发酵工艺学讲稿2016

第六部分发酵、酿造工艺实验第一篇发酵工程设备发酵工程设备实验项目及其各专业必修、选修表第二篇酿造工艺学实验酿造工艺学实验项目及其各专业必修、选修表第一篇发酵工程设备实验一小型生物反应器的安装与拆卸机械搅拌式生物反应器，又称发酵罐，是生物工程设备的重要组成部分，在微生物工程、酶工程、细胞工程（细胞培养）、基因工程（基因工程菌）等科学研究领域，生物反应器均为生物技术转化为产品必要的设备。

由于小型生物反应器进料、出料、清洗、电极校正等过程都不同于大型发酵罐，需要拆卸之后进行，因此熟悉生物反应器结构及安装与拆卸操作是正确使用反应器的前提。

一、实验目的掌握生物反应器安装和拆卸的操作规程，认识和了解生物反应器的结构与功能。

二、基本原理生物反应器装置分两大部分：1.罐体及内部的各传感器、检测电极；2.罐外检测控制装置，蒸汽及无菌空气系统。

反应器罐体具有可卸上盖，与罐体是通过橡皮垫圈和螺栓密封。

盖上设有接种口、空气进口、尾气出口、各种检测仪表的插孔、温度传感器及溶氧电极和pH电极插口、消泡剂和酸碱液注入口、取样口、备用口、压力表、安全阀等；罐底部设有夹套层，用以热交换，罐内有搅拌桨叶、档板、空气分布器；罐外：连接各种传感器及电极相应的控制器，可以自动地调控试验所需的培养条件；连接无菌空气系统，并配备一台自动调控装置；连接蒸汽发生器，供灭菌使用。

三、实验装置3 L园柱形机械搅拌式生物反应器图1 机械通风式搅拌生物反应器四、实验步骤1. 首先断开所有电源。

2. 卸下可移动的所有检测电极和探头。

3. 拧下螺栓，打开上盖，检查培养罐内部是否清洗干净。

4. 插入校正完毕的pH电极和氧电极于罐侧面相关位置，并与放大器连接。

5. 加入配置好的培养液，加盖（由于盖上的零件较多，必须对准位置后再盖上去），并对称拧紧螺母，直至上盖被密封固定。

6. 将事先清洗干净并开启的尾气过滤器装于盖上，安装安全阀、泡沫传感器、观察灯、压力计、取样管，以及灭过菌的无菌空气过滤器进气管等，剩余的孔洞须用硅胶塞和瞎塞拧紧备用。

发酵工艺学
1 发酵工艺
发酵工艺是生物酶催化分解促进有机物质代谢转化，进而获得生
物产物的过程，它作为生物化工的一种重要的科学技术，能够深入研
究和利用有机物的获取、开发新技术新产品。

发酵技术应用于食品、
医药和农业等多个行业，是一种快速且有效的工艺方法。

2 发酵工艺的历史沿革
早在两千多年前，发酵工艺已经被开发了出来，例如中国发明发
酵制酒，发酵工艺在民间就普及了出来，发酵工艺就是以微生物或酶
为工具，将有机物质经分解反应后获得新的有机物质；而在现代，发
酵工艺的发展也是越来越快，已得到了广泛的应用。

3 发酵工艺的重要性
发酵工艺在各个行业中的应用不一而足，如在食品行业，发酵工
艺可以获得糖，酒精和酱料等；在医药行业，可以获得药物，如抗生素、抗菌药；在农业行业，可以获得肥料和植物保护液；在行业等中，可以获得生物酶和酸性抗性等等，可以看出发酵工艺的重要性。

4 发酵工艺学
发酵工艺学是研究发酵技术的科学，其研究的内容包括发酵生物
的研究、发酵技术的基本原理、发酵过程及其实验技术、发酵设备的
设计制造和实际操作等。

发酵的原理和发酵工艺的制备技术是发酵工
艺学的核心，它关注的是发酵培养液的物理化学性质，发酵循环条件的优化等。

从上面可以看出，发酵工艺和发酵工艺学把食品、医药、农业等多个行业联系到了一起，使得发酵技术成为了社会更大发展的重要保障，而发酵工艺学也变得日益重要。

发酵工程讲稿今天本组所讲的内容是发酵工程，接下来我将从以下四个方面来向大家介绍发酵工程的相关内容。

首先让我们一起来了解一下什么叫发酵工程。

发酵工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。

微生物是发酵工程的灵魂，所以发酵工程又叫微生物发酵工程，近年来，对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化，发酵工程正在走近科学，发酵工程最基本的原理是发酵工程的生物学原理。

