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发酵工程第八章发酵设备与反应器(ppt)

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发酵工程8发酵工艺控制0910new

发酵工程8发酵工艺控制0910new
缺点 如果菌种不稳定，长期连续培养会引起菌种 退化，降低产量；长时间补料染菌时机大大增加。
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二、发酵条件的影响及其控制
• 常规的发酵条件有：罐温、搅拌转速、空气流量、 罐压、液位、补料、加糖、油或前体、通氨速率以 及补水(需要的话)等的设定和控制。
• 能表征过程性质的状参数有：pH、溶氧(DO)、溶 解CO2、氧化复原电位(rH)，尾气O2和CO2含量、 基质(如葡萄糖)或产物浓度、代谢中间体或前体浓 度、菌浓(以OD值或细胞干重DCW等代表)等。通 过直接状态参数还可以求得各种更有用的间接状态 参数。
CCr
CL
CCr: 临界溶氧浓度, 指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。
18
一般对于微生物： CCr＝1～25%饱和浓度 例：酵母 4.6×10-3 mmol.L-1, 1.8% 产黄青霉 2.2×10-2 mmol.L-1, 8.8%
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问题：一般微生物的临界溶氧浓度很小，是不是发酵过程中 氧很容易满足。
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3、温度影响发酵液的物理性质
温度影响基质溶解度，间接影响微生物的生物合 成。氧在发酵液中的溶解度也影响菌对某些基质 的分解吸收。 因此对发酵过程中的温度要严格控制。
40
〔三〕温度的控制 1、最适温度的选择
1〕根据菌种及生长阶段选择 微生物种类不同，所具有的酶系及其性质不同，所要 求的温度范围也不同。 如黑曲霉生长温度为37℃， 谷氨酸产生菌棒状杆菌的生长温度为30～32 ℃ ， 青霉菌生长温度为30 ℃ 。
前期大于临溶氧浓度，中后期满足产物的形成。
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3、发酵过程中溶氧浓度监控的意义 1〕考察工艺控制是否满足要求 2〕其它异常情况的表征 染菌、噬菌体、设备和操作故障 3〕间接控制的措施

发酵工程制药ppt课件

发酵工程制药ppt课件
避光、缺少营养）； 尽可能采用多种不同的手段保藏同一菌株。
48
菌种保藏的常用方法
斜面低温保藏法 石蜡油封存法 砂土管保藏法 麸皮保藏法 甘油悬液保藏法 冷冻真空干燥保藏法 液氮超低温保藏法 宿主保藏法
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方法名称 斜面低温保藏法 石蜡油封存法
砂土管保藏法
麸皮保藏法 甘油悬液保藏法 冷冻真空干燥保藏法
自然选育 诱变育种 杂交育种 原生质体融合 基因工程
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从自然界中获得新菌种
土壤、空气、动植物等，严重污染的水域，极端 环境等
基本程序：
采样→预处理→富集培养→筛选→鉴定→野生型
菌株
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诱变育种
物理或化学方法诱发突变。 物理诱变剂：紫外线、X-射线、γ-射线等 化学诱变剂：氮芥、亚硝酸、5-氟尿嘧啶等
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第三节 发酵方式
（一）分批培养 （二）连续培养 （三）其它培养方法
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（一）分批培养
•1、分批培养的定义 •2、分批培养的生长过程 •3、分批培养过程中影响细胞生长的因素
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分批培养的设备要求较少 操作也较简单
工业微生物生产中经常采用
1、分批培养的定 义
• 分批培养是一种间 歇式的培养方法，
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真菌之其它
牛肝菌属：含有人体必需的8种氨基酸，还含有腺膘呤、 胆碱和腐胺等生物碱。
灵芝属：灵芝多糖、灵芝多肽、三萜类、16种氨基酸(其 中含有七种人体必需氨基酸)、蛋白质、甾类、甘露醇、 香豆精苷、生物碱、有机酸（主含延胡索酸），以及微量 元素Ge、P、Fe、Ca、Mn、Zn等。
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发酵菌种的选育要求
饲料工业（单细胞蛋白） (Antibiotics…)

