发酵工程与设备第一章绪论PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
发酵工程可分为上游工程、中游工程和下游工程。
二、发酵工业的特点
优点
缺点
1.产物结构复杂性和特异性：
1.副产物多，分离精制困难
手性或光学活性
2.反应速度慢
2. 过程安全性：水相、常温、常压、 3.原料转化率低
中性、不燃不爆
4.反应浓度低
3.主要原料可再生性：阳光和土地 5.生产稳定性差
4.原料可替换性
微生物酶
酶普遍存在于动物、植物和微生物中。 最初，人们都是从动物、植物的组织中 提取酶，但现在，工业应用的酶大多来 自微生物发酵。
微生物酶制剂有广泛的用途
食品和轻工业： 如微生物生产的淀粉酶和糖化酶用于生产
葡萄糖，氨基酰化酶拆分氨基酸等。
酶也用于医药生产和医疗检测：
6-氨基青霉烷酸是青霉素酰化酶用来生产半合成 青霉素所用的中间体。
北京高碑店污水处理厂
氧化塘法 滨洲污水处理厂 8万方源自文库日
WTO带来的机遇和挑战
发酵工业的产业特点： 1、技术中等复杂而又相对成熟（不属于高端技术） 2、劳动中等密集、资源消耗较大，污染大。
所以从国际产业分工格局的趋势看，理应由发达国家 转移到优秀的发展中国家来。 而中国是发展最快的发展中国家，有很好的产业基础 和人力资源，进入WTO之后，中国可以更直接地参 与国际产业分工，所以应当成为世界发酵第一大国和 第一强国。
酸等） 生物表面活性剂及生物凝集剂
➢ 冶金工业 黄金开采和铜、铀等金属的浸提
➢ 环境保护
使用生物肥料，生物杀虫剂 降解有毒物质 净化废水废气，处理石油污染
2002.11.19巴哈马籍油轮“威望号”在西班牙发生断 裂沉没导致燃料油泄漏。这艘船共装有7.7万吨燃料油。
污水处理
活性污泥法
分类：胞内酶 和胞外酶
生物合成特点：需要诱导作用，或遭受阻遏、抑 制等调控作用的影响，在菌种选育、培养基配制 以及发酵条件等方面需给予注意。
➢广义 “发酵”的定义
工业上所称的发酵:泛指将大量培养微生物获得产 物的过程。 包括： 1. 厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。 2. 通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨
基酸、酶制剂等。 产品既有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。
➢发酵工程定义
发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技 术产业化的重要环节。它是应用生物学、化学和 工程技术学的原理，大规模（工厂化）培养动植 物和微生物细胞，生产生物量或产物的科学。
胆固醇氧化酶用于检查血清中胆固醇的含量。
葡萄糖氧化酶用于检查血中葡萄糖的含量等。
角蛋白酶有助于伤口去痂和上皮再生，还用于配 制润肤露、浴皂、洗发水和脱毛膏等美容品。因 此角蛋白酶是外科手术后刀口缝合不留痂、烧伤 病人上皮再生的特效药，也是美容美发的主要生 化原材料等。
酶的特点：易于工业化生产，便于改善工艺提高 产量。
固态发酵
SOLID-STATE FERMENTATION PRODUCTION
四、发酵工程的应用
➢食品工业 食品加工：单细胞蛋白（酵母、真菌等） 含醇饮料：葡萄酒、黄酒、白酒、啤酒、白兰地、威士忌 发酵乳制品：奶酪、酸奶 调味品：味精、肌苷酸、酱油、醋等
食品添加剂：柠檬酸、乳酸、天然色素等
灰树花 螺旋藻
造其化学结构—生物转化
微生物生物量
定义：是以获得具有多种用途的微生物菌体细 胞为目的的产品的发酵工业。
生产制作面包的酵母菌; 生产作为人类或动物 食物的微生物细胞（即单细胞蛋白质）。
面包酵母
新的菌体发酵可用来生产一些药用真菌，如香菇类、 依赖虫蛹而生存的冬虫夏草菌、与天麻共生的密环 菌以及从多孔菌科的茯苓菌获得的名贵中药茯苓和 担子真菌的灵芝等药用菌。这些药用真菌可以通过 发酵培养的手段来生产出与天然产品具有同等疗效 的产物。
2. 按产物类型分——初级代谢物发酵，次级代谢物发 酵；食品发酵，有机酸发酵，氨基酸发酵，维生素发 酵，抗生素发酵……
3. 按操作类型分——自然发酵，纯种发酵，混种发酵； 分批发酵，补料分批发酵，连续发酵；固态发酵，液态 发酵
