发酵工程设计概论课件第十一讲-课件
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发酵工程ppt章节[可修改版ppt]
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可以根据Q10估算。
表5-6a 估算的芽孢不同温度大概灭菌时间
温度/℃
10 0
110
115
12 1
12 5
13 0
时 间 / m in
12 00
15 0
51
15
6. 4
2. 4
表5-6b 一些细菌芽孢的实际杀灭时间
二、培养基的灭菌
（一）培养基的灭菌方法 1. 分批灭菌
概念： 又称为间歇灭菌，就是将配制好的培养基全 部输入到发酵罐内或其它装置中，通入蒸汽 将培养基和所用设备加热 至灭菌温度后维持 一定时间，再冷却到接种温度。也称为实罐 灭菌或实消。
E
k Ae RT (5-3)
式中：
A为比例常数，s-1； △E为活化能，J/mol； R为气体常数，8.314 J/(mol·K)； T为绝对温度，K。
k 值与活化能的关系 活化能处于指数项，可见其与 k 值的变化关系密切。 高温瞬时灭菌 (HTST) 营养损失小的原理，可以从 细菌与一些营养物的不同活化能得到解释。
生物。 防腐剂：抑制体系 (主要是食品)表面和内部微
生物的生长繁殖。 注意：抑菌和杀菌甚至溶菌作用是相对的。
一、化学灭菌
常用的化学药剂
主要有石碳酸、甲醛、氯化汞、碘酒、酒精高 锰酸钾等。
共同规律：杀菌强度有别，但在低浓度时都有 促进微生物生长的刺激作用，在浓度升高后依 次表现出制菌、杀菌和溶菌的现象。
一、湿热灭菌的基本原理
微生物的热阻
热阻指在某一特定条件下 (主要是指温度和加热方 式等) 微生物细胞的致死时间，表征了不同微生物 细胞对热的相对抵抗力。
例如一些微生物的相对热阻和抵抗力如表5-1.
2. 微生物热死亡的数学规律
《发酵工程总论》ppt课件
一、发酵的定义
1、传统发酵 2、生化和生理学意义的发酵 3、工业上的发酵
1、传统发酵
• 最初发酵是用来描画酵母菌作用于果汁 或麦芽汁产生气泡的景象，或者是指酒 的消费过程。
2、生化和生理学意义的发酵
• 指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产 生能量的一种方式，或者更严厉地说，发酵是 以有机物作为电子受体的氧化复原产能反响。
History of applied microbiology
• 1973 rec DNA technology (Boyer & Cohen) • 1982 rec human insulin〔胰岛素〕 • post recombinant DNA area • since 1982 rec therapeutic agents〔治疗剂〕 • 1990 rec bakers yeast • 1992 rec chymosine 〔凝乳酶〕(from yeast)
定义：是指利用生物的生命活动产生的酶，无机 或有机原料进展酶加工，获得产品的工业。
2.获得发酵产品的条件
• 适宜的微生物 • 保证或控制微生物进展代谢的各种条件 • 进展微生物发酵的设备 • 精制成产品的方法的设备
三、发酵工业的开展历史
• 天然发酵阶段
• 纯培育技术的建立：巴斯德，科赫等。人为地 控制微生物的发酵进程。
(8) 除利用微生物外，还可以用动植物细胞 和酶，也可以用人工构建的遗传工程菌进 展反响。
六、发酵方法的类别与流程
• 1、类别： • 根据对氧的需求区分： • 厌氧和有氧发酵 • 根据培育基物理性状区分： • 液体和固体发酵 • 根据从微生物生长特性区分： • 分零售酵和延续发酵
2、发酵的流程
《发酵工程》课件
产物分离纯化的优化
分离纯化方法
常见的分离纯化方法包括过滤、离心、萃取、蒸馏、膜分离等。
优化策略
根据产物的性质和发酵液的特点，选择合适的分离纯化方法，并优化工艺参数，以提高产物的纯度和收率。
06
未来发酵工程的发展趋势
新技术应用与设备改进
生物信息学
利用生物信息学技术，对微生物基因组学、转录组学和蛋白质组学 进行深入研究，为发酵工程提供更精确的微生物代谢调控手段。
为防止发酵污染，应定期对菌种进行 纯化、复壮，严格控制培养基和设备 的灭菌温度和时间，加强发酵过程中 的监控和检测。
发酵效率的提高
影响因素
影响发酵效率的因素包括菌种特性、培养基成分、发酵温度、pH值、溶解氧浓度等。
