第八章_发酵过程参数的检测及控制
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发酵工程教案(打印)第一章:发酵工程的概述1.1 发酵工程的定义发酵工程的概念发酵工程的组成1.2 发酵工程的应用领域食品工业制药工业生物化工1.3 发酵工程的发展历程传统发酵技术现代发酵工程技术第二章:发酵过程的微生物学基础2.1 发酵微生物的分类与特性细菌真菌放线菌2.2 发酵微生物的培养与筛选培养基的选择与制备微生物的分离与纯化2.3 发酵微生物的代谢调控微生物的生长曲线微生物的代谢途径第三章:发酵设备的类型与选择3.1 发酵设备的类型大型发酵罐生物反应器膜分离设备3.2 发酵设备的选择原则生产规模产品特性经济效益3.3 发酵设备的运行与维护设备的启动与停止设备的清洗与消毒设备的故障处理第四章:发酵过程的控制与管理4.1 发酵过程的控制参数温度pH值溶氧量营养物质4.2 发酵过程的控制技术自动控制系统反馈控制系统计算机控制系统4.3 发酵过程的管理与优化生产计划的制定发酵条件的优化生产过程的质量控制第五章:发酵工程的案例分析5.1 乳酸菌发酵工程案例酸奶的生产泡菜的制作5.2 酵母菌发酵工程案例啤酒的生产葡萄酒的制作5.3 放线菌发酵工程案例抗生素的生产维生素的生产第六章:发酵工程的安全与环保6.1 发酵工程的安全问题微生物的危害生物安全措施发酵罐的安全操作6.2 发酵过程中的污染控制污染的来源污染的检测与控制清洁生产技术6.3 发酵工程的环保问题废水处理废气处理固体废弃物处理第七章:发酵工程的产业化应用7.1 发酵工程在食品工业的应用面包酵母的生产乳酸菌的产业化7.2 发酵工程在制药工业的应用抗生素的产业化维生素的产业化7.3 发酵工程在其他领域的应用生物燃料的生产生物材料的产业化第八章:发酵工程的研发与创新8.1 发酵工程的新技术发展重组DNA技术基因工程技术合成生物学技术8.2 发酵工程的新设备开发高通量筛选设备生物反应器的设计自动化控制系统8.3 发酵工程的产业化挑战与机遇产业化过程中的问题产业化发展的趋势产业化政策的分析第九章:发酵工程的实例分析与评价9.1 发酵工程案例分析某乳酸菌产品的生产某抗生素的生产9.2 发酵工程项目的评价技术与经济评价环境与社会影响评价风险评价9.3 发酵工程的发展前景与建议行业发展趋势技术创新方向政策与支持措施第十章:发酵工程的实验操作10.1 发酵实验的基本操作菌种的制备与保藏发酵液的制备发酵过程的监控10.2 发酵实验的设计与优化实验设计方法发酵条件的优化实验结果的分析10.3 发酵实验的操作技能培养实验操作的安全规范实验设备的操作与维护实验数据的准确记录与处理重点和难点解析重点环节一:发酵微生物的分类与特性重点掌握不同类型发酵微生物的分类、特点及应用领域。
发酵过程中工艺参数的检测和控制引言发酵是许多生物过程中的重要步骤,广泛应用于食品工业、制药工业以及生物燃料生产等领域。
在发酵过程中,工艺参数的检测和控制对于保证产品质量和提高生产效率起着关键作用。
本文将介绍发酵过程中常见的工艺参数,以及如何通过检测和控制这些参数来优化发酵过程。
1. 温度的检测和控制温度是发酵过程中最基本也是最重要的工艺参数之一。
不同的微生物对温度的要求不同,因此在发酵过程中,需要准确地检测和控制温度以满足微生物的生长和代谢需求。
1.1 温度的检测方法常用的温度检测方法包括使用温度计、红外线测温仪以及温度传感器等。
温度计适用于小规模的发酵过程,能够直接测量液体中的温度。
红外线测温仪可以通过测量光谱的方式非接触地测量物体表面的温度,适用于大规模发酵过程中的温度检测。
温度传感器可以安装在发酵罐内,通过测量发酵液的温度来得到准确的温度数据。
1.2 温度的控制方法温度的控制可以通过调节加热或冷却系统来实现。
在小规模的发酵过程中,可以使用加热器和冷却器来控制温度。
温度传感器监测到的温度与设定的目标温度进行比较,然后通过调节加热器或冷却器的电流或气流来调整温度。
在大规模发酵过程中,还可以使用冷却水循环系统或蒸汽加热系统来控制温度。
2. pH值的检测和控制pH值是指溶液酸碱程度的指标,对于许多微生物的生长和代谢过程也起着重要作用。
在发酵过程中,pH值的检测和控制对于调节微生物的生长环境、抑制有害菌的生长以及促进产品产生等方面起着重要作用。