高中生物新人教版选择性必修3发酵工程及其应用课件(29张)

高中生物新人教版选择性必修3发酵工程及其应用课件(29张)

2．下列对发酵罐内发酵的相关叙述，不正确的是 ( ) A．该过程是发酵工程的中心环节 B．应随时检测培养液中微生物的种类、产物浓度等 C．要严格控制温度、pH 和溶解氧等发酵条件 D．要及时添加必需的营养成分 答案：B
[归纳提升] 影响发酵过程的因素 (1)温度 ①温度影响酶活性。在最适温度范围内，随着温度的升高，菌 体生长和代谢加快，发酵反应的速率加快。当超过最适温度范 围以后，随着温度的升高，酶很快失活，菌体衰老，发酵周期 缩短，产量降低。 ②温度影响生物合成的途径。例如：金色链霉菌在 30 ℃以下 时，合成金霉素的能力较强，当温度超过 35 ℃时，则只合成 四环素而不合成金霉素。
(3)溶解氧 氧的供应对需氧发酵来说，是一个关键因素。必须向发酵液中 连续补充大量的氧，并要不断地进行搅拌，这样可以提高氧在 发酵液中的溶解度。 (4)泡沫 ①通气搅拌、微生物的代谢过程及培养基中某些成分的分解等， 都有可能产生泡沫。 ②过多的持久性泡沫对发酵是不利的。因为泡沫会占据发酵罐 的容积，影响通气和搅拌的正常进行，甚至导致代谢异常。
时还通过摩擦产生了热能。
答案：D
3．有关谷氨酸发酵的叙述中正确的是
()
A．发酵中要不断通入空气
B．培养条件不当将不能得到产品
C．搅拌的唯一目的是使空气成为小泡
D．冷却水可使酶活性下降 解析：进行谷氨酸发酵的菌种是异养需氧型微生物，所以要在
培养过程中不断通入空气，但是必须通入的是无菌空气，普通
空气容易造成杂菌污染。搅拌不但使空气成为小气泡以增加培
(2)由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸，谷氨酸经过一系列处
理就能制成味精
(√)
(3)食品工业中经常用到的酶制剂都是通过发酵工程生产的 (×)

发酵工程

发酵工程

四、生物反应器的设计与放大
1、搅拌式生物反应器的结构特征

搅拌器
搅拌产生的流动类型：
径向流：又称原生流，为流体的圆周运动 轴向流：又称次生流，径向流在挡板作用下而产生的流动
径向流的圆周运动对流体混合和传质作用较小；轴向流的混合传质效果更大
径向流动速度与搅拌器转速成正比；轴向流动速度则与转速平方成正比 搅拌速度提高时，以产生轴向流动为主的桨形有利于流动速度的加快；产生的混合
1.2 V1m 0.8 0.6 V m /2 0.4 0.2 0
0 K
m
0.2 0 200 400
V
V
S
600
800
1000
0
K
m
200
400
S
600
800
1000
m ax
S Ks S
v v m ax
S Ks S
5、产物形成动力学的基本概念
P P
P
X
X
X

一类发酵
二类发酵
三类发酵
X S（底物） ─→ X（菌体） ＋ P（产物）+维持
物料衡算：
ds dt

d s1 dt

ds2 dt

d s3 dt


YX
s


YP
s
m
m: 维持消耗系数 YX/s: 细胞对基质的理论得率系数 YP/s: 产物对基质的理论得率系数
7、发酵工程动力学研究方法
数学模型法
用数学来表示反应过程中各变量之间的关系
几何相似
流体力学相似 热力学相似
质量(浓度)相似

发酵工程及其应用-高二生物课件(人教版2019选择性必修3)

发酵工程及其应用-高二生物课件(人教版2019选择性必修3)

