5.发酵过程的控制[126页]

发酵工程发酵过程控制1. 引言发酵工程是利用微生物的生理代谢过程来生产有机化合物的一种工程技术。

而发酵过程控制则是在发酵工程中对发酵过程进行调控和监控，以确保发酵过程能够稳定进行，并获得高产率和良好的产品质量。

发酵过程控制通过对微生物与培养基、发酵设备和操作条件等方面进行控制，研究微生物的生长规律和代谢产物的生成规律，实现对发酵过程的调控，以实现最佳的发酵效果。

本文将介绍发酵工程发酵过程控制的主要内容和方法。

2. 发酵过程控制的目标发酵过程控制的主要目标是实现以下几个方面的调控：1.生物量的控制：调控微生物的生长速率和生物量，使其在适宜的培养基和环境条件下获得最佳生长，提高产酶或产物的产量；2.代谢产物的控制：调控微生物代谢过程中的关键反应步骤，实现选择性产物的生成，并提高产量；3.溶氧的控制：调控发酵过程中的溶氧浓度，提高氧传递效率，防止氧的限制性产物的堆积；4.pH的控制：调控发酵过程中的pH值，维持合适的酸碱环境，促进微生物的生长和代谢；5.温度的控制：调控发酵过程中的温度，提供适宜的环境条件，促进微生物的生长和代谢。

3. 发酵过程控制的方法发酵过程控制主要采用以下几种方法：3.1 反馈控制反馈控制是一种基于对发酵过程变量的测量和反馈，通过调节控制器输出量，实现对发酵过程的调控。

常见的反馈控制方法包括：•温度控制：通过测量发酵容器内的温度，控制加热或降温设备的输出，以维持适宜的温度；•pH控制：通过测量发酵液的pH值，控制酸碱调节器的输出，以维持适宜的酸碱环境；•溶氧控制：通过测量发酵液中的溶氧浓度，控制气体供应设备的输出，以维持适宜的溶氧浓度。

3.2 前馈控制前馈控制是一种基于对发酵过程中外部输入变量的预测，通过调节控制器输出量，实现对发酵过程的调控。

常见的前馈控制方法包括：•溶氧前馈控制：根据发酵微生物对溶氧需求的特性，通过对气体供应设备输出的调节，提前调整溶氧浓度，以满足微生物的需求；•pH前馈控制：根据发酵产物对酸碱环境的敏感性，通过对酸碱调节器输出的调节，提前调整pH值，以维持合适的酸碱环境。

