发酵工程第一章 绪论课件.ppt

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1、发酵工程FermentationEngineering发酵已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。现代发酵工程产品：酒精类饮料、醋酸、面包；胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素、疫苗；杀虫剂、细菌肥料、微生物除草剂；氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素、单细胞蛋白等。FERMENTATIONProcessControlFermentationengineering上游工程UPSTREAMP

2、ROCESSES下游工程DOWNSTREAMPROCESSES发酵工程组成从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵工程、下游工程UPSTREAMPROCESSES-genetics,cell…-Inoculum（菌种）developmentmediaformulation（配制）sterilization-inoculationFERMENTATIONProcessControl上游工程FermentationengineeringDOWNSTREAMPROCESSES-productextraction,purification&a

3、ssay-wastetreatmentbyproductrecoveryFERMENTATIONProcessControl下游工程TheratioofrecoverytofermentationcostsforL-asparaginase（天冬酰胺）:3.0ethanol:0.16Fermentationengineering发酵工程：主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术，是化学工程与生物工程技术相结合的产物，它将微生物学、生物化学、化学工程学等的基本原理和技术有机地结合在一起，利用微生物进行规模化生

4、产，是生产加工与生物制造实现产业化的核心技术。(1)有严格的无菌生长环境：发酵原料、管道、空气等。(2)在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；(3)种子培养和生产培养的不同的工艺技术。(4)在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验室规模的小发酵罐进行大量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。(5)由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发酵工程工艺放大问题。微生物发酵技术1857年法国化学家、微生

5、物家巴斯德提出了著名的发酵理论：“一切发酵过程都是微生物作用的结果。”巴斯德认为，酿酒是发酵，是微生物在起作用；酒变质也是发酵，是另一类微生物在作祟；随着科学技术的发展，可以用加热处理等方法来杀死有害的微生物，防止酒发生质变。同时，也可以把发酵的微生物分离出来，通过人工培养，根据不同的要求去诱发各种类型的发酵，获得所需的发酵产品。利用微生物的特点发酵工程所利用的微生物主要是细菌、放线菌，酵母菌和霉菌利用微生物的特点：(1)对周围环境的温度、压强、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力(2)有极强的消化能力(3)有极强的繁殖能力Useo

6、fMicroorganismsPositive（益处）BiomassProductionConversionNegative（危害）PathogensSpoilage（酸败)一、发酵的定义1、传统发酵2、生化和生理学意义的发酵3、工业上的发酵1、传统发酵最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。2、生化和生理学意义的发酵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，或者更严格地说，发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出CO2。3、工

7、业上的发酵泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程，包括：1.厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。2.通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等。产品有：菌体细胞、酶、其他代谢产物等。二、发酵工业定义：是指利用生物的生命活动产生的酶，无机或有机原料进行酶加工，获得产品的工业。适宜的微生物保证或控制微生物进行代谢的各种条件进行微生物发酵的设备精制成产品的方法的设备2.获得发酵产品的条件三、发酵工业的发展历史天然发酵阶段：从几千年前一直到19世纪，利用自然发酵现象，从事酿酒、酱、醋、奶酪等生产，并积累了有关发酵的经验。多数产品为

8、嫌气发酵，非纯种培养、凭经验传授技术，产品质量不稳定是这个阶段的特点。纯培养技术的建立：发酵工程的第一个里程碑。人为地控制微生物的发酵进程。著名的巴氏消毒法，使法国葡萄酒酿造业免受酸败之苦。布雷菲尔德创建了霉菌的纯培养法