常见微生物肥料：根瘤菌肥、固氮菌肥
发酵工程
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02 发酵工程的应用
在农牧业上的应用
2、生产微生物农药
利用微生物或其代谢物来繁殖病虫害。
微生物或代谢产物 苏云金杆菌 白僵菌
一种放线菌产生的抗生素（井冈霉素）
防治病虫害种类 80多种农林害虫 玉米螟、松毛虫
水稻枯纹病
微生物农药作为生物防治 的重要手段。
存在风险。在生产燃料乙醇时，为了规避这一风险，应该使用陈化粮食(如陈化 的稻谷等)或者非粮食生物材料(如秸秆等)。使用陈化粮食来生产燃料乙醇，还有利 于防止问题粮食流入市场。
四 复习与提高（P30）
1.某化工厂为了处理排出污水中的一种有害的、 难以降解的有机化合物A，其研究团队用化合物 A、磷酸盐、镁盐和微量元素等配制了培养基， 成功地筛选出能高效降解化合物A的细菌(目的 菌)。实验的主要步骤如下图所示，请分析回答 问题。
2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？
要对温度、pH和溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其 适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必需的营养组分。
发酵工程
6
01 发酵工程的基本环节
思考·讨论
3.在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？
发酵工程与现代工程技术相结合，或直接用微生物反应器，进行大 规模发酵生产。可以主要是连续培养；电脑控制实行高度的自动化； 采用基因重组菌生产，可以加压生产等。
三 练习与应用
二、拓展应用
1.在青霉素的发酵生产过程中，人们遇到了两个问题。请你运用所学知识或查阅资 料，并发挥想象力，提出解决这些问题的思路。 (1)青霉素发酵是高耗氧过程，如何能够保证在发酵过程中给微生物持续高效地供氧 呢？(提示:血红蛋白具有携带O2的能力)

发酵工程

发酵工程

第一章绪论发酵工程:指在最适发酵条件下,在发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的技术。

发酵工程包括代谢工程和发酵工艺两个主要内容。

发酵工程的四个转折点：①天然发酵时代（1000－4000年前）②纯培养时期（第一个转折点，1680年－1932年）③通气搅拌技术时期（第二个转折点，第二次世界大战时期）④代谢控制发酵技术（第三个转折点，1956年氨基酸发酵）⑤现代生物技术时期（第四个转折点）基本问题:过程放大和优化。

第二章工业微生物菌种的来源工业化生产菌种的要求？答：①能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物；②菌种改造的可操作性强；③遗传性相对稳定；④不易感染它种微生物或噬菌体；⑤产生菌及其产物的毒性必须考虑；⑥生产特性要符合工艺要求。

从自然界中分离出发菌株的环节：土样的采取→预处理→培养→菌落的选择→产品的鉴定出发菌株的分离方法：①定向培养:采用特定的有利于目的微生物富集的条件，进行培养，一般从底物、 pH、培养时间、培养温度等方面考虑；②当不可以采用定向培养时，则设计一个分类学中分离的方法；③不能提供任何有助于筛选产生菌的信息时，通过随机分离的办法。

第三章发酵培养基发酵培养基与微生物培养基的不同之处？答：发酵培养基除了满足菌体的生长外还必须促进产物的形成。

①培养基能够满足产物最经济的合成；②发酵后所形成的副产物少；③原料来丰富，价格低，性能稳定，便于储藏。

wk_ad_begin({pid : 21});wk_ad_after(21, function(){$('.ad-hidden').hide();}, function(){$('.ad-hidden').show();});④具有满足工艺要求，如不影响通气、提取、纯化等。