优化方法
通过调整培养基成分、控制发酵温度、调节pH值、提高溶解氧浓度等方法，可以有效提高发酵效率。
合成生物学
利用合成生物学技术，设计和构建具有特定功能的微生物细胞工厂， 实现高效、定向的物质转化。
基因编辑技术
通过基因编辑技术，改造和优化微生物的代谢途径，提高发酵产物 的产量和品质。
可持续性与环保
1 2
节能减排
通过优化发酵工艺和设备，降低能源消耗和减少 废弃物排放，实现发酵工程的绿色可持续发展。
抗菌素
抗菌素是一类具有抗菌活性的物质，通过抑制或杀死病原微生物，达到防治病害 的目的。抗菌素在医疗、农业、食品工业等领域广泛应用。
其他发酵产物及其应用
柠檬酸
柠檬酸是发酵工程中重要的有机酸之一，主要用于食品、 化工、医药等领域。柠檬酸具有抗氧化、抗菌、提高口感 等作用。
氨基酸
氨基酸是蛋白质的基本组成单位，通过发酵工程生产出的 各种氨基酸，如谷氨酸、赖氨酸等，在食品、饲料、医药 等领域广泛应用。
发酵工程PPT教学课件
15、分解代谢：又称异化作用，是指由复杂的营养物质分 解成简单化合物的过程。
16、合成代谢：又称同化作用，是指由简单化合物合成复 杂的细胞物质的过程。
一 17、代谢控制发酵：是利用遗传学的方法或其他生物化学
、 方法，人为地在DNA分子水平上改变和控制微生物的代谢，
概 述
使有用目的产物大量生成和积累的发酵。
容
稀释
表型 → 出现表型
2、发酵
（1）发酵生物反应器
二 、
① 类型 p203：搅拌式生物反应器、鼓泡式反应器、
发 气升式反应器
酵
工
② 优点：染菌率极低、发酵设备大型化、利用生物
程 的
技术提高了产量和降低了本、提高了产品的回收率和
内 质量
容
③ 要求：内壁与管道焊接部位都要求平整光滑、无
裂缝、无塌陷，便于测量器内的温度、pH值和氧气含量
一 、
有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化
概 的生物化学过程。
述
21、膜生物反应器：利用膜的阴留性能将生物催化剂限制
在膜组件的固定空间，供给所需的底物和营养物，即可在
固定空间内进行生物反应，而产生的产物造成真空膜，进
入膜的另一侧空间，脱离生物催化剂，达到了生物反应与
产物分离同时进行的目的。
始的。当时主要是以酒精发酵、甘油发酵和丙醇发酵等为
一 、
主。20世纪40年代，弗莱明发现了青霉素，开始采用深层
概 发酵法大量生产。此后，链霉素等几十种重要的抗菌素相
述 继问世，带动了抗菌素工业的诞生。发酵工业由无氧条件
下的发酵发展到了有氧发酵。
长期以来，几乎都是以碳水化合物作为发酵的原料，
而到60年代增加了正烷烃、醋酸、醇类和天然气等。发酵
发酵工程 ppt课件
4.1 主要发酵类型
微生物菌体发酵
以获得具有某种用途的菌体为目的。 例如：①酵母的生产。
②生物防治。 鳞翅目、双翅目害虫 苏云金杆菌、蜡样芽胞杆菌、 侧孢芽孢杆菌 松毛虫——白僵菌、绿僵菌
问题草莓
据中国之声《新闻纵横》报道，日前一则关于草莓的报道让不 少消费者感到担心 —— 报道说，记者随机在北京新发地农产品 批发市场、美廉美超市、昌平采摘园以及路边的草莓摊购买了 8 份草莓样品，送到北京农学院检测，结果都检出了乙草胺成分， 它被列为 b － 2 类致癌物。但对于这个结果，很多业内人士都觉 得不可思议，理论上，乙草胺不应该出现在草莓里。
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。
路易斯· 巴斯德（Louis Pasteur)
近代微生物奠基人 巴氏消毒法
每一种发酵作用都是由于一种微菌的发展。 每一种传染病都是一种微菌在生物体内的发展。
传染病的微菌，在特殊的培养之下可以减轻毒
力，病菌可以被改造成防病的疫苗。
连续发酵的优缺点
优点
能维持基质浓度 可以提高设备利用率和单位时间的产量 便于自动控制 菌种发生变异的可能性较大 要求严格的无菌条件
缺点
4.3.1.3 补料分批发酵
又称半连续发酵，是介于分批发酵和连续发 酵之间的一种发酵技术，是指在微生物分批 发酵中，以某种方式向培养系统补加一定物 料的培养技术。
进作用，也有可能有抑制作用。
4.3.2.4 CO2 对发酵的影响
CO2对菌体具有抑制作用，当排气中CO2的浓度 高于4%时，微生物的糖代谢和呼吸速率下降。 例如，发酵液中CO2的浓度达到1.6×10-1mol，就 会严重抑制酵母的生长；当进气口CO2的含量占混 合气体的80%时，酵母活力与对照相比降低20%。