2.1 pH值的检测方法常用的pH值检测方法包括使用酸碱度试纸、玻璃电极pH计以及电化学传感器等。
酸碱度试纸是一种简单易用的检测方法,通过试纸的颜色变化来判断溶液的pH值范围。
玻璃电极pH计可以直接测量溶液的pH值,并给出精确的数值结果。
电化学传感器也可以被用于连续监测pH值的变化。
2.2 pH值的控制方法pH值的控制可以通过添加酸或碱来实现。
根据pH值的变化情况,通过自动控制系统来准确地调节加酸或加碱的量。
发酵工程知到章节测试答案智慧树2023年最新信阳农林学院第一章测试1.20世纪前,人类利用传统的微生物发酵过程来生产酒、醋、酱的过程属于发酵工业的()。
参考答案:原始天然发酵阶段2.发酵技术发展的第一转折时期是指()。
参考答案:纯培养技术3.发酵过程产生的二氧化碳可以对外排放。
()参考答案:错4.青霉素的工业化生产打破了以厌氧发酵为主的工艺,实现了深层通风培养的划时代飞跃。
()参考答案:对5.微生物药物是由微生物生命活动过程产生的低微浓度下具有生理活性的初级代谢产物及其衍生物。
()参考答案:错6.发酵工程由()三部分组成。
参考答案:下游工程;中游工程;上游工程7.根据微生物发酵操作方式的不同,将发酵方式分为()。
参考答案:分批发酵;连续发酵;补料分批发酵第二章测试1.下列属于次级代谢产物的是()。
参考答案:抗生素2.分批发酵时,产生菌生长周期分为三个时期:菌体生长期、产物合成期和()。
参考答案:菌体自溶期3.酶活性调节可通过改变代谢途径中一个或者几个关键酶的活性来调节代谢速度调节方式。
()参考答案:对4.协同反馈抑制指的是当某一终产物的合成需要两种前体时另一前体物的大量存在可能激活受终产物抑制的酶的活性。
()参考答案:错5.诱导酶是细胞为适应外来底物或其结构类似物而临时合成的一类酶。
()参考答案:对6.酶活性调节方式有()。
参考答案:前馈作用;同工酶调节;终产物抑制;补偿性激活7.反馈抑制有哪几种类型()。
参考答案:协同反馈抑制;累积反馈抑制;增效反馈抑制;顺序反馈抑制8.合成次级代谢产物的特征有()。
参考答案:次级代谢产物具有种特异性;次级代谢产物是菌体特定生长阶段的产物;次级代谢产物不少是结构相似的混合物9.次级代谢产物生物合成中的主要控制机制有()。
参考答案:反馈调节;酶合成的诱导调节;磷酸盐调节及其机制;菌体生长速率的调节10.微生物调节代谢的主要方式有酶合成的调节和酶活性的调节。
参考答案:对11.诱导作用的分子机制可用操纵子学说来解释。
发酵工艺过程,不同于化学反应过程,它既涉及生物细胞的生长、生理和繁殖等生命过程,又涉及生物细胞分泌的各种酶所催化的生化反应过程。
发酵工程是生物应用工程学科,是微生物学在工业生产领域的大规模应用,是化学工程在生物技术领域的延伸,是生物、化学和工程等学科的综合利用。
8.1发酵过程的主要控制参数1. 物理参数(1)温度(℃)直接影响发酵过程的酶反应速率,氧的溶解度和传递速率,菌体生长速率和合成速率。
(2)压力(Pa)影响发酵过程氧和CO2的溶解度,正压防止外界杂菌污染。
罐压一般控制在0.2×105~0.5×105 Pa。
(3)搅拌速度(r/min)搅拌器在发酵过程中的转动速度。
其大小影响发酵过程氧的传递速率,受醪液的流变学性质影响,还受发酵罐的容积限制(见下表)(4)搅拌功率(kW)搅拌器搅拌时所消耗的功率(kW/m3),在发酵过程中的转动速度。
其大小与液相体积氧传递系数有关。
(5)空气流量(m3空气/(m3发酵液·min))单位时间内单位体积发酵液里通入空气的体积,一般控制在0.5~1.0(m3空气/(m3发酵液·min))(6)粘度(Pa·s)细胞生长或细胞形态的一种标志,反映发酵罐中的菌丝分裂情况,表示菌体的浓度。
(7)浊度(%)反映应单细胞生长情况(8)料液流量(L/min)进料参数(6)粘度(Pa·s)细胞生长或细Array胞形态的一种标志,反映发酵罐中的菌丝分裂情况,表示菌体的浓度。
(7)浊度(%)反映应单细胞生长情况(8)料液流量(L/min)进料参数(3)溶解氧浓度(ppm或饱和度,%)溶解氧是好氧发酵的必备条件,是生化产能反应的最终电子受体,也是细胞及产物重要的组分。
通常用饱和百分度表示。
(4)氧化还原电位(mV)培养基的氧化还原电位是影响微生物生长及生化活性的因素之一。
在某些限氧发酵(如氨基酸),氧电极以不能精确使用,氧化还原电位参数控制较为理想。