2025.08 生物发酵行业数字化转型白皮书 Bio-Fermentation Industry 2 Unrestricted | © Siemens 2025 | DI FA VM-F&B Future Food 目录 第一章：生物发酵行业分析 ..... ....................................................................................... 5 2.2 生物发酵工厂生命周期内的常见问题 ....................................................... 6 第三章：智能制造解决方案 ............. ......................................................................................... 8 3.4 发酵过程的精准控制 ................................................................................ 8 3.5 柔性化生产

（ 2 ）色酒：指带有颜色的酒 （ 1 ）水果酒：以水果为原料，经过发酵、蒸馏或配制成的酒 （ 2 ）粮食酒：以谷物为原料，经过发酵或蒸馏制成的酒 按生产工艺分类 （ 1 ）发酵酒：是含有糖分的液体进行发酵产生的含酒精的饮料 （ 2 ）蒸馏酒：经糖化、发酵、蒸馏而成或者以其他发酵酒为原料蒸馏而成的酒 （ 3 ）配制酒：以发酵酒或蒸馏酒为酒基，与其他酒品或非酒精物质进行配制获得 按酒的功能分类 红茶 全发酵茶， 具有红叶红汤 的典型品质特 征。代表茶品： 正山小种、祁 门红茶等。 绿茶 不发酵茶， 是我国目前产 量和销量最大 的茶。代表茶 品：西湖龙井、 碧螺春等。 乌龙茶 半发酵茶， 又称青茶，汤 色金黄或黄绿， 香气馥郁。代 表茶品：大红 袍、铁观音等。 黑茶 后发酵茶， 干茶乌黑油润， 茶汤汤色红褐， 代表茶品：普 洱熟茶、六堡 茶等。 黄茶 轻发酵茶， 其最大的特点 是黄汤黄叶。 代表茶品：君 山银针、沩山 毛尖等。 白茶 微发酵茶， 因色泽银白， 外形满披白毫 而得名。代表 茶品：白毫银 针、白牡丹等。 再加工茶 以基本茶 类为基础，经 过再加工制成 的茶，如花茶、 紧压茶、药用 保健茶等。

中小企业开展“哑”设备改造和关键设备更新。推动高端化、 智能化、绿色化融合转型，支持生物制造、增材制造等先进 工艺装备应用。 10.促进行业绿色低碳发展。支持企业加快设备更新和技 术改造，在酿酒、制糖、发酵、焙烤、饮料等行业推广自动 化、智能化生产设备，通过数字化手段实现能耗、排放等关 键指标精准控制和高效管理。鼓励企业运用数字化技术建立 碳足迹管理体系，对产品全生命周期进行碳足迹追踪和评估， 制糖：糖料智慧种植，制、炼糖生产智能化、糖料农机装备智能调度、供应链服 务数字化等。 焙烤食品制造：原料预处理、焙烤、炒制等关键工序智能化等。 乳制品制造：智慧牧场管理，5G 工厂、智能工厂建设等。 调味品制造：投料、炒制、制曲发酵、酿造、清洗等关键工序智能化等。 罐头制造：罐头生产过程数字化，包装、仓储、质量检验等环节数字化管理等。 食品添加剂制造：植物提取物生产智能化等。 酿酒工业：原料破碎、原辅料输送、润麦、摊晾、培菌糖化、制曲、蒸煮、上甑、 饮料工业：灌装工序智能化，智能化服务型制造，饮料智能工厂建设等。 精制茶制造：宜机化智慧茶园管理，毛茶清洁加工、发酵等关键工序智能化，茶 叶智能化仓储物流，成品茶产品质量安全追溯管理等。 食品生物制造：发酵、分离纯化等关键工序智能化，味精、氨基酸、有机酸、酶 制剂、淀粉糖、多元醇行业智能工厂建设，发酵产品质量追溯数字化管理等。 任务 2 关键技术装备研发推广工程 制盐：海盐自动化蒸发制卤技术等。