发酵工程 ppt课件
100%
酵母菌
单细胞真菌，具有真核细胞结构 ，有产孢子繁殖和水生、好气性 生长及醇发酵和糖发酵等类型。
80%
霉菌
丝状真菌的俗称，意即多细胞的 真菌，在自然界中广泛存在。
微生物的营养需求
水
微生物细胞的主要组成部分， 是良好的溶剂，能维持酶活性 ，参与代谢反应。
无机盐
参与细胞构成和代谢反应，对 细胞的渗透压平衡和酸碱平衡 起着重要作用。
利用发酵技术生产面包、啤酒 、酸奶等食品。
医药工业
生产抗生素、疫苗、干扰素等 生物药物。
化学工业
生产燃料、化学品、塑料等物 质。
环境治理
利用微生物处理废水、废气， 实现环境保护和治理。
02
发酵工程的基本原理
微生物的种类与特性
80%
细菌
根据形态可分为球菌、杆菌、螺 旋菌等，根据对人类的关系可分 为致病菌、条件致病菌和益生菌 。
细胞分离
通过离心、过滤等技术将菌体从发酵液中分离出 来。
产物纯化
通过一系列的分离纯化技术，如蒸馏、结晶、色 谱等，将产物纯化至所需的规格和纯度。
04
发酵工程的应用实例
酒精发酵Βιβλιοθήκη 010203
酒精发酵简介
酒精发酵是一种通过酵母 菌将糖类物质转化为乙醇 的过程，广泛应用于酒精 饮料、化工等领域。
酒精发酵工艺流程
提高产物的产量与质量
代谢工程
通过代谢工程手段，对微生物的代谢途径进行优化，提高目标产 物的产量和纯度。
过程控制
采用先进的传感器和在线监测技术，实时监测发酵过程，实现精 准控制，提高产物质量。
降低生产成本与环境污染
节能减排技术
采用新型发酵设备，提高设备利用率和能源利用效率，降低能耗和碳排放。
《发酵工程原理》课件
04
发酵工程应用实例
酒精发酵
酒精发酵简介
酒精发酵原理
酒精发酵是一种通过酵母菌将糖类物质转 化为乙醇和二氧化碳的过程，广泛应用于 酒精饮料、生物能源等领域。
酒精发酵主要基于酵母菌的厌氧代谢，通 过糖酵解途径将葡萄糖转化为乙醇和二氧 化碳。
酒精发酵工艺
酒精发酵的应用
酒精发酵工艺包括原料选择、糖化、发酵 、蒸馏和精馏等步骤，每个步骤都有严格 的操作要求。
生物农药的应用
生物农药广泛应用于农业、林 业等领域，可有效防治病虫害 ，提高农产品质量和产量。
05
发酵工程的前景与挑战
新型生物反应器的研发与应用
总结词
新型生物反应器是发酵工程的重要发 展方向，能够提高发酵效率和产物质 量。
详细描述
新型生物反应器采用先进的材料和设 计，优化了发酵过程中的氧气和营养 物质传递，减少了染菌风险，提高了 产物浓度和收率。
发酵工程通过控制微生物的生长和代谢过程，生产出包括食品、饮料、饲料、医 药品、化学品和农业用化学品等在内的各种有用物质。它具有高度洁净的生产环 境，能够实现高效转化和大规模生产，是现代生物技术的重要组成部分。
发酵工程的发展历程
总结词
发酵工程经历了自然发酵、纯培养技术、通气发酵、 酶工程和基因工程等阶段，发展至今已成为一门高度 综合性的生物工程技术。
02
微生物发酵过程
微生物发酵的类型
厌氧发酵
在无氧条件下，利用厌氧菌进行发酵，产生 乙醇、乳酸等。
兼性厌氧发酵
在有氧和无氧条件下都能进行发酵，产生酒 精、酵母等。
好氧发酵
在有氧条件下，利用好氧菌进行发酵，产生 丙酮、丁醇等。
混合发酵
同时利用多种微生物进行发酵，产生多种代 谢产物。
发酵工程简介PPT课件
发酵罐示意图
加料口 搅拌器 冷却水进口
放料口
电动机 pH检测及 控制装置 排气口 冷却水出口 培养液
无菌空气
发酵罐 控制 发酵
温度
PH
溶氧
通气量
转速
酿造工业 分离提纯
酒、醋
菌体 单细胞蛋白
人造肉
代谢 产物
抗生素、维生素、动物激 素、核苷酸、要用氨基酸
源、水、无机盐和生长因子等营养需求。
培养基： 培养液
碳 源： 豆饼的水解液、玉米浆
氮 源： 尿素
无机盐： 磷酸氢二钾、氧化钾、硫酸镁 生长因子：生长素
5、结合教材实例，说明如果发酵条件控制不当， 会造成什么不良影响。这些条件是通过影响什么而实 现的？
一是影响菌种的生长繁殖，二是影响菌种代谢产 物的形成。例如：在谷氨酸发酵过程中，当pH呈酸 性时，谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺；当溶 氧不足时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸。
温度、氧气、pH等条件是通过影响酶的活性而 实现的，最终改变代谢途径、代谢产物。
