第四篇.典型发酵工程(过程篇)

发酵工程（西农生技复习）——望海1973整理第一章发酵工程概述发酵的现代概念：利用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或其代谢产物的过程统称为发酵。

发酵工程的概念：利用微生物或其他生物细胞，在特定的生物反应器内生产某种特定的产品的工业化生产过程和技术体系。

发酵工程反应过程的特点——与化学工程相比核心过程是生物学过程而非化学过程（系统性、间接控制性、非线性）条件温和、特别注重生产过程的无菌发酵工程：就是化学工程中各有关单元操作结合了微生物特性的一门学科。

与化学工程相比，发酵工程的特点是：1.常温常压反应2.原料无毒，很多发酵行业生产比较粗放3.遵循生物代谢规律4.较易生产复杂的高分子化合物5.发酵液下游提取常需预处理6.注重发酵过程染菌的防止7.育种是提高产量的重要途径发酵罐的分类按微生物生长代谢需要分类：分为好氧和厌氧二类按照发酵罐设备特点分类：分为机械搅拌通风发酵罐和非机械搅拌通风发酵罐按容积分类：实验室用（1～50L）中试用（50～5000L）生产用（5000L 以上）按微生物生长环境分类：悬浮生长发酵罐和支持生长发酵罐机械搅拌通气发酵罐1.通用型机械搅拌通气发酵罐为发酵工厂最常用的发酵罐，特点：由压空系统负责通气，机械搅拌系统机械搅拌。

缺点：能耗较大，机械剪切力较大，容易产生死角。

2.自吸式发酵罐空气靠叶轮带动发酵液高速流动或液体喷射形成的真空自行吸入，无需通风装置。

优点：传质效率高，能耗低；缺点：罐内为负压，机械剪切力大，应用范围有限。

分批发酵又称分批培养，是指将所有的物料（除空气、消沫剂、调节pH值的酸碱物外）一次性加入发酵罐，然后灭菌、接种、培养，最后将整个罐的内容物放出，进行产物回收。

清罐结束后，重新开始新的装料发酵的发酵方式分批发酵的特点：1.半封闭体系，非稳态过程2.发酵周期长，工作重复3.微生物体现典型生长曲线，生产效率没有最大化补料分批发酵补料分批发酵又称半连续培养或半连续发酵，是指在分批发酵过程的中后期，给发酵罐间歇或连续地补加某些成分的发酵方式。

工业发酵的类型与工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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（生物科技行业）生物工程概论论文之发酵工程发酵工程【前言】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。

发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品分离提纯等方面。

【正文】一、发酵工程的内容：发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物（主要是微生物）和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术①。

人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。

随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。

现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。

例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。

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。

现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。

从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。

其中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。

第二章发酵工程第一节发酵工程概况一、发酵和发酵工程1、什么是发酵（1）传统的发酵定义：发酵(fermentation)最初来自拉丁语“发泡”(fervere)，人们早期的认识，发酵是指酵母作用于果汁或谷物，进行酒精发酵产生CO2的现象，这个过程是酵母在无氧状态下的呼吸过程，是微生物获得能量的一种形式。

（2）现在定义：目前人们把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、或直接代谢产物或次级代谢产物的过程统称为发酵。

2、发酵工程（1）定义：它是一门将微生物学、生物化学和化学工程学的基本原理有机地结合起来，利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术。

由于它以培养微生物为主，所以又称微生物工程。

（2）分类：发酵工程分为：食品发酵工程和非食品发酵工程两大类。

食品发酵工程又叫酿造工业，如啤酒、白酒、黄酒、葡萄酒、酱油、食醋、酱、豆豉、腐乳。

这些产品成分复杂，对风味有较高的要求。

非食品发酵工程，如酒精、抗生素、柠檬酸、氨基酸、酶制剂、核苷酸、单细胞蛋白等。

这些产品成分单一，无风味要求。

二、发酵工程的发展历程1、天然发酵阶段19世纪前，人们对发酵的本质并不了解，但已经在利用自然发酵现象制成各种发酵产品，如酱油、米酒、面包、奶酪、啤酒、白酒等。

菌种是天然的，而非纯种培养，凭经验传授技术、带徒弟，产品质量不稳定，常常受到杂菌的污染而使人们感到困惑。

2、纯培养技术的建立1680年，发明了显微镜（270倍），人类历史上第一次看到了大量的活的微生物。

1859年，巴斯德证明了发酵原理，随后发明了低温杀菌法（巴氏杀菌），挽救了法国的葡萄酒。

1881年，柯赫建立了细菌纯粹培养技术，并获1905年的诺贝尔奖。

确立了单种微生物的分离和纯粹培养技术，使发酵技术从天然发酵转变为纯粹培养发酵，实现了第一次发酵技术进步（第一个转折期）。

从此，人类开始了人为地控制微生物的发酵过程，产品质量的稳定性得到大大地提高。

发酵工艺流程发酵是一种利用微生物作用将有机物质转化为有用产物的过程。

以下是一个典型的发酵工艺流程，包括了发酵前的准备工作和发酵过程中的各个步骤。

一、发酵前的准备工作1. 选取合适的微生物种类：根据发酵的目的和产物要求，选择适宜的微生物种类，如酵母菌、乳酸菌、酸奶菌等。

2. 培养和活化微生物：将选好的微生物菌株分别接入培养基中，进行预培养和活化步骤，使其进入生长期状态。

3. 准备发酵基质：根据所需产物的要求，选取合适的基质原料，并经过消毒、调配和配方设计，使其符合微生物的生长和代谢需求。

二、发酵过程1. 原料消毒和净化：对发酵基质中的原料进行必要的消毒处理，以杀灭潜在的有害微生物和细菌，确保发酵过程的安全。

2. 接种和培养：将活化后的微生物接入消毒过的发酵基质中，控制适当的温度、湿度和氧气供给，促进微生物的繁殖和生长。

3. 发酵温控：根据不同微生物的要求和所需产物的特性，控制发酵过程中的温度。

有些微生物需要较低的温度，如乳酸菌；而有些微生物则需要较高的温度，如酵母菌。

4. pH值控制：维持发酵体系的合适pH值，以达到最佳的微生物生长环境。

不同微生物对pH值的要求不同，需要进行相应的调控和监测。

5. 溶氧控制：提供适量的氧气供给，以满足微生物的氧气需求，促进其代谢活动。

同时，也需要注意溶氧过高可能对某些微生物产生抑制作用。

6. 发酵时间控制：根据微生物的生长特性和产物的生成速率，确定合适的发酵时间。

有些发酵过程可能需要数小时，而有些则需要数天甚至数周。

7. 产物分离和回收：待发酵过程完成后，采用合适的分离和提取方法将目标产物从发酵液中分离出来，并进行后续的处理和回收。

以上是一个典型的发酵工艺流程，具体的发酵过程和操作参数会因产品特性、微生物菌株以及设备条件等因素而有所不同。

发酵工艺的优化和控制对于提高产物质量和产量、降低能耗和生产成本具有重要意义，因此需要不断进行研究和改进。