培养基按其组成物质的纯度、状态、用途可分为三大类型：①按纯度分：合成培养基、天然培养基。

②按状态分：固体培养基、半固体培养基、液体培养基。

发酵工程余龙江版发酵经济学课件

ຫໍສະໝຸດ 26市场经济信息分析及管理技术
▪ 及时了解原材料和产品的市场行情，并收集、分析国
内外的有关经济信息，预测今后的变化趋势，及早做 好应变的准备。
▪ 为了增加对原材料变动的应变能力，需有能吃其他代
用原料的备用菌种或者为同一生产株筛选好几个培养 基配方，以便按照市场的供应情况，随时更换菌种或 配方。
▪ 在新产品的开发方面，要根据国民经济发展规划，并
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4、单位产品的能耗
• 生产每吨产品所消耗的水电汽的总 消耗量。
35
▪ 设备可获得的最大通气能力(传质); ▪ 冷却能力(传热);
▪ 制造技术水平和运输安装等问题
▪ 超大型罐的设计力求减少设备投资费和操作费，致力
于提高传氧效率且结构简单。
▪ 装置的使用寿命直接影响着折旧费的大小 。 ▪ 在筹建或扩建一个发酵工厂时，除了应慎重考虑设备
的放大方案、市场需求和原料来源等因素外，还应注 意水、电、汽的配套或供应问题。
的重要指标。
▪ 对于同一种发酵产品，提取工艺不同时，
其技术经济指标的差异很大 。
24
发酵规模的成本分析
▪ 从理论上说，规模越大越经济。 ▪ 规模大小与成本的关系可用下列经验式：
n—规模系数(啤酒: n=0.6; SCP: n=0.7~0.8)
25
发酵规模(续)
▪ 具体确定规模时, 还要考虑以下节约性因素：
可减少物料的损失，降低废水处理的开支。
4
发酵产品成本的主要组成
总成本费用=生产成本+销售费用+管理费用+财务费用 +销售税金及附加
▪ 原材料 ▪ 公用设施(动力费、污水处理费)；
▪ 工资及管理费； ▪ 固定资产折旧费； ▪ 销售费用； ▪ 其它费用。

发酵工程简介(共17张PPT)

利用基因工程、细胞工程的方法构建工程细胞或工程菌。 如果在青霉素生产过程中污染了杂菌，这些杂菌则会分泌青霉素酶，将合成的青霉素分解掉。 豆饼水解液、玉米浆中的水
如：通过青霉发酵能生产青霉素。 有了用于生产的充足的菌体，在接种时要注意什么事项呢？
利用基因工程、细胞工程的方法构建工程细胞或工程菌。 发酵产物主要在菌体生长的稳定期产生。 发酵工程能生产各种食品添加剂。
二、发酵工程概念
▪ 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中 的一种新技术。
三、发酵工程的内容
▪ 发酵工程的内容包括了以下的基本步骤：
1. 菌种的选育 有了用于生产的充足的菌体，在接种时要注意什么事项呢？
20世纪80年代中期全世界的单细胞蛋白年产量已达2. 例如：通过发酵可获得大量的微生物菌体——单细胞蛋白。2.培Biblioteka 基的配置1.培养基配置的原则：
1. 根据不同的菌种，选择不同的材料配制培养基。
▪ 配制的培养基应满足微生物在碳源、氮源长因子、水、无机盐 等方面的营养要求，并为微生物提供适宜的PH。
2. 培养基的营养要协调，以利于产物的合成。 3. 培养基在满足微生物的营养需求的基础上应尽量降低生产
成本，以得到更高的经济效益。
培养基在满足微生物的营养需求的基础上应尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益。
6. 分离提纯
1.菌种的选育
1.选育的方法：
1) 从自然界中先分离出相应的菌种；
2) 利用诱变筛选出符合生产要求的优良菌种 ；
3) 利用基因工程、细胞工程的方法构建工程细胞或工 程菌。
2.举例：
▪ 可将人工合成的人的胰岛素基因与大肠杆菌的质粒结 合，形成重组DNA，再把重组DNA导入大肠杆菌细胞 内形成工程菌。通过筛选则可培养出能生产人的胰岛 素的菌种。