1、可以作为自养微生物氮源的是（ D）
A.N2、尿素 C.尿素、酵母粉
B.牛肉膏、蛋白胨 D.铵盐、硝酸盐
2、温度对发酵过程的影响，不正确的是（B ） A.温度过高，发酵周期缩短，产量降低 B.温度不影响生物合成的途径 C.温度能影响菌种对营养物质的吸收 D.菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同
•对野生菌株进行诱变。
• ④菌落形成后，加入碘液，观察菌落周围培养基的颜 色变化和变化范围的大小。周围出现 浅色范围大 现象的菌落即为初选菌落。经分离、纯化后即可达到 实验目的。
• （2）若已得到二株变异菌株Ⅰ和Ⅱ，其淀粉转化率较 高。经测定菌株Ⅰ淀粉酶催化活性高，菌体Ⅱ的淀粉 酶蛋白含量高。经进一步研究发现，突变发生在淀粉 酶基因的编码区或非编码区，可推测出菌株Ⅰ的突变 发生在 编码 区，菌株Ⅱ的突变发生在 非编码区
《发酵工程课程设计》PPT课件
影响大肠杆菌高密度发酵的因素
• 培养基 • 溶氧浓度 • PH • 温度 • 代谢副产物
• 培养基
• 高密度发酵对基质中营养源的种类和含量比要求 较高，如碳源和氮源的比例偏小，会导致菌体生 长旺盛，造成菌体提前衰老自溶；比例偏大，那 么菌体繁殖数量少，细胞代谢不平衡，不利于产 物积累。
• 葡萄糖是高密度发酵中常用的碳源，但浓度过高， 会产生乙酸，因此要保证较低的葡萄糖浓度。
复原糖的测定
复原糖是具有羰基〔＞ C ＝ O 〕的糖，能将其他 物质复原而其本身被氧化。 (1) 复原糖在碱性条件下加热，在酒石酸钾钠存在 的情况下，可以定量地将二价铜离子复原为一价 铜离子，即产生砖红色的氧化亚铜沉淀，其本身 被氧化。具体反响如下：
(2) 氧化亚铜在酸性条件下，可将钼酸铵复原，复原 型的钼酸铵再与砷酸氢二钠起作用，生成一种蓝 色复合物即砷钼蓝，其颜色深浅在一定范围内与 复原糖含量〔即被复原的 Cu 2 O 量〕成正比， 用标准葡萄糖与砷钼酸作用，比色后用做标准， 就可测得样品中复原糖含量。
• 测定微生物生长曲线的方法很多，有血球计数法 、平板菌落计数法、称重法、比浊法等。
• 本实验采用比浊法测定，由于细菌悬液的浓度与 混浊度成正比，因此，可利用光电比色计测定菌 悬液的光密度来推知菌液的浓度，并将所测得的 光密度值〔OD 值〕与其对应的培养时间作图， 即可绘出该菌在一定条件下的生长曲线。现已有 直接用试管就可以测定OD 值的光电比色计,只要 接种一支试管，定期用它测定，便可做出该菌的 生长曲线。
• 本实验采取溶氧反响调节措施，具体操作如下：发酵初始 维持电机转速300rpm以便对菌体维持较小的剪切力，通 气量维持在12L/min左右。由于本实验缺少调节空气流量 的电子阀装置，对空气流量只能采取手动设置，随着菌体 的大量繁殖，溶氧浓度迅速下降，当溶氧低于20%时，手 动调节空气流量直至最大，18L/min。而后采取提高搅拌 转速方法，提高溶氧，具体操作为当溶氧低于20%时，发 酵控制器输出信号，驱动电机每次提高转速20转，直至转 速到达最高转速，1500rpm。
《发酵工程绪论》课件
《发酵工程绪论》ppt课件
目录
• 发酵工程简介 • 发酵工程的基本原理 • 发酵工程的主要技术 • 发酵工程的应用实例 • 发酵工程的未来发展
01
发酵工程简介
发酵工程定义
01
02
03
发酵工程
利用微生物的代谢过程， 通过现代工程技术手段， 生产有用物质或直接应用 于工业生产的一种技术。
发酵工程的核心
氨基酸的生产
氨基酸简介
氨基酸是构成蛋白质的基本单位，具有氨基和羧基的有机化合物。
氨基酸的生产
通过发酵工程，可以将糖类物质转化为氨基酸。不同的微生物具有不同的氨基酸合成能 力，通过选择适当的菌种和发酵条件，可以生产出各种氨基酸，如谷氨酸、赖氨酸等。
有机酸的生产
有机酸简介
有机酸是指含有羧基的化合物，具有酸味。
THANKS
感谢观看
合成生物学
结合合成生物学技术，设计和构建新型微生物， 实现特定代谢产物的优化生产。
人工智能与大数据
利用人工智能和大数据技术，对发酵过程进行实 时监控、优化和控制，提高发酵效率。
生物资源的利用与保护
要点一
微生物资源的挖掘与利用
深入挖掘各种微生物资源，利用其代谢产物，实现生物资 源的最大化利用。
要点二
乳酸发酵可以用于生产酸奶、乳酪等乳制 品，以及泡菜、酸豆角等蔬菜制品。乳酸 发酵可以提高食品的口感和品质，延长保 质期，同时还有助于维持肠道菌群平衡。