发酵的操作规程发酵是一种利用微生物代谢产物进行食品加工、改变食品性质的传统技术。

下面是发酵的操作规程。

一、发酵前准备1. 确定所要制作的食品种类和所使用的微生物菌种。

2. 准备好所需的原材料，包括主要原料和辅助原料。

3. 准备好所需要的设备和器皿，包括发酵罐、发酵器、温度计、PH计等。

4. 对发酵设备进行清洗消毒，确保无细菌和微生物残留。

5. 对所需的原材料进行清洗处理，除去杂质和有害物质。

二、制作发酵基质1. 根据所选用的原料制作发酵基质，一般包括水、面粉、糖、盐等。

2. 按照一定的比例将原料混合均匀，加入适量的水进行搅拌，直到形成较为稠密的糊状物。

3. 将制作好的发酵基质放置在发酵罐中，盖上盖子，进行静置。

三、接种微生物菌种1. 根据所选用的微生物菌种进行培养，保证菌种活性和纯度。

2. 取适量的培养菌种，加入发酵基质中，进行均匀的混合。

3. 注意保持发酵基质的温度和PH值，确保菌种得到良好的生长环境。

四、发酵过程控制1. 控制发酵温度，一般根据菌种的适宜生长温度进行调节，保持在适宜的范围内。

2. 控制发酵时间，根据所制作食品的要求和菌种的生长特性，确定合适的发酵时间。

3. 监测发酵过程中的PH值和酸碱度，保持在适宜的范围内。

4. 监测发酵过程中的氧气含量，及时补充新鲜空气，保证菌种的氧气供应。

5. 定期对发酵过程进行观察和抽样检测，判断发酵的进程和品质。

五、完成发酵1. 根据发酵的需要和所制作食品的要求，确定发酵时间并进行定时监测。

2. 当发酵时间结束后，停止继续添加发酵基质或菌种，即可完成发酵过程。

3. 停止发酵后，对发酵食品进行冷却处理，降低食品的温度。

4. 对发酵食品进行质量检测，包括外观、口感、气味等方面的评估。

5. 根据发酵食品的要求和市场需求，进行进一步的加工和包装。

六、清洁消毒1. 发酵过程结束后，对使用的设备和器皿进行彻底的清洗。

2. 使用合适的清洁剂和消毒剂进行清洗和消毒。

发酵工艺过程控制发酵工艺过程控制是指在发酵过程中，通过合理控制发酵的条件和参数，使发酵过程达到预期的目标，达到最佳的产品质量和产量。

发酵工艺过程控制包括发酵条件的选择、发酵参数的控制和数据采集、分析等内容。

下面将详细介绍发酵工艺过程控制的一些关键点。

首先，在发酵工艺过程控制中，发酵条件的选择非常重要。

发酵条件包括温度、pH值、氧气供应和搅拌速度等。

不同的微生物和发酵产物有其适宜的发酵条件。

一般来说，温度是一个非常关键的参数。

适宜的温度可以提高微生物的生长速率和代谢活性，从而提高产物的产量和质量。

同时，pH值也会影响微生物的生长和代谢。

合适的pH值可以提供一个适宜的酶活性和物质转运环境。

氧气供应和搅拌速度对于需要氧气的微生物来说非常重要。

合适的氧气供应和搅拌速度可以提高微生物的通气效果和溶氧量，从而提高产量和代谢产物的选择性。

其次，在发酵工艺过程控制中，对发酵参数的控制和数据采集、分析也是至关重要的。

发酵参数包括微生物的接种量、培养基成分比例、培养基的初始pH值等。

合理的微生物接种量和培养基成分比例可以提高产物的产量和质量。

同时，初始pH值的控制可以提供一个合适的环境供微生物生长和代谢。

在发酵过程中，需要对各个参数进行实时的数据采集和分析，以便及时调整和优化发酵条件。

通过数据采集和分析，可以有效地监测发酵过程的进展，及时发现并解决问题，从而提高发酵工艺的稳定性和可控性。

另外，在发酵工艺过程控制中，发酵的时间也是需要考虑的一个因素。

发酵的时间过短可能导致微生物的生长和代谢不完全，从而影响产物的产量和质量；发酵的时间过长则可能导致微生物的过度生长和细胞死亡，影响发酵过程的稳定性和可控性。

因此，需要通过实验和经验来确定合适的发酵时间，以达到最佳的产物质量和产量。

综上所述，发酵工艺过程控制是一个非常重要的领域。

通过合理选择发酵条件和控制发酵参数，以及进行数据采集和分析，可以实现对发酵过程的有效控制，提高产品的产量和质量。

