《发酵机制及控制》课件.pptVIP

发酵技术在化工工业中的应用生物基化学品生产发酵技术可用于生产生物基丙烯酸、乳酸、2,3-丁二醇等化工原料,替代传统石油化工过程。酶促反应应用发酵技术可生产各种工业酶,用于有机合成、食品加工、洗涤等领域。酶催化过程绿色高效。生物降解材料生产微生物发酵可制得聚乳酸、聚羟基脂肪酸等可降解塑料,替代传统有毒难降解塑料。生物燃料生产发酵技术可生产生物乙醇、生物柴油等清洁生物燃料,在替代化石燃料方面发挥重要作用。发酵技术在新能源领域的应用生物质能源发酵技术可用于生产生物质燃料,如生物柴油、生物乙醇等,为可再生能源提供新的出路。氢能技术发酵可产生氢气,通过进一步提纯可用于燃料电池发电,推动氢能技术发展。沼气技术发酵过程中产生的沼气可用于发电、取暖等用途,是一种重要的清洁能源。***********************发酵机制及控制概述发酵作为一种生物化学过程,在食品、酒类、医药等行业中广泛应用。了解发酵机理和有效控制发酵过程对提高产品质量和生产效率至关重要。本章将深入探讨发酵的基本机制及其关键控制因素。发酵概述什么是发酵发酵是指在无氧或有氧条件下,利用微生物的新陈代谢作用来转化原料,获得有用产品的生物化学过程。发酵的重要性发酵在食品、医药、化工等行业中广泛应用,是培养微生物的重要手段,可生产出各种有价值的产品。发酵的基本原理发酵过程主要利用微生物的代谢活动,以碳水化合物为原料,通过发酵代谢获得所需产品。发酵过程的主要阶段1培养基配制选择合适的营养基质2接种培养将菌种接种到培养基中3发酵培养控制发酵条件以促进菌体生长和代谢4产物分离提取从发酵液中分离提取目标产物5产品纯化进一步提高产品纯度发酵过程的主要阶段包括培养基配制、接种培养、发酵培养、产物分离提取和产品纯化。每个阶段都需要精心的工艺控制和操作,以确保发酵过程高效进行和产品质量达标。常见的发酵类型酒精发酵利用酵母菌将糖类转化为乙醇的过程。广泛应用于酒、啤酒、白酒等饮料的生产。乳酸发酵由乳酸菌将糖类转化为乳酸的过程。常见于乳制品、酸菜、泡菜等产品的制造。醋酸发酵由醋酸菌将乙醇氧化为醋酸的过程。用于醋类、黑醋等食品的生产。抗生素发酵利用真菌或细菌生产具有抑菌活性的抗生素类化合物。广泛应用于医药工业。发酵细菌及其代谢特征丙酮-丁醇菌这种细菌可以发酵淀粉和糖类,产生丙酮、丁醇和乙醇等有用的化学品。其独特的代谢特征使其在化工工业中应用广泛。乳酸菌乳酸菌可以发酵乳糖和葡萄糖,产生乳酸。其代谢过程中产生的乳酸具有抑菌作用,广泛应用于食品发酵。啤酒酵母啤酒酵母是一种好氧性细菌,可以发酵麦芽糖和麦芽糊精,产生乙醇和二氧化碳。其独特的代谢特点使啤酒酿造成为可能。产乙酸菌这种细菌可以发酵酒精类物质,生产乙酸。其代谢产物广泛应用于食品和化工工业。发酵过程中的pH值调控发酵过程中pH值的调控是一个关键因素,因为不同类型的微生物对pH值有特定的要求。通过调节培养基的成分和添加酸碱调节剂,可以维持适宜的pH范围,为微生物生长创造最佳条件。在发酵过程中,pH值的变化主要取决于微生物代谢产生的酸性或碱性物质。合理控制pH值能够优化发酵效率,提高产品收率。同时,pH值的调控还可以抑制杂菌的生长,保证发酵过程的稳定性。发酵过程中的温度调控在发酵过程中,温度是一个非常重要的参数,需要精确调控才能确保发酵顺利进行。温度过高会破坏发酵菌的细胞结构,导致代谢紊乱;温度过低则会抑制发酵菌的生长和活性。发酵温度范围不同发酵类型的温度要求各有不同,一般在15-45℃之间。如细菌发酵通常需要30-40℃,酵母发酵需要25-35℃。温度控制方式通过加热或制冷设备,如电加热器、蒸汽加热、冷却水等来精确控制发酵罐内温度。同时还需监测和反馈温度数据,进行实时调节。温度对发酵的影响温度过高会抑制发酵菌生长,导致发酵产物降低;温度过低会减缓代谢活动,降低产品产量。因此必须严格控制温度在适宜范围内。发酵过程中的氧供应0.1L/min每升培养液好氧细菌需要大量氧气供应50%氧饱和度发酵过程中需要维持较高的溶解氧5-10%废气中的氧含量通过调节通风速度可控制氧供应量发酵过程中需要持续供给足够的氧气,以满足好氧细菌的生长需求。通过调节培养液搅拌速度、曝气量以及反应器设计等,可以有效控制溶解氧浓度,确保发酵过程顺利进行。发酵过程中的营养物质供给在发酵过程中,微生物需要大量的营养物质来进行代谢和生长。这些营养物质包括碳源、氮源、矿物质和维生素等。合理的营养物质供给对于发酵过程的顺利进行至关重要。碳源常用的碳源有葡萄糖、蔗糖、淀粉等,为微生物提供能