酶制剂的生产
酶制剂简介
酶是一种具有生物催化功能的蛋白质，酶制 剂则是经过加工制成的酶制品。
酶制剂的应用
酶制剂可以用于食品、饲料、纺织、造纸、 制药等领域。例如，淀粉酶可以用于淀粉加 工，提高淀粉的利用率；蛋白酶可以用于蛋 白质水解，生产氨基酸和肽类物质。
目录
• 发酵工程简介 • 发酵工程的基本原理 • 发酵工程的主要技术 • 发酵工程的应用实例 • 发酵工程的未来发展
01
发酵工程简介
发酵工程定义
01
02
03
发酵工程
利用微生物的代谢过程， 通过现代工程技术手段， 生产有用物质或直接应用 于工业生产的一种技术。
发酵工程的核心
氨基酸的生产
氨基酸简介
氨基酸是构成蛋白质的基本单位，具有氨基和羧基的有机化合物。
氨基酸的生产
通过发酵工程，可以将糖类物质转化为氨基酸。不同的微生物具有不同的氨基酸合成能 力，通过选择适当的菌种和发酵条件，可以生产出各种氨基酸，如谷氨酸、赖氨酸等。
有机酸的生产
有机酸简介
有机酸是指含有羧基的化合物，具有酸味。
THANKS
感谢观看
合成生物学
结合合成生物学技术，设计和构建新型微生物， 实现特定代谢产物的优化生产。
人工智能与大数据
利用人工智能和大数据技术，对发酵过程进行实 时监控、优化和控制，提高发酵效率。
生物资源的利用与保护
要点一
微生物资源的挖掘与利用
深入挖掘各种微生物资源，利用其代谢产物，实现生物资 源的最大化利用。
要点二
乳酸发酵可以用于生产酸奶、乳酪等乳制 品，以及泡菜、酸豆角等蔬菜制品。乳酸 发酵可以提高食品的口感和品质，延长保 质期，同时还有助于维持肠道菌群平衡。
酶制剂的生产
酶制剂简介
酶是一种具有生物催化功能的蛋白质，酶制 剂则是经过加工制成的酶制品。
酶制剂的应用
酶制剂可以用于食品、饲料、纺织、造纸、 制药等领域。例如，淀粉酶可以用于淀粉加 工，提高淀粉的利用率；蛋白酶可以用于蛋 白质水解，生产氨基酸和肽类物质。
发酵工程知识讲座ppt课件
精选课件ppt
36
❖ 快速利用的氮源物质： 如氨水、铵盐促进菌体生长。
缓慢利用的氮源物质： ❖ 有利于延长产物的合成期。
❖ 如果氮源物质投料多，会造成菌体生长快， 但菌体衰老也快。
❖ 解决方法：“中间补料”。
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37
五、温度对发酵的影响及控制
温度是影响有机体生长繁殖最重要的 因素之一，因为任何生物化学的酶促反应 都是直接与温度变化有关的，最终影响微 生物的生长和产物形成。
发
酵 工
种扩大生产、代谢产物的生物合成与分离纯化制备等技术集成。
酵程
工
程
现 代 发
是将DNA重组及细胞融合技术、酶工程技术、组学及代谢网络调 控技术、过程工程优化与放大技术等新技术与传统发酵工程融合，
酵 大大提高传统发酵技术水平，拓展传统发酵应用领域和产品范围
工 程
的一种现代工业生物技术体系（新一代工业生物技术）。 强调现代生物技术、控制技术和装备技术在传统与现代发酵工业
不同。 3）最适发酵温度，与培养基成分和浓度等相关。 ❖ 温度的控制
依靠夹层或蛇管控制。 目前许多发酵罐都采用自动化控制，但要常巡查， 确保其正常运行。
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39
六、溶解氧对发酵的影响及控制 在好氧深层培养中，氧气的供应往往是发酵 能否成功的重要限制因素之一。
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13
二、发酵生产类型
1、以微生物细胞为产物的发酵 2、以微生物代谢产物为产品的发酵 3、以微生物酶为产品的发酵 4、生物转化或修饰化合物的发酵 5、微生物废水处理和其他
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14
1、生产微生物细胞物质
❖ 定义：是以获得具有多种用途的微生物菌体细胞
《发酵工程》PPT演示课件
应的压力降也较小。
35
36
❖ 过滤器进行灭菌时，一般是自上而下通入0.20.4 Mpa的蒸汽，灭菌45min后用压缩空气吹 干备用。总过滤器约每月灭菌一次。
37
2). 滤纸过滤器：
❖ 介质:超细玻璃纤维纸。 ❖ 孔径:1-1.5μm ❖厚度: 0.25-0.4mm ❖ 实密度:2600Kg/m3 ❖ 填充率:14.8%。