发酵过程的工艺控制发酵是一种利用微生物（如酵母、乳酸菌等）对物质进行转化以产生有用产物的过程。

在食品、饮料、药物和能源产业中，酵母发酵被广泛应用于生产酒精、面包、酸奶和生物燃料等产品。

在发酵过程中，工艺控制是至关重要的，它可以确保发酵过程的高效进行，并优化产物的质量和产量。

在发酵过程的工艺控制中，有几个关键方面需要考虑和管理。

首先是基质含量和组成的优化。

发酵基质是提供微生物生长和代谢所需的营养物质的载体。

通过合理的基质设计，可以最大限度地提高发酵效率和产物产量。

例如，在酿酒发酵中，酵母对葡萄糖的利用效率通常较高，因此应该控制葡萄糖的浓度，以避免过高或过低的浓度对发酵效果的影响。

其次是发酵过程的温度控制。

温度是影响微生物生长和代谢的最重要因素之一、不同的微生物对温度的要求不同，因此需要根据所采用的微生物菌株来控制发酵过程的温度。

通常情况下，发酵反应的最佳温度需要通过试验确定，以确保微生物能够在最适宜的温度下生长和活性表现。

此外，溶氧浓度的控制也是发酵过程中的重要环节。

微生物在进行发酵代谢时需要氧气作为底物，以促进细胞生长和代谢产物的形成。

因此，在发酵过程中需要保持合适的氧气供给，以防止微生物活性和产物产量的降低。

这可以通过控制搅拌速度、气泡量和气体通量等方式来实现。

此外，pH值的控制也是发酵过程中的重要方面。

微生物对酸碱度的敏感程度各不相同，因此需要根据所采用的微生物菌株来优化发酵过程的pH控制。

通常情况下，维持中性到微酸性的pH值范围对于大多数微生物来说是最适合的。

最后，发酵过程的时间控制也需要加以考虑。

不同的微生物菌株对于发酵反应的时间要求不同，因此需要根据所采用的菌株和产品要求来确定发酵时间。

过长的发酵时间可能会导致产物的质量下降，而过短的发酵时间则可能无法实现所需要的产物产量。

总之，发酵过程的工艺控制是确保发酵反应高效进行的关键要素。

通过优化基质含量和组成、温度控制、溶氧浓度控制、pH值控制和时间控制等方面，可以最大限度地提高发酵效率和产物产量，从而获得高质量的发酵产品。

发酵工艺控制操作要点及操作技能发酵是一种将有机物质转化为更有益于人类的物质的过程，广泛应用于食品和药品行业。

为了达到最佳的发酵效果，正确的控制和操作是至关重要的。

本文将介绍发酵工艺控制的要点和操作技能，以帮助人们更好地掌握这一关键工艺。

一、发酵工艺控制要点1. 温度控制发酵过程中，温度的变化对微生物的生长和代谢非常重要。

因此，保持适宜的发酵温度十分关键。

在控制温度时，需要根据不同的发酵物质和微生物的要求进行调整。

一般来说，温度要坚持在合适的范围内，过高或过低都会对发酵产物的质量产生负面影响。

2. pH值的控制pH值是发酵过程中影响微生物生长和代谢的重要因素之一。

不同的微生物对于pH值有不同的适应范围。

一般来说，保持适当的pH值可以促进有益菌的生长，抑制有害菌的繁殖。

在发酵过程中，通过调节发酵液的酸碱度来控制pH值。

3. 氧气供应某些微生物在发酵过程中需要充足的氧气供应，而另一些微生物则对氧气敏感。

因此，正确控制氧气供应对于发酵效果至关重要。

一般来说，发酵过程中需要保持适度的通气条件，并且可以通过控制氧气的流速和浓度来满足微生物的需求。

4. 发酵液搅拌搅拌是发酵过程中常用的操作方式之一。

通过搅拌，可以使发酵液充分接触到氧气，促进微生物的生长和代谢。

搅拌还可以均匀分布微生物和营养物质，提高发酵效果。

在进行发酵搅拌时，需要注意搅拌速度和时间的控制，以避免对微生物产生不利影响。

5. 营养物质的添加发酵过程中，营养物质的添加可以提供微生物所需的营养来源，促进微生物的繁殖和代谢。

根据发酵物质的需求和微生物的特点，合理选择并添加适当的营养物质，可以提高发酵效率和产物的质量。

二、发酵操作技能1. 先熟悉发酵工艺流程和操作规程，了解发酵物质和微生物的特性和要求。

2. 在开始发酵前，确保所有操作设备和容器都是清洁和消毒的，以避免杂质对发酵产物的污染。

3. 严格控制发酵过程中的温度，根据不同的发酵物质和微生物的需求设定合适的温度范围。

