温度对微生物生长的影响,及这些影响在食品工程中的运用.

影响微生物生长繁殖的条件主要有下面这五个方面：
（1）营养条件.微生物也需要营养,才能正常生长,营养物质的供应是微生物生存的首要条件.微生物主要的营养物质包括碳化物、氮化物、水和无机盐以及微量元素等.不同的微生物彼此所需要的营养条件有或多或少的差别.例如,假单胞杆菌属的细菌可以利用90种以上的碳化物,而甲烷氧化菌却只能利用甲烷和甲醇.有少数细胞能利用对其他生活有毒的酚、氰化物,固氮细胞可以利用空气中的氮气等等.
（2）温度.温度是影响微生物存活的重要因素之一.微生物有各自的最适温度,一般是在20～70℃左右.个别微生物可在200～300℃的高温下生活.
（3）酸碱度.各种微生物都有其最适酸碱度.酵母和霉菌适宜在微酸性环境中.也有少数可以在强酸或强碱性环境中生存.
（4）微生物与氧气的关系.有的微生物没有空气就不能生存；有的通风反不能生存；有的通风或不通风都能生存.
（5）有毒物质、辐射、超声波对微生物的生长也有着重要的影响.
沼气发酵工艺类型
（二）以发酵温度划分
沼气发酵的温度范围一般在10~60℃之间,温度对沼气发酵的影响很大,温度升高沼气发酵的产气率也随之提高,通常以沼气发酵温度区分为：高温发酵、中温发酵和常温发酵工艺.
1、高温发酵工艺 高温发酵工艺指发酵料液温度维持50~60℃的范围之间,实际控制温度多在53+-2℃,该工艺的特点是微生物生长活跃,有机物分解速度快,产气率高,滞留时间短.采用高温发酵可以有效地杀灭各种致病菌和寄生虫卵,具有较好的卫生效果,从除害灭病和发酵剩余物肥料利用的角度看,选用高温发酵是较为实用的.但要维持消化器的高温运行,能量消耗较大.一般情况下,在有余热可利用的条件下,可采用高温发酵工艺,如处理经高温工艺流程排放的酒精废醪、柠檬酸废水和轻工食品废水等.
2、中温发酵工艺 中温发酵工艺指发酵料液温度维持在35+-2℃的范围之间,与高温发酵相比,这种工艺消化速度稍慢一些,产气率要低一些,但维持中温发酵的能耗较少,沼气发酵能总体维持在一个较高的水平,产气速度比较快,料液基本不结壳,可保证常年稳定运行.为减少维持发酵装置的能量消耗,工程中常采用近中温发酵工艺,其发酵料液温度为25~30℃.这种工艺因料液温度稳定,产气量也比较均衡.总之,与经济发展水平相配套,工程上采取增温保温措施是必要的.
3、常温发酵工艺 常温发酵工艺指在自然温度下进行沼气发酵,发酵温度受气温影响而变化,我国农村户用沼气池基本上采用这种工艺.其特点是发酵料液的温度随气温、地温的变化而变化,一般料液温度最高时为25℃,低于10℃以后,产气效果很差.其好处是不需要对发酵料液温度进行控制,节省保温和加热投资,沼气池本身不消耗热量；其缺点是同样投料条件下,一年四季产气率相差较大.南方农村沼气池在地下,还可以维持用气量.北方的沼气池则需建在太阳能暖圈或日光温室下,这样可确保沼气池安全越冬,维持正常产气.
（三）以发酵阶段划分
根据沼气发酵分为“水解——产酸——产甲烷”三个阶段理论,以沼气发酵不同阶段,可将发酵工艺划分为单相发酵工艺和两相（步）发酵工艺.
1、单相发酵工艺 将沼气发酵原料投入到一个装置中,使沼气发酵的产酸和甲烷阶段合二为一,在同一装置中自行调节完成.即“一锅煮”的形式.我国农村全混合沼气发酵装置,大多数采用这一工艺.
2、两相发酵工艺 两相发酵也称两步发酵,或两步厌氧消化.该工艺是根据沼气发酵三个阶段的理论,把原料的水解、产酸阶段和产甲烷阶段分别安排在两个不同的消化器中进行.水解、产酸池通常采用不密封的全混合式或塞流式发酵装置,产甲烷池则采用高效厌氧消化装置,如污泥床、厌氧过滤等.
从沼气微生物的生长和代谢规律以及对环境条件的要求等方面看,产酸细菌和产甲烷细菌有着很大差别.因而为它们创造各自需要的最佳繁殖条件和生活环境,促使其优势生长,迅速的繁殖,将消化器分开来,是非常适的.这既有利于环境条件的控制和调整,也有利于人工驯化、培养优异的菌种,总体上便于进行优化设计.也就是说,两步发酵较之单相发酵工艺过程的气量、效率、反应速度、稳定性和可控性等方面都要优越,而且生成的沼气中的甲烷含量也比较高.从经济效益看,这种苣流程加快了挥发性固体的分解速度,缩短了发酵周期,从而也就降低了生成甲烷的成本和运转费用.
（四）按发酵级差划分
1、单级沼气发酵工艺 简单地说,就是产酸发酵和产甲烷发酵在同一个沼气发酵装置中进行,而不将发酵物再排入第二个沼气发酵装置中继续发酵.从充分提取生物质能量、杀灭虫卵和病菌的效果以及合理解决用气、用肥的矛盾等方面看,它是很不完善的,产气效率也比较低.但是这种工艺流程的装置结构比较简单,管理比较方便,因而修建和日常管理费用相对来说,比较低廉,是目前我国农村最常见的沼气发酵类型.
2、多级沼气发酵工艺 所谓多级发酵,就是由多个沼气发酵装置串联而成.一般第一级发酵装置主要是发酵产气,产气量可占总产气量的50%左右,而未被充分消化的物料进入第二级消化装置,使残余的有机物质继续彻底分解,这既有利于物料的充分利用和彻底处理废物中的BOD,也在一定程度上能够缓解用气和用肥的矛盾.如果能进一步深入研究双池结构的形式,降低其造价,提高与会代表级发酵的运转效率和经济效果,对加速我国农村沼气建设的步伐是现实意义的.从延长沼气池中发酵原料的滞留时间和滞留路程,提高产气率,促使有机物质的彻底分解角度出发,采用多级发酵是有效的.对于大型的两级发酵装置,第一级发酵装置安装有加热系统和搅拌装置,以利于产气量,而第二级发酵装置主要是彻底处理有机废物中的BOD,不需要搅拌和加温.但若采用大量纤维素物料发酵,为防止表面结壳,第二级发酵装置中仍需设备搅拌.
把多个发酵装置串联起来进行多级发酵,可以保证原料在装置中的有效停留时间,但是总的容积与单级发酵装置相同时,多级装置占地面积较大,装置成本较高.另外由于第一级池较单级池水力滞留期短,其新料所占比例较大,承受冲击负荷的能力较差.如果第一级发酵装置失效,有可能引起整个的发酵失效.