4. 按发酵生物类型分——细菌发酵，真菌发酵，基因工 程菌发酵，动植物细胞发酵
第一节 发酵工程概述
一、发酵工程的概念
➢发酵一词的来源
发酵的英文Fermentation是从拉丁语ferver 即“翻腾”、“沸涌”、“发泡”而来，描述 酵母作用于果汁或麦芽汁浸出液的现象。 实质：由于浸出液中糖在缺氧条件下降解而产 生CO2所引起的。
➢狭义“发酵”的定义
在生化和生理学意义的发酵指通过有机物间作为电 子受体和电子供体而产生能量的过程。 如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放 出CO2。
WTO带来的机遇和挑战
发酵产业在我省区域经济中是最具特色的，石 家庄是全国发酵工业的中心，是医药原料抗生 素、维生素的生产基地。
“药都”的提出意味着石家庄市可能成为中国 发酵产业的第一大市和第一强市。
天时和地利都已齐备。
第一节 发酵过程的范围
发酵类别
➢ 生产微生物细胞 ➢ 生产微生物酶 ➢ 生物微生物代谢产物 ➢ 生产基因重组产物 ➢ 将一个化合物经过发酵改
乌龙茶 黄茶
红茶
普洱茶
黑茶
面包
➢医药工业
青霉素
氨基酸
干扰素
溶菌酶
➢农业
生物农药：
杀虫剂（Bt、白僵菌、病毒、微孢子虫） 防治植物病害（假单孢菌、木霉、弱病 毒、庆丰霉素）
➢ 能源工业
酒精 沼气 氢能
欧盟发展生物能源 试图摆脱对传统能源依赖
➢ 化学工业
可降解的生物塑料 化工原料（乙醇、丙酮、丁醇、癸二
冬虫夏草
茯苓
有的微生物菌体还可用做生物防治剂，如苏云金杆 菌、蜡样芽孢杆菌和侧孢芽孢杆菌，其细胞中的伴 孢晶体可毒杀鳞翅目、双翅目的害虫。丝状真菌的 白僵菌、绿僵菌可防治松毛虫等。所以，某些微生 物的剂型产品，可制成新型的微生物杀虫剂，应用 于农业生产中。因此，菌体发酵工业还包括微生物 杀虫剂的发酵。
6.设备庞大，辅助设备多，投资
5.反应自控性
大
6.设备通用性
7.废水、废渣排放量大，处理费
7.副产物可综合利用性
用高
8.生产能力可提高性：突变与基因 8.生产过程容易受到其他微生物
扩赠
的污染
9.产物类型可塑性：突变与转基因 9.通气、搅拌、冷却等能耗大
三、发酵的分类
1. 按获取能量的方式分——好氧发酵，厌氧发酵
二、发酵工业的特点
优点
缺点
1.产物结构复杂性和特异性：
1.副产物多，分离精制困难
手性或光学活性
2.反应速度慢
2. 过程安全性：水相、常温、常压、 3.原料转化率低
中性、不燃不爆
4.反应浓度低
3.主要原料可再生性：阳光和土地 5.生产稳定性差
4.原料可替换性
微生物酶
酶普遍存在于动物、植物和微生物中。 最初，人们都是从动物、植物的组织中 提取酶，但现在，工业应用的酶大多来 自微生物发酵。
微生物酶制剂有广泛的用途
食品和轻工业： 如微生物生产的淀粉酶和糖化酶用于生产
葡萄糖，氨基酰化酶拆分氨基酸等。
酶也用于医药生产和医疗检测：
6-氨基青霉烷酸是青霉素酰化酶用来生产半合成 青霉素所用的中间体。
北京高碑店污水处理厂
氧化塘法 滨洲污水处理厂 8万方源自文库日
WTO带来的机遇和挑战
发酵工业的产业特点： 1、技术中等复杂而又相对成熟（不属于高端技术） 2、劳动中等密集、资源消耗较大，污染大。
所以从国际产业分工格局的趋势看，理应由发达国家 转移到优秀的发展中国家来。 而中国是发展最快的发展中国家，有很好的产业基础 和人力资源，进入WTO之后，中国可以更直接地参 与国际产业分工，所以应当成为世界发酵第一大国和 第一强国。
酸等） 生物表面活性剂及生物凝集剂
➢ 冶金工业 黄金开采和铜、铀等金属的浸提
➢ 环境保护
使用生物肥料，生物杀虫剂 降解有毒物质 净化废水废气，处理石油污染
2002.11.19巴哈马籍油轮“威望号”在西班牙发生断 裂沉没导致燃料油泄漏。这艘船共装有7.7万吨燃料油。
污水处理
活性污泥法
分类：胞内酶 和胞外酶
生物合成特点：需要诱导作用，或遭受阻遏、抑 制等调控作用的影响，在菌种选育、培养基配制 以及发酵条件等方面需给予注意。
➢广义 “发酵”的定义
工业上所称的发酵:泛指将大量培养微生物获得产 物的过程。 包括： 1. 厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。 2. 通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨
基酸、酶制剂等。 产品既有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。
➢发酵工程定义
发酵工程是生物技术的重要组成部分，是生物技 术产业化的重要环节。它是应用生物学、化学和 工程技术学的原理，大规模（工厂化）培养动植 物和微生物细胞，生产生物量或产物的科学。
胆固醇氧化酶用于检查血清中胆固醇的含量。
葡萄糖氧化酶用于检查血中葡萄糖的含量等。
角蛋白酶有助于伤口去痂和上皮再生，还用于配 制润肤露、浴皂、洗发水和脱毛膏等美容品。因 此角蛋白酶是外科手术后刀口缝合不留痂、烧伤 病人上皮再生的特效药，也是美容美发的主要生 化原材料等。
酶的特点：易于工业化生产，便于改善工艺提高 产量。
固态发酵
SOLID-STATE FERMENTATION PRODUCTION
四、发酵工程的应用
➢食品工业 食品加工：单细胞蛋白（酵母、真菌等） 含醇饮料：葡萄酒、黄酒、白酒、啤酒、白兰地、威士忌 发酵乳制品：奶酪、酸奶 调味品：味精、肌苷酸、酱油、醋等
食品添加剂：柠檬酸、乳酸、天然色素等
灰树花 螺旋藻
造其化学结构—生物转化
微生物生物量
定义：是以获得具有多种用途的微生物菌体细 胞为目的的产品的发酵工业。
生产制作面包的酵母菌; 生产作为人类或动物 食物的微生物细胞（即单细胞蛋白质）。
面包酵母
新的菌体发酵可用来生产一些药用真菌，如香菇类、 依赖虫蛹而生存的冬虫夏草菌、与天麻共生的密环 菌以及从多孔菌科的茯苓菌获得的名贵中药茯苓和 担子真菌的灵芝等药用菌。这些药用真菌可以通过 发酵培养的手段来生产出与天然产品具有同等疗效 的产物。
2. 按产物类型分——初级代谢物发酵，次级代谢物发 酵；食品发酵，有机酸发酵，氨基酸发酵，维生素发 酵，抗生素发酵……
3. 按操作类型分——自然发酵，纯种发酵，混种发酵； 分批发酵，补料分批发酵，连续发酵；固态发酵，液态 发酵
4. 按发酵生物类型分——细菌发酵，真菌发酵，基因工 程菌发酵，动植物细胞发酵
第一节 发酵工程概述
一、发酵工程的概念
➢发酵一词的来源
发酵的英文Fermentation是从拉丁语ferver 即“翻腾”、“沸涌”、“发泡”而来，描述 酵母作用于果汁或麦芽汁浸出液的现象。 实质：由于浸出液中糖在缺氧条件下降解而产 生CO2所引起的。
➢狭义“发酵”的定义
在生化和生理学意义的发酵指通过有机物间作为电 子受体和电子供体而产生能量的过程。 如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放 出CO2。
WTO带来的机遇和挑战
发酵产业在我省区域经济中是最具特色的，石 家庄是全国发酵工业的中心，是医药原料抗生 素、维生素的生产基地。
“药都”的提出意味着石家庄市可能成为中国 发酵产业的第一大市和第一强市。
天时和地利都已齐备。
第一节 发酵过程的范围
发酵类别
➢ 生产微生物细胞 ➢ 生产微生物酶 ➢ 生物微生物代谢产物 ➢ 生产基因重组产物 ➢ 将一个化合物经过发酵改
乌龙茶 黄茶
红茶
普洱茶
黑茶
面包
➢医药工业
青霉素
氨基酸
干扰素
溶菌酶
➢农业
生物农药：
杀虫剂（Bt、白僵菌、病毒、微孢子虫） 防治植物病害（假单孢菌、木霉、弱病 毒、庆丰霉素）
➢ 能源工业
酒精 沼气 氢能
欧盟发展生物能源 试图摆脱对传统能源依赖
➢ 化学工业
可降解的生物塑料 化工原料（乙醇、丙酮、丁醇、癸二
冬虫夏草
茯苓
有的微生物菌体还可用做生物防治剂，如苏云金杆 菌、蜡样芽孢杆菌和侧孢芽孢杆菌，其细胞中的伴 孢晶体可毒杀鳞翅目、双翅目的害虫。丝状真菌的 白僵菌、绿僵菌可防治松毛虫等。所以，某些微生 物的剂型产品，可制成新型的微生物杀虫剂，应用 于农业生产中。因此，菌体发酵工业还包括微生物 杀虫剂的发酵。
6.设备庞大，辅助设备多，投资
5.反应自控性
大
6.设备通用性
7.废水、废渣排放量大，处理费
7.副产物可综合利用性
用高
8.生产能力可提高性：突变与基因 8.生产过程容易受到其他微生物
扩赠
的污染
9.产物类型可塑性：突变与转基因 9.通气、搅拌、冷却等能耗大
三、发酵的分类
1. 按获取能量的方式分——好氧发酵，厌氧发酵