发酵工艺学课件.pptx

发酵工艺学ty6696@第一篇 发酵原理第一章 绪 论主要讲述内容第一节 概述第二节 发酵产品的类型第三节 发酵工程的地位第四节 发酵工业的发展史第一节 概述一、基本概念1.发酵（Fermentation）传统发酵：“发酵”（Fermentation）一词是拉丁语“沸腾”（fervere）的派生词，它描述酵母作用于果汁或麦芽浸出液时产生气泡的现象。或者指酒的生产过程。生物化学或生理学上的发酵（狭义）： 指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式。 如 葡萄糖 酒精＋能量; 丙酮酸 乳酸＋能量。 工业上所称的发酵（广义）： 借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身，或其直接代谢产物或次级代谢产物的过程。 包括： 厌氧培养的生产过程，如酒精、丙酮丁醇、乳酸等， 通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。 产品既有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。2.发酵工程（Fermentation Engineering）利用生物细胞的某种特性，通过现代化工程技术手段进行工业规模化生产的技术。（公认）应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学。发酵工业：酿造工业：3.发酵工业（Fermentation Industry） 是指利用生物的生命活动产生的酶，将无机或有机原料进行酶加工(生物化学反应过程），获得产品的工业。 经纯种培养和提炼精制获得的成分单纯、无风味要求的产品的生产过程。如酒精、抗生素、柠檬酸、氨基酸、酶、维生素、某些色素等。 经自然培养、不需提炼精制、产品由复杂成分构成并对风味有特殊要求的食品或调味品的生产过程。如黄酒、白酒、清酒、葡萄酒、酱油、醋、腐乳、豆豉、面酱等。酿造(brewing)：我国人们对一些特定产品发酵生产的特殊称法，是未知的混合微生物区系参与的一种自然发酵。发酵生产的条件某种适宜的微生物保证或控制微生物进行代谢的各种条件（培养基组成、温度、溶氧、pH等） 进行微生物发酵的设备提取菌体或代谢产物，精制成产品的方法和设备二、发酵工程的特点 （与化学工程相比）1.安全简单：发酵过程通常是在常温常压下进行，反应安全，要求条件简单、温和 。2.原料广泛：发酵所用的原料简单粗放。通常以淀粉质、糖蜜或其他农副产品为主，只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。另外，可以利用矿产资源、石油、废水和废物等作为发酵的原料。3.反应专一：发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完成的，因此多个反应就象一个反应一样，因而可以得到较为单一的代谢产物，可在单一设备（发酵罐）中进行。4.易受污染：由于发酵培养基营养丰富，各种来源的微生物都很容易生长，发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。5.代谢多样：由于各种各样生物体代谢方式、代谢过程的多样化，以及生物体化学反应的高度选择性，能够专一性地和高度选择性地对复杂的化合物进行特定部位的氧化、还原等反应；也能容易地产生比较复杂的高分子化合物（如酶等）。6.菌种选育：菌种是进行发酵的根本因素，高产的优良菌株即可使生产设备得到充分利用，也是创造显著经济效益的关键，还可以获得按常规方法难以生产的产品。因此，自始至终都要进行菌种的选育和优化工作。7.投资少，见效快，效益高：可以取得显著的经济效益。三、发酵的类型 1.按发酵原料来区分 糖类物质发酵 石油发酵 废水发酵 2.按发酵形式来区分根据物料堆放的厚薄分为: 薄层发酵 ： 木盘或苇帘，1～2cm 厚层发酵 ： 深槽或池，30cm以上，接种后通气固态发酵 液体发酵 根据培养液的深浅分 表面培养法 深层培养法3.按发酵产物区分 氨基酸发酵有机酸发酵抗生素发酵酒精发酵维生素发酵酶制剂发酵 厌氧发酵 通风发酵4.按发酵工艺流程区分 分批发酵连续发酵流加发酵 5.按发酵过程中对氧的不同需求来分 ◆ 不需供氧◆ 如：乳酸杆菌的乳酸发酵 梭状芽孢杆菌的丙酮丁醇发酵◆ 需不断通入无菌空气◆ 如：利用黑曲霉发酵生产柠檬酸 利用棒杆菌发酵生产谷氨酸 利用黄单胞菌生产黄原胶 抗生素发酵生产四、发酵工程的组成部分四部分组成1.菌种选育及扩大培养2.原料预处理及培养基的制备3.发酵设备及反应条件的选择4.产品的分离与纯化（提取和精制）FERMENTATIONProcess ControlFermentation engineering发酵工程组成从广义上讲，由三部分组成： 上游工程、发酵过程、下游工程上游工程UPSTREAM PROCESSES下游工程DOWNSTREAM PROCESSESFERMENTAT