❖ 求灭菌失败几率为0.001 时所需要的灭菌时间
❖
解：N0 = 40 X106 X 2 X105 = 8X 1012个
❖
Nt= 0.001个
❖
K = 1.8 min-1
❖
灭菌时间：t = 2.303 /1.8 lg （8X
1012/0.001） = 20.34min
15
❖ 例2.若将例1中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度 131℃，此温度下灭菌速率为15min-1。求灭菌所 需的维持时间。
连续
便于自 动控制
蒸汽负 荷均衡
22
23
24
25
6.3 空气过滤除菌 一、发酵用无菌空气的质量标准: 发酵用的无菌空气,就是将自然界的空气 经过压缩,冷却,减湿,过滤等过程达到:
26
1
❖连续提供一定流量的压缩空气。
2
空气的压强为0.2-0.4Mpa
3
进入过滤器之前，空气的相对湿度≤ 70%
31
32
❖
2．空气的过滤除菌
绝对过滤
介质的空隙 小于被拦截的 微生物大小， 如用聚四氟乙 烯或纤维素酯 材料做成的微 孔滤膜。
过滤 拦截的微生物 大小，但介质有 一定厚度，机理 是静电，扩散， 惯性及拦截作用。 如棉花过滤器， 超细玻璃纤维纸， 金属烧结管等。
35
36
❖ 过滤器进行灭菌时，一般是自上而下通入0.20.4 Mpa的蒸汽，灭菌45min后用压缩空气吹 干备用。总过滤器约每月灭菌一次。
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2). 滤纸过滤器：
❖ 介质:超细玻璃纤维纸。 ❖ 孔径:1-1.5μm ❖厚度: 0.25-0.4mm ❖ 实密度:2600Kg/m3 ❖ 填充率:14.8%。
❖ 求灭菌失败几率为0.001 时所需要的灭菌时间
❖
解：N0 = 40 X106 X 2 X105 = 8X 1012个
❖
Nt= 0.001个
❖
K = 1.8 min-1
❖
灭菌时间：t = 2.303 /1.8 lg （8X
1012/0.001） = 20.34min
15
❖ 例2.若将例1中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度 131℃，此温度下灭菌速率为15min-1。求灭菌所 需的维持时间。
连续
便于自 动控制
蒸汽负 荷均衡
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6.3 空气过滤除菌 一、发酵用无菌空气的质量标准: 发酵用的无菌空气,就是将自然界的空气 经过压缩,冷却,减湿,过滤等过程达到:
26
1
❖连续提供一定流量的压缩空气。
2
空气的压强为0.2-0.4Mpa
3
进入过滤器之前，空气的相对湿度≤ 70%
31
32
❖
2．空气的过滤除菌
绝对过滤
介质的空隙 小于被拦截的 微生物大小， 如用聚四氟乙 烯或纤维素酯 材料做成的微 孔滤膜。
过滤 拦截的微生物 大小，但介质有 一定厚度，机理 是静电，扩散， 惯性及拦截作用。 如棉花过滤器， 超细玻璃纤维纸， 金属烧结管等。
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1、车间的整体布置和轮廓设计 1）车间建筑轮廓、跨度、柱距、楼层层高，划分生产、辅 助、生活设施的分隔及位置 2）门、窗、楼梯位置 3）吊装孔、预留孔、地坑等位置尺寸。 4）标高
2、设备的排列和布置 1) 设备轮廓尺寸、定位尺寸、离墙间距，一般以建筑
物中心作为定位基准线。 2) 操作台的位置及标高。 3、车间附属工程设计
初步设计批准后，各专业进一步对车间布置进行研究，全面 考虑土建、仪表、电气、暖通、供排水等专业与机修、安装 、操作等各方面的需要，得到一个能满足各方面要求的车间 布置，最后得到施工图设计阶段的车间布置图
第二节 车间布置设计的技术与参数
车间布置设计的有关技术 车间布置的有关参数 车间内部常用设备布置的要求
4、车间布置应符合厂房建筑的要求
1)笨重设备，尽可能布置在厂房的底层。 2)剧烈震动的设备，其基础不得与建筑物的 柱、墙连在一起 3)设备布置时，避开建筑的柱子和主梁
5、车间布置应符合节约建设投资的要求
1)配合采取露天或半露天布置，减少建筑面积 2)厂房非高层化是现代工厂特点，尽量采用低层建筑 3)工艺管道集中布置，减少管线投资和节约能耗 4) 尽量采用一般的土建结构，少用或不用特殊的土建结构