接下来是发酵工程的基本步骤，发酵工程的基本步骤主要由以下五个方面组成，菌种的选育，培养基的配制，接种和扩大培养，生产活性的诱导，还有产品的分离与提纯。

这是发酵工程的基本流程概念图。

在操作发酵的基本步骤时有以下四方面是值得我们注意和思考的，一、菌体的选育有两种方式，一种是自然选育，一种是诱变育种，其中诱变育种以其操作简便、速度快和收效大的优点，成为沿用至今的一种重要的、广泛应用的微生物育种方法。

二、在配置培养基时所用的原料有碳源，氮源，生长因子，无机盐和水。

要遵循的原则是目的要明确，营养要协调，PH要适宜。

三、发酵过程中不能有杂菌污染，不仅要对培养基进行灭菌，还要对发酵装置进行灭菌，通入的空气也要进行灭菌。

灭菌不仅要杀死杂菌细胞，还要杀死芽孢和孢子。

四、发酵过程是发酵的中心阶段，其关键是控制发酵的条件，如温度，pH，溶氧，通气量与转速等。

另外，发酵工程的基本步骤还有这样一种分配方式，他们分别被称为上游工程，中游工程，和下游工程。

下面我们就一起来了解一下其主要内容。

上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件（pH、温度、溶氧和营养组成）的确定，营养物的准备等。

中游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。

这里要有严格的无菌生长环境，包括发酵开始前采用高温高压对发酵原料和发酵罐以及各种连接管道进行灭菌的技术；在发酵过程中不断向发酵罐中通入干燥无菌空气的空气过滤技术；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；还有种子培养和生产培养的不同的工艺技术。

发酵工艺技术教材发酵工艺技术教材第一章引言1.1 发酵的定义和概述发酵是一种利用微生物（如细菌、真菌、酵母等）进行有机物质转化的过程。

本章将介绍发酵的定义、发酵的基本原理以及发酵在食品、药品和化工等领域的应用。

1.2 发酵工艺的基本要素发酵工艺包括基质选择、微生物菌种的选取和培养、发酵条件的控制等要素。

本节将介绍影响发酵工艺的基本要素，并讨论如何合理选择和优化这些要素。

第二章发酵基质的选择2.1 发酵基质的定义和作用发酵基质是指提供微生物生长和代谢所需的能量、碳源和营养物质的物质。

本章将介绍发酵基质的定义和作用，以及选择合适的发酵基质的方法和注意事项。

2.2 常用发酵基质的分类和特点常用的发酵基质包括碳水化合物、蛋白质和脂类等。

本节将介绍这些基质的分类、特点和适用范围，以及影响基质选择的因素。

第三章微生物菌种的选取和培养3.1 微生物菌种的分类和选择微生物菌种的选择是发酵工艺成功实施的关键。

本章将介绍微生物菌种的分类和选择原则，以及常用菌种的特点和应用。

3.2 菌种的培养和保存本节将介绍如何进行微生物菌种的培养和保存，包括菌种的培养基选择、菌液的传代和菌株的保存方法等。

第四章发酵条件的控制4.1 温度的控制温度是影响发酵过程的重要因素之一。

本章将介绍发酵过程中温度的选择和控制方法，以及温度对微生物生长和产物生成的影响。

4.2 pH值的控制pH值是另一个重要的发酵条件。

本节将介绍pH值的测定和调节方法，以及不同pH值对发酵过程的影响。

4.3 氧气的供应和控制氧气供应是某些发酵过程所必需的，而对于其他发酵过程则需进行氧气的控制。

本节将介绍氧气的供应方式和控制方法，以及氧气对发酵的影响。

第五章发酵过程的监测和分析5.1 发酵过程的监测方法本章将介绍发酵过程中常用的监测方法，包括菌体生长曲线的测定、产物浓度的测定以及副产物和废物的测定等。

5.2 发酵产物的分析方法发酵产物的分析可以帮助评估发酵过程的效果和优化工艺条件。

（工艺技术）发酵工艺学原理及培训教材发酵工艺学原理开课背景（1）何为工艺学？原来的工艺学的特性：（2）现在：强化工艺学的基本理论背景，减小课时数，以单元操作为主线条的工艺学原理第一章绪论§1-1发酵工艺学的基本概念一、发酵工业的基本概念微生物学中的发酵的定义：1.发酵工业生产的基本模式讲述生物工业的基本生产模式，引出生物技术、生物工程的概念，讲述两者之间的区别与联系2.发酵工业的分类酿酒业（啤酒、葡萄酒、白酒……）。

