)水中不同磁性的物質(zhì)進(jìn)行分離去除的一種廢水處理方法。發(fā)酵工業(yè)廢水中的污染物很多都不是磁性的，只要在廢水中加入一定量的磁種和合適的混凝劑，利用絮凝技術(shù)即可使廢水中的非磁性物質(zhì)和磁種相互結(jié)合在一起，再通過(guò)磁盤(pán)分離、高梯度磁分離或超導(dǎo)高梯度磁分離等工藝，就能去除廢水中的懸浮物、有機(jī)物、細(xì)菌等污染物，凈化處理效果很好，分離效率高、速率快、處理效果好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

11、單、占地少。為了更好地去除廢水中的COD、BOD5、氨氮、磷等污染物，可以將磁分離技術(shù)與現(xiàn)代生物工程技術(shù)相結(jié)合，能夠獲得很好的凈化處理效果，如BioMag工藝和MagBR工藝，這也是廢水凈化處理中磁分離技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展近年來(lái)，糧食匱乏及環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越突出，發(fā)酵企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到發(fā)展節(jié)能減排、生物環(huán)保技術(shù)的重要性，在原料精制、高附加值產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、加大對(duì)工業(yè)廢水及廢渣的處理和回收再利用方面有了很大進(jìn)步。下面介紹一些節(jié)能減排的生物環(huán)保技術(shù)。熱管式發(fā)酵設(shè)備熱管式發(fā)酵設(shè)備是指利用熱管作為傳熱或散熱元部件的發(fā)酵設(shè)備。該設(shè)備的工作原理是：當(dāng)發(fā)酵罐溫度沒(méi)有達(dá)到預(yù)定的最高溫度或生產(chǎn)的最佳溫度

12、時(shí)，熱管不工作；一旦其溫度達(dá)到或超過(guò)規(guī)定的最高溫度時(shí)，為了達(dá)到控制發(fā)酵罐溫度的目的，熱管就會(huì)自啟，開(kāi)始控溫工作，將發(fā)酵罐產(chǎn)生的多余熱量傳到罐外冷凝段熱管，通過(guò)風(fēng)扇冷卻、自然冷卻、水冷卻或其他方式強(qiáng)制冷卻。為了排除發(fā)酵產(chǎn)生的多余熱量，該設(shè)備是將不同熱管的冷凝段放在發(fā)酵罐外，蒸發(fā)段放在發(fā)酵罐中。為滿足不同發(fā)酵設(shè)備的需求，主要根據(jù)不同發(fā)酵生產(chǎn)工藝和不同發(fā)酵產(chǎn)品的要求，準(zhǔn)確選擇發(fā)酵設(shè)備所需熱管的材質(zhì)、管徑、長(zhǎng)度、數(shù)量、排列形式等，并合理確定冷凝段的冷卻方式。熱管式發(fā)酵設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)：減少發(fā)酵工業(yè)的能耗，節(jié)約大量水、電等;傳熱效率高，副反應(yīng)減少；熱管安裝布置方式靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，同時(shí)可根據(jù)換熱量的多少增減

13、熱管元件的數(shù)量，亦可單獨(dú)更換熱管：安全可靠，不需要經(jīng)常維護(hù)。結(jié)晶技術(shù)結(jié)晶技術(shù)是能夠控制發(fā)酵產(chǎn)物固體特定物理形態(tài)的制造與分離純化技術(shù)，具有高效率、低污染、低能耗等優(yōu)點(diǎn)。分離提取也是發(fā)酵生產(chǎn)下游過(guò)程中最重要的部分。許多發(fā)酵產(chǎn)品可以通過(guò)結(jié)晶技術(shù)獲得，并且所獲得的產(chǎn)品濃度和質(zhì)量都有所提高。近年來(lái)，隨著發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展，結(jié)晶技術(shù)也在不斷發(fā)展，結(jié)晶技術(shù)在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用也越來(lái)越普遍。例如將多種結(jié)晶方法相結(jié)合的耦合結(jié)晶技術(shù)在發(fā)酵后目標(biāo)產(chǎn)物的提取分離純化中的應(yīng)用，結(jié)晶技術(shù)在生物大分子聚合物后提取純化工藝中的應(yīng)用等。在發(fā)酵工業(yè)中，目標(biāo)產(chǎn)物的分離提取純化是整個(gè)發(fā)酵工業(yè)的重中之重，如果將結(jié)晶技術(shù)應(yīng)用到發(fā)酵工業(yè)目標(biāo)產(chǎn)物

14、的提取中，不但可以降低成本，也可簡(jiǎn)化復(fù)雜的傳統(tǒng)操作工藝，而且有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加發(fā)酵工業(yè)效益。膜技術(shù)與過(guò)程耦合膜技術(shù)可據(jù)不同種類(lèi)發(fā)酵產(chǎn)品的具體要求，去除不需要的成分和物質(zhì)，如除菌、除濁、除微粒、脫色、去酸、去異味等，保留所需成分和物質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)分離、分級(jí)、凈化、濃縮、精制及回收再利用。過(guò)程耦合就是將發(fā)酵過(guò)程中兩個(gè)及兩個(gè)以上相連的獨(dú)立單元操作有機(jī)結(jié)合成一個(gè)完整的單元操作。近年來(lái)，膜技術(shù)在發(fā)酵工業(yè)的原料精制、發(fā)酵過(guò)程及下游分離純化過(guò)程中都有廣泛的、有時(shí)甚至是關(guān)鍵性的作用。過(guò)程耦合膜技術(shù)已廣泛用于發(fā)酵工業(yè)的許多過(guò)程中，成為整個(gè)發(fā)酵過(guò)程的組成部分或單元操作。合理設(shè)計(jì)的單元操作之間的相互耦合過(guò)程，可以提高發(fā)酵過(guò)程的效率和經(jīng)濟(jì)性，也有利于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)環(huán)境友好型發(fā)酵工業(yè)。4結(jié)語(yǔ)為了提高發(fā)酵工業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，必須深化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，加快產(chǎn)業(yè)升級(jí)，進(jìn)一步