发酵操作规程一、引言发酵是一种生物技术，用于转化有机物质为有用产物。

在食品加工、酿酒、酸奶等行业中，发酵是一个重要的步骤。

为了确保发酵的效果和安全性，需要遵循一些操作规程。

本文将介绍发酵操作规程，包括发酵前的准备工作、发酵过程中的控制和监测，以及发酵后的处理措施。

二、发酵前的准备工作1. 确定发酵的目标和产物：在开始发酵前，需要明确发酵的目的和预期产物，以便进行后续的操作和监测。

2. 选择发酵菌种：不同的产物需要不同的发酵菌种，根据目标产物的要求选择合适的菌种，并进行培养和增殖。

3. 准备发酵基质：- 根据菌种的生长需要，选择合适的基质，如麦芽、淀粉等。

- 对基质进行适当的处理，如研磨、消毒等，以保证基质的质量和卫生。

- 按照配方准确称量和混合基质的组分。

4. 准备发酵容器：- 选择合适的发酵容器，如发酵罐、培养皿等，并进行清洗和消毒。

- 确保容器的密封性和通气性，以便控制发酵过程中的气体交换。

5. 准备发酵环境：- 根据菌种的需求，调节适宜的温度、湿度和酸碱度等环境条件。

- 保持发酵环境的清洁和卫生，以防止有害微生物的污染。

三、发酵过程的控制和监测1. 控制发酵条件：- 在发酵过程中，根据菌种的需求，控制恰当的温度、湿度和pH值等条件，以促进菌种的生长和代谢。

- 定期检查和调整发酵环境，确保环境条件的稳定性。

2. 监测发酵进程：- 定期取样并测量关键参数，如菌种数量、产物浓度、酸碱度等，以了解发酵进程的变化。

- 根据监测结果，及时调整操作参数，以确保发酵的顺利进行。

3. 防止污染：- 严格控制发酵容器和设备的卫生状况，定期清洗和消毒。

- 在操作过程中，避免外界的污染，如杂菌、灰尘等。

- 采取适当的防护措施，如穿戴干净的工作服、戴口罩等，以防止人员对发酵过程的污染。

四、发酵后的处理措施1. 停止发酵：- 在达到预期产物或发酵结束的时候，停止提供发酵菌种所需要的营养物质和环境条件。

- 停止搅拌或通气等操作，以防止污染和产物的破坏。

发酵工程第九章发酵过程控制发酵工程是一门应用生物学、微生物学、化学等知识与技术的交叉学科，通过对微生物在发酵过程中的代谢特点和运行规律的深入研究，从而探索在发酵生产过程中如何控制微生物的生长、代谢及产物的合成，以提高发酵产物的产量和质量。

发酵过程控制是发酵工程的核心内容，也是实现发酵过程优化的关键。

发酵过程控制主要包括微生物培养条件的优化、发酵参数的监控和调控等。

微生物培养条件的优化是指通过合理调控发酵基质、发酵条件和发酵设备等因素，为微生物提供适宜的生长和代谢环境，以达到提高产酶产物的目的。

其中，发酵基质的优化包括选用适宜的碳源、氮源、无机盐和微量元素等，以满足微生物的营养需求；发酵条件的优化包括控制培养温度、pH值、溶氧度、搅拌速度、通气量等，以提供适宜的生长环境；发酵设备的优化包括选择合适的发酵罐类型和规格，保证良好的混合效果和传质性能。

发酵参数的监控和调控是实现发酵过程可控性的重要手段。

其中，监控发酵参数主要通过测定和分析微生物生长曲线、代谢产物浓度、培养液的理化指标等来了解发酵过程的动态变化，并及时调整发酵条件；调控发酵参数主要通过采用在线控制与传感技术，实时监测并自动调节温度、pH 值、溶氧度、搅拌速度、通气量等关键参数，以实现发酵过程的自动化和精确控制。

发酵过程控制的目标是在保证微生物生长和代谢的基础上，提高发酵产物的产量和质量，实现发酵过程的高效、稳定和可控。

为此，需要通过对发酵过程的深入研究和优化设计，建立合理的发酵工艺和控制策略。

在发酵过程中，应用传统的经验法和现代的控制理论相结合，根据不同微生物和不同发酵产物的特点，制定相应的控制策略。

例如，对于需氧发酵的菌种，应充分考虑氧的供应情况，控制溶氧度在合适的范围内；对于需酸性环境的菌种，应合理调控pH值，维持在适宜的范围内；对于同时产生多种代谢产物的菌种，应选择合适的反馈控制方法，控制各种产物的生成量。

此外，还应考虑发酵过程的反应动力学和传输过程等因素对控制的影响。