厌氧发酵调味品（酱油、醋）。

酵母工业——自然发酵。

氨基酸发酵——典型的代谢控制发酵。

抗菌素发酵——次级代谢控制发酵。

酶制剂工业——具有重要的意义，是工业发展的基础、科学研究的基础有机酸工业—柠檬酸、葡萄酸、乳酸、琥珀酸等。

石油发酵——降低石油熔点（石油脱腊）有机溶剂工业——乙醇、丙醇等好氧发酵维生素发酵——VC、VB2生理活性物质——白介——2环境工业——废水的生物处理，废弃物的生物降解二、微生物发酵的基本特征1.微生物发酵过程是一个典型的化工过程由于微生物生理特性决定了微生物在发酵过程中需要稳定的环境、特殊的条件以及以氧作为底物的供给，这些多涉及到化工生产的一下领域：（1）质量的传递——氧的供给、代谢物的排泄等（2）热量的传递——微生物呼吸产热，微生物生长于代谢需要稳定的而严格的温度条件。

（3）动量的传递——涉及到搅拌轴功率的计算，他与溶氧、气液混合的关系（4）微生物的反应工程——涉及到微生物的生长动力学模型的建立，产物生成动力学模型的建立。

2.微生物发酵过程是一个典型的代谢控制发酵从微生物发酵的历史角度看，最早的微生物发酵是一个自然发酵过程，现代微生物工业通常是指微生物的代谢控制发酵？定义：是指利用生物的、物里的、化学的方法，人为的改变了微生物的生长代谢途径，使之合成、积累、分泌我们所需要的产品的过程。

以GA发酵为例，建树微生物代谢控制发酵的意义。

3.微生物发酵工业又是一个有别于化工过程的一个工业有以下几个特征：（1）反应条件温和通常由于微生物的生理特性，要求温度为30℃-40℃pH值中性偏酸性——酵母、霉菌、放线菌等pH值中性偏碱性——细菌的发酵（2）无菌发酵整个反应过程要求无菌：培养基无菌、空气无菌、补料和取样要求无菌操作、某些工程菌，其尾气也要求进行无菌处理。

（工艺技术）发酵工艺学原理讲义及培训教材发酵工艺学原理讲义及思考题烟台大学林剑主讲课程第一章绪论§1-1发酵工艺学的基本概念一、发酵工业的基本概念微生物学中的发酵的定义：微生物发酵工业的概念：1.发酵工业生产的基本模式讲述生物工业的基本生产模式，引出生物技术、生物工程的概念，讲述两者之间的区别与联系2.发酵工业的分类酿酒业（啤酒、葡萄酒、白酒……）。

厌氧发酵调味品（酱油、醋）。

酵母工业——自然发酵。

氨基酸发酵——典型的代谢控制发酵。

抗菌素发酵——次级代谢控制发酵。

酶制剂工业——具有重要的意义，是工业发展的基础、科学研究的基础有机酸工业—柠檬酸、葡萄酸、乳酸、琥珀酸等。

石油发酵——降低石油熔点（石油脱腊）有机溶剂工业——乙醇、丙醇等好氧发酵维生素发酵——VC、VB2生理活性物质——白介——2环境工业——废水的生物处理，废弃物的生物降解二、微生物发酵的基本特征1.微生物发酵过程是一个典型的化工过程由于微生物生理特性决定了微生物在发酵过程中需要稳定的环境、特殊的条件以及以氧作为底物的供给，这些多涉及到化工生产的一下领域：（1）质量的传递——氧的供给、代谢物的排泄等（2）热量的传递——微生物呼吸产热，微生物生长于代谢需要稳定的而严格的温度条件。

（3）动量的传递——涉及到搅拌轴功率的计算，他与溶氧、气液混合的关系（4）微生物的反应工程——涉及到微生物的生长动力学模型的建立，产物生成动力学模型的建立。

2.微生物发酵过程是一个典型的代谢控制发酵从微生物发酵的历史角度看，最早的微生物发酵是一个自然发酵过程，现代微生物工业通常是指微生物的代谢控制发酵？定义：是指利用生物的、物里的、化学的方法，人为的改变了微生物的生长代谢途径，使之合成、积累、分泌我们所需要的产品的过程。