构成的网络线，称为柱网。可用来表示厂房跨度和柱距
A、单层厂房的柱网
《厂房建筑统一化基本规则》 跨度：纵向定位轴线间尺寸 18m以下为3m的倍数； 18m以上为6m的倍数。 常用9、12、15、18、24、30m
柱距：横向定位轴线间尺寸 6m的倍数，如6m、12m（ 必 要时可用9m）
B、多层厂房网
跨度：一般6m，总宽度≤ 24m 宽度：12、15、18m， 布置成6-6m、6-3-6m、 6-6-6m
2)多层：如啤酒厂糖化车间、酒精厂蒸馏车间 层高：根据设备的高度、装卸和维修的需要，层高是300mm 的倍数。层高多采用5.10m、6.00m，最低不低于4.5m
3、厂房的平面布置
1）厂房外形：长方型、L型、T型、E型等，最常用长方形 （便于车间的布置，设备的排列，节约用地，缩短管线） 2)柱网的布置 柱网：柱子的纵向和横向定位轴线垂直相交，在平面上排列所
三、生产车间的组成
(1) 生产部分: 原料处理、生产工段、成品工段、控制室等 (2) 辅助部分：通风空调室、变电配电室、车间化验室等 (3) 生活行政部分：办公室、会议室、更衣室、浴室、卫生间
四、设计原则
1、符合生产工艺的要求 设备的布置按生产工艺流程的流向顺序依次进行排列，以保持 物料顺畅地向前输送，按顺序进行加工处理，保证水平和垂直 方向的连续性，不使物料和产品有交叉或往复。
精品
发酵工程设计概论课件第十一讲
第一节 概述
车间布置设计的目的和重要性 车间布置设计的依据 生产车间的组成 设计原则 车间布置设计内容 车间布置设计的阶段
一、车间布置设计的目的和重要性
1、目的：对厂房的配置和设备的排列作出合理的安排，并 决定车间的长度、宽度、高度和建筑结构形式；并追求空间 和平面最大化利用，优化投资成本
2、重要性：是工艺设计的重要组成部分，关系到整个车间 的生产，即使有先进的生产流程及正确的设备选型，而没有 合理的车间布置相配合，生产也难以正常、顺利地进行。 （车间布置一经施工不易改变）
二、车间布置设计的依据
1、生产需求 2、生产工艺流程 3、物料信息 4、设备资料 5、公用系统耗用量 6、车间组织及定员资料 7、安全、防火、防爆、卫生等要求
6、车间布置应符合安全、卫生和防腐蚀的要求 1)考虑车间卫生条件，特别是种子培养 2)为工人操作创造良好的安全卫生条件 3)易燃易爆车间要考虑方便工人疏散和防火灭火措施 4)产生腐蚀性介质的设备，周围地面、墙采取防护措施
7、车间布置应符合生产发展的要求 考虑留有增加产量、增添设备的余地
五、车间布置设计内容
一、车间布置设计的有关技术
（一）、厂房的整体布置和轮廓设计 1、厂房的整体布置 根据生产规模、生产特点、厂区面积、厂区地形、地质条件等 条件，确定厂房的整体布置 1)集中式：将车间各工段及辅助房间集中合并在一个厂房内， 适用于生产规模小、面积小、地势平坦厂区。 2)分离式：将车间各工段及辅助房间分散在单独的厂房内，适 用于生产规模较大、厂区面积较大、地势不平等情况
2、符合生产操作的要求
1) 每一个设备考虑一定位置 2) 考虑为操作工人可管理多台设备创造条件 3) 设备布置应尽量对称紧凑，排列整齐，充分利用空间 4) 设备的自动测量仪表、阀门尽量集中控制
3、设备布置应符合设备安装、检修的要求
1)考虑设备安装、检修及拆卸所需要的空间和面积 2)满足设备能顺利进出车间的要求 3)通过楼层的设备，楼面上设吊装孔，或外墙上设安装洞
2、厂房的立面布置
由生产工艺特点、设备布置要求、通风、采光等所决定。 1)单层：便于水平方向组织生产工艺流程，对设备笨重、运输
量大的生产有较大适应性。（如啤酒厂的包装车间） 缺点：占地面积大，围护结构面积多，道路和管网较长。
单层厂房的剖面高度: 厂房地面标高：室内地面高出室外150mm，防止雨水流入 柱顶标高：300mm的倍数
初步设计阶段的设计内容：
1.车间场地和建筑物、构筑物的位置及尺寸 2.生产、辅助、生活设施的平面、立面布置 3.设备的平面、立面布置 4.通道系统、物料运输设计 5.设备安装、操作、维修的平面和空间设计
初步设计阶段的车间布置设计的成果: 一组平、立面布置图，列入初步设计的设计文件中
施工图设计阶段的车间布置设计:
辅助生产间、生活行政部分 4、车间布置设计图：画出车间平面、立面布置图
六、车间布置设计的阶段
车间布置设计分初步设计和施工图设计两个阶段: 初步设计阶段设计步骤: 1. 工艺设计人员根据工艺流程图、设备一览表、工厂总平面布