发酵工程


�
第一节 发酵工程概况
一,发酵生产类型
1.微生物菌体发酵(酵母,单细胞蛋白, 微生物菌体发酵(酵母,单细胞蛋白, 微生物菌体发酵 药用真菌,杀虫剂等); 药用真菌,杀虫剂等); 2.微生物酶发酵(淀粉酶,糖化酶,氨基 微生物酶发酵(淀粉酶,糖化酶, 微生物酶发酵 酰化酶,青霉素酰化酶等); 酰化酶,青霉素酰化酶等); 3.微生物代谢产物发酵(初级代谢产物, 微生物代谢产物发酵(初级代谢产物, 微生物代谢产物发酵 次级代谢产物); 次级代谢产物);
初级代谢产物和次级代谢产物
在菌体对数生长期所产生的产物, 在菌体对数生长期所产生的产物,如 氨基酸,核苷酸,蛋白质,核酸,糖类等, 氨基酸,核苷酸,蛋白质,核酸,糖类等, 是菌体生长繁殖所必需的, 是菌体生长繁殖所必需的,这些产物叫做 初级代谢产物. 初级代谢产物. 在菌体生长静止期, 在菌体生长静止期,某些菌体能合成 一些具有特定功能的产物,如抗生素, 一些具有特定功能的产物,如抗生素,生 物碱,植物生长因子等, 物碱,植物生长因子等,这些产物与菌体 的生长繁殖无明显关系, 的生长繁殖无明显关系,叫做次级代谢产 物.
2,发酵工艺控制 ,
发酵过程中,为了能对生产过程进行控制, 发酵过程中,为了能对生产过程进行控制, 需要对有关工艺参数进行定期取样测定或进行 连续测量.对发酵影响较大的参数有: 连续测量.对发酵影响较大的参数有: (1)温度,影响酶活性,改变菌体代谢方向. )温度,影响酶活性,改变菌体代谢方向. (2)pH值,影响酶活性,影响细胞膜的通透性. ) 值 影响酶活性,影响细胞膜的通透性. (3)溶解氧浓度. )溶解氧浓度.
4,下游处理 ,
发酵结束后, 发酵结束后,要对发酵液和生物细胞进行分 离和提纯精制,将发酵产物制成合乎要求的产品. 离和提纯精制,将发酵产物制成合乎要求的产品.

发酵工艺与设备PPT教案


教学安排
3月5日
第一章 绪论 §1 生物工程的发展简史 §2 生物工程设备的应用
2
1
3 月 8，15 日 第二章 生物反应器设计基础 §1 生物反应器的化学计量基础 §2 生物反应器的生物学基础
4
3 月 19 日 教学实践: 参观各类发酵设备 地点：生环实验室
2
3 3 月 22-4 月 2 日 第三章 通风发酵设备
王树青、元英进编著，《生化过程自动化 技术》，化学工业出版社，1999年第一版。
黎润钟主编，《发酵工厂设备》，中国轻 工业出版社，1991年9月第一版
第一章 绪论
第一章 绪 论
第一节 发酵工业历史、现状及发展方向 第二节 发酵工业的基本概念 第三节 发酵过程的组成部分及设备 第四节 发酵工业的应用
现代生物技术时期是以分于生物学的理论 为先导，基因工程的技术开始能作为生物 技术新产品的一种开发手段或关键技术后 算起的。
第一章 绪论
五、生物技术建立及对生物工程 的影响
细胞融合技术、基因工程技术等生物技术发展，
打破了生物种间障碍，能定向地制造出新的有用
的微生物；
将动、植物或某些微生物特有产物的控制基因植 入细胞中，快速经济地大量生产这些产物；
原料来源广泛。 发酵过程是通过生物体的自动调节方式来
完成的，反应的专一性强，因而可以得到 较为单—的代谢产物。
三、发酵的特点
由于生物体本身所具有的反应机制，能够专一性地和高度 选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位地氧化、 还原等化学转化反应，也可以产生比较复杂的高分子化合 物。
发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。维持无菌条件是 发酵成败的关键。
第一章 绪论
第一节 发酵工业的历史和现状
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