基于酿造设备的数据采集，实现对葡萄酒酿造批次工艺数据的统一管理。形成标准的葡萄酒酿造工艺流程 管 理 系 统 ， 建 立 数字化红葡萄酒、白葡萄酒、白兰地主要酒种的标准酿造工艺。 生产计划 葡萄接受 除梗破碎 储罐发酵 分离 发酵 分离 储存、陈酿 成品酒库 罐装 红葡萄酒标准酿造工艺 传感器产品 监测场景 功能 曲房监测 可监测温度、湿度、 PH 值等环境数据 窖池监测 曲砖监测 测温需求： • 设备控制 糖 酸 比 时间 流量 罐体 温度 时长 糖 / 酸 PH 发酵 控制 原料 品控 原料 品种 柔顺度 芳香度 酒精度 葡萄酒 平衡模型 单宁 PH 色泽度 芳香 物质 糖 酸 酸涩度 酿造 模型 种植 模型 N 氮 P 磷 通过动态 PH 、温度环境控制，使原料中糖发酵至一定酒精度的同 时，提高芳香度，降低单宁和酸含量，达成葡萄酒的优良口感 T1

生物质在一定温度、湿度、酸碱度和厌氧条件下,经厌氧沼气微生物发酵及分解作用而产生的一种 以甲烷为主要成分的混合可燃气体。 [来源：GB/T 30366—2013，定义2.4.6] 生物天然气 bio-natural gas;BNG 以农作物秸秆、畜禽粪污、农副产品加工废水废渣、厨余垃圾、市政污泥等各类城乡有机废弃物为 原料，经厌氧发酵和净化提纯产生的可再生天然气。 [来源：NB/T 10865—2021，定义2

质量安全信息。 （2）生产过程控制信息：包括原辅材料贮存、投料、 生产过程控制、产品包装入库及贮存等生产过程质量安全控 制信息。主要包括：一是原辅材料入库、贮存、出库、生产 使用的相关信息；二是制曲、发酵、蒸馏、勾调、灌装的相 关信息；三是自产基酒的入库、贮存、出库、生产使用、销 售的相关信息；四是成品酒的入库、贮存、出库、销售的相 关信息；五是生产过程检验的相关信息，包括每批产品原始 检验数据及检验报告。 、编 组、在班、健康等情况信息，并与相应的批次生产信息关联 符合相关规定。明确人员各自职责，包括质量安全管理、技 术工艺、生产操作、检验等不同岗位、不同环节的人员，特 别是制曲、配料、投料、发酵、蒸馏、基酒贮存、勾调、灌 装、检验等关键岗位负责人，切实将职责落实到具体岗位的 具体人员，记录履职情况。 6.物流溯源信息 通过“车辆卫星定位(GPS)与电子铅封监管系统”，对其 运行位

生物学等前沿科技，开发、优化和改造食品生产中 的微生物，旨在提升食品的营养价值、风味和安全性。这一技术不局限于传统发酵，还包括基因改造、代 谢调控和人工微生物群落构建等手段，用于提高食品加工效率及功能性食品开发。 主要研究方向有以下几个方面：① 发酵技术创新，通过多菌种共发酵和控制微生物群落结构，提升发 酵食品的口感和功能性；② 基因编辑与合成生物学，应用 CRISPR 等工具定向改造微生物的代谢途径，使 色生产体系的建设，减少资源浪费。 未来，食品微生物技术将向精准优化发展，通过基因组学和蛋白质组学等技术深度解析微生物功能， 实现精准应用；个性化食品将成为趋势，根据个体微生态特征开发定制化功能食品；智能发酵技术结合人 工智能将实现生产过程的优化与控制；同时，绿色微生物技术将进一步整合，助力食品工业的可持续发展 和生态转型。 （9）纳米绿色印刷技术 印刷术是我国古代四大发明之一，记录着人类文明的 互作用，影响着畜禽的生长发育、健康状况以及饲料转化效率。肠道微生物组与饲料营养之间的相互作用主 要通过几个方面来实现。首先，肠道微生物组能够分解复杂的饲料成分，如纤维素、木质素和其他非淀粉多糖， 发酵分解后产生的代谢产物不仅能为畜禽提供能量，还能调节肠道环境，促进肠道健康。其次，肠道微生物 组可以合成某些宿主不能自行合成的必需营养物质，如维生素 K 和一些氨基酸，这些营养物质对畜禽的生长 发