以GA发酵为例，建树微生物代谢控制发酵的意义。

3.微生物发酵工业又是一个有别于化工过程的一个工业有以下几个特征：（1）反应条件温和通常由于微生物的生理特性，要求温度为30℃-40℃ pH值中性偏酸性——酵母、霉菌、放线菌等，pH值中性偏碱性——细菌的发酵（2）无菌发酵整个反应过程要求无菌：培养基无菌、空气无菌、补料和取样要求无菌操作、某些工程菌，其尾气也要求进行无菌处理。

大家好！今天，我很荣幸能在这里与大家共同探讨发酵饲料工艺技术。

发酵饲料作为一种新型饲料添加剂，在提高饲料利用率、降低养殖成本、改善动物肠道健康等方面具有显著优势。

下面，我将结合自己的工作经验，就发酵饲料工艺技术交流发言。

一、发酵饲料的定义及分类发酵饲料是指在微生物的作用下，将饲料原料中的营养成分转化为易于消化吸收的形式，同时产生具有生物活性的代谢产物。

根据发酵原料和发酵方式的不同，发酵饲料可分为以下几类：1. 发酵谷物饲料：如发酵玉米、发酵小麦、发酵豆粕等。

2. 发酵秸秆饲料：如发酵稻草、发酵玉米秸秆、发酵麦秸等。

3. 发酵动物粪便：如发酵猪粪、发酵牛粪、发酵鸡粪等。

4. 发酵微生物饲料：如发酵乳酸菌、发酵酵母、发酵芽孢杆菌等。

二、发酵饲料的优势1. 提高饲料利用率：发酵饲料中的微生物可以分解饲料中的抗营养因子，提高饲料的消化率和利用率。

2. 降低养殖成本：发酵饲料可以替代部分昂贵的饲料原料，降低养殖成本。

3. 改善动物肠道健康：发酵饲料中的有益微生物可以抑制有害菌的生长，维护肠道菌群平衡，提高动物免疫力。

4. 减少环境污染：发酵饲料可以降低动物粪便中的氨、硫化氢等有害气体的排放，减少环境污染。

三、发酵饲料工艺技术要点1. 发酵原料选择：选择优质的发酵原料是保证发酵饲料质量的关键。

应根据动物的种类、饲料的营养成分等因素，选择合适的发酵原料。

2. 发酵微生物选择：发酵微生物是发酵饲料的核心，应根据发酵原料的特点，选择具有较强发酵能力和优良发酵性能的微生物。

3. 发酵条件控制：发酵条件包括温度、湿度、pH值、氧气含量等。

合理的发酵条件可以保证发酵过程的顺利进行，提高发酵饲料的质量。

4. 发酵过程监控：发酵过程中应定期检测发酵原料的营养成分、发酵微生物数量、发酵产物等指标，确保发酵过程的稳定性和发酵饲料的质量。

5. 发酵产品后处理：发酵产品应进行后处理，如干燥、粉碎、混合等，以提高产品的稳定性和利用率。

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2教学内容：主要讲啤酒概述、啤酒酿造原料、麦芽制备、麦芽汁的制备、啤酒主发酵。

3重点和难点：啤酒、下面啤酒酵母和上面啤酒酵母的概念；啤酒酿造原料；主发酵的物质变化。

4教学方法：采用讲授式、启发式、问答式相结合的教学方法。

5教学手段：传统讲解。

6学时分配：理论2学时。

7教学进程：一、概述（一）啤酒及其种类1.定义由大麦和酒花制成的含有CO2的酒精饮料。

2.种类下面发酵啤酒（1）按生产方法和酵母种类分下面发酵啤酒营养啤酒(麦汁浓度2.5~5％)（2）按啤酒的原麦汁浓度分佐餐啤酒(麦汁浓度4~9％) 贮藏啤酒(麦汁浓度10~14％)高浓度啤酒(麦汁浓度13~22％)浅色啤酒（3）按啤酒的色泽分浓色啤酒黑色啤酒鲜啤酒（3）按啤酒是否杀菌分熟啤酒纯生啤酒（二）啤酒生产工艺过程1.制麦大麦→粗选→精选→ 浸麦→发芽→绿麦芽→烘干、除根↓成品麦芽2.糖化麦芽及辅料→粉碎→糊化、糖化→过滤→煮沸→冷却→冷麦汁↑ ↑水酒花3.发酵冷麦汁→主发酵→后发酵4.后处理及包装后发酵完的酒液需进行过滤，才能包装出售二、啤酒酿造原料（一）大麦（barley）1.大麦的形态大麦由胚、胚乳和皮层构成。