3 重点热点前沿⸺“基于生物质的活性多孔炭吸附剂制备及二氧化碳捕集性能” 026 2. 新兴前沿及重点新兴前沿解读 029 2.1 新兴前沿概述 029 2.2 重点新兴前沿⸺“污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸的微生物机制研究” 029 地球科学 1. 热点前沿及重点热点前沿解读 031 1.1 地球科学领域 Top 10 热点前沿发展态势 031 1.2 重点热点前沿⸺“中国陆相页岩油类型与重点地区资源潜力研究” 新兴前沿概述 生态与环境科学领域有 1 个方向入选新兴前沿，是“污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸的微生物机制研究”（表 12）。 表 12 生态与环境科学领域新兴前沿 序号 新兴前沿 核心 论文 被引 频次 核心论文 平均出版年 1 污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸的微生物机制研究 5 148 2023.6 2.2 重点新兴前沿――“污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸的微生物机制研究” 污水处理产生的剩余活性污泥（WAS）富含大量 性脂肪酸 （VFAs）的主要有机底物。厌氧发酵是促进剩余活性污 泥产生挥发性脂肪酸、实现资源高效回收利用的关键途 径，但其整体效率常常受到不良干扰物的限制。同时， 为促进剩余活性污泥中溶解有机物的释放，进而促进挥 发性脂肪酸的合成，通常采用各种预处理方法，包括添 加预处理剂等。 该新兴前沿包含 5 篇核心论文，主要聚焦剩余活 性污泥发酵过程中溶解有机物的动态变化与细菌群落网 络、

策、智能无接触式防治装备等标准。 （5）CBE 废弃物自动化处理标准 主要规范畜禽养殖过程中的废弃物自动收集、无害化处 理和资源化利用，包括但不限于粪便自动收集清理、病死畜 禽监测与处理、自动化清洗消毒、好氧发酵监控等标准。 （6）CBF 产出品自动获取标准 主要规范肉、蛋、奶等畜禽产品的高效自动化采集，包 括但不限于定位识别、自动收集、智能分级、自动化包装、 自动化转运等标准。 3. CC NYB-23331 制定中 行业标准 226 生猪养殖生物安全信息化监控技术规范 NYB-22233 制定中 行业标准 227 CBE 废弃物自 动化处理 智能型膜覆盖好氧发酵系统 JB/T 15109-2025 已发布 行业标准 228 CBF 产出品自 动获取 养鸡设备 集蛋机 JB/T 14925-2025 已发布 行业标准 229 养鸡设备

菌（或杀菌）→冷却→无菌灌装（或保持灭菌）→成品储存 酸牛乳 凝 固 型 原料乳验收→净乳→冷藏→标准化→ 均质→杀菌→冷却→接入发 酵菌种→灌装→发酵→冷却→冷藏 搅 拌 型 料乳验收→净乳→冷藏→标准化→ 均质→杀菌→冷却→接入发酵 菌种→发酵→添加辅料→冷却→灌装→冷藏 38 乳 粉 全脂乳粉 料乳验收→净乳→冷藏→标准化（全脂加糖乳粉）→冷藏→杀菌 浓 结晶→装罐→成品储存 奶油 原料乳→净乳→脂肪分离→稀奶油→杀菌→发酵→成熟→搅拌→ 排除酪乳→奶油粒→洗涤→压炼→包装 干酪 原料乳→净乳→冷藏→标准化→杀菌→冷却→凝乳→凝块切割→ 搅拌→排出乳清→成型压榨→成熟→包装 从以上工艺流程可以看出，对于乳品企业而言原料乳验收、标准化、杀菌、灌装、冷藏、 发酵都是关键控制关节，关乎产品品质和安全。针对这些关键步骤的特点折射出在生产过程 化控制系 统工控系统、信息化管理系统资源管理系统的工作上作了高效的努力，已在同行业中居于领 先地位。 目前青岛啤酒各生产厂实现的自动化控制系统基本包括：制麦麦芽、车间控制、糖化、 发酵车间控制、包装车间控制、动力车间控制等主工序系统及一些辅助工序系统。为了充分 利用、提取、挖掘、分析这些一线数据，需要对目前的自控系统和信息化系统进行运行跟踪、 充分调研、及后台数据分析，最后结