置图、各项设施的要求以及物料贮存和运输情况等资料画出 车间布置设计的草图 2. 提供给建筑设计专业人员做厂房建筑的初步设计 3. 工艺设计人员取得建筑设计平立面图后，再对车间布置草图 进行修改 4. 画出初步设计阶段的车间布置图（平面、立面）
2、设备的排列和布置 1) 设备轮廓尺寸、定位尺寸、离墙间距，一般以建筑
物中心作为定位基准线。 2) 操作台的位置及标高。 3、车间附属工程设计
初步设计批准后，各专业进一步对车间布置进行研究，全面 考虑土建、仪表、电气、暖通、供排水等专业与机修、安装 、操作等各方面的需要，得到一个能满足各方面要求的车间 布置，最后得到施工图设计阶段的车间布置图
第二节 车间布置设计的技术与参数
车间布置设计的有关技术 车间布置的有关参数 车间内部常用设备布置的要求
4、车间布置应符合厂房建筑的要求
1)笨重设备，尽可能布置在厂房的底层。 2)剧烈震动的设备，其基础不得与建筑物的 柱、墙连在一起 3)设备布置时，避开建筑的柱子和主梁
5、车间布置应符合节约建设投资的要求
1)配合采取露天或半露天布置，减少建筑面积 2)厂房非高层化是现代工厂特点，尽量采用低层建筑 3)工艺管道集中布置，减少管线投资和节约能耗 4) 尽量采用一般的土建结构，少用或不用特殊的土建结构
构成的网络线，称为柱网。可用来表示厂房跨度和柱距
A、单层厂房的柱网
《厂房建筑统一化基本规则》 跨度：纵向定位轴线间尺寸 18m以下为3m的倍数； 18m以上为6m的倍数。 常用9、12、15、18、24、30m
柱距：横向定位轴线间尺寸 6m的倍数，如6m、12m（ 必 要时可用9m）
B、多层厂房网
跨度：一般6m，总宽度≤ 24m 宽度：12、15、18m， 布置成6-6m、6-3-6m、 6-6-6m
2)多层：如啤酒厂糖化车间、酒精厂蒸馏车间 层高：根据设备的高度、装卸和维修的需要，层高是300mm 的倍数。层高多采用5.10m、6.00m，最低不低于4.5m
3、厂房的平面布置
1）厂房外形：长方型、L型、T型、E型等，最常用长方形 （便于车间的布置，设备的排列，节约用地，缩短管线） 2)柱网的布置 柱网：柱子的纵向和横向定位轴线垂直相交，在平面上排列所
三、生产车间的组成
(1) 生产部分: 原料处理、生产工段、成品工段、控制室等 (2) 辅助部分：通风空调室、变电配电室、车间化验室等 (3) 生活行政部分：办公室、会议室、更衣室、浴室、卫生间
四、设计原则
1、符合生产工艺的要求 设备的布置按生产工艺流程的流向顺序依次进行排列，以保持 物料顺畅地向前输送，按顺序进行加工处理，保证水平和垂直 方向的连续性，不使物料和产品有交叉或往复。
精品
发酵工程设计概论课件第十一讲
第一节 概述
车间布置设计的目的和重要性 车间布置设计的依据 生产车间的组成 设计原则 车间布置设计内容 车间布置设计的阶段
一、车间布置设计的目的和重要性
1、目的：对厂房的配置和设备的排列作出合理的安排，并 决定车间的长度、宽度、高度和建筑结构形式；并追求空间 和平面最大化利用，优化投资成本
2、重要性：是工艺设计的重要组成部分，关系到整个车间 的生产，即使有先进的生产流程及正确的设备选型，而没有 合理的车间布置相配合，生产也难以正常、顺利地进行。 （车间布置一经施工不易改变）
二、车间布置设计的依据
1、生产需求 2、生产工艺流程 3、物料信息 4、设备资料 5、公用系统耗用量 6、车间组织及定员资料 7、安全、防火、防爆、卫生等要求
6、车间布置应符合安全、卫生和防腐蚀的要求 1)考虑车间卫生条件，特别是种子培养 2)为工人操作创造良好的安全卫生条件 3)易燃易爆车间要考虑方便工人疏散和防火灭火措施 4)产生腐蚀性介质的设备，周围地面、墙采取防护措施
7、车间布置应符合生产发展的要求 考虑留有增加产量、增添设备的余地
五、车间布置设计内容
一、车间布置设计的有关技术
（一）、厂房的整体布置和轮廓设计 1、厂房的整体布置 根据生产规模、生产特点、厂区面积、厂区地形、地质条件等 条件，确定厂房的整体布置 1)集中式：将车间各工段及辅助房间集中合并在一个厂房内， 适用于生产规模小、面积小、地势平坦厂区。 2)分离式：将车间各工段及辅助房间分散在单独的厂房内，适 用于生产规模较大、厂区面积较大、地势不平等情况
2、符合生产操作的要求
1) 每一个设备考虑一定位置 2) 考虑为操作工人可管理多台设备创造条件 3) 设备布置应尽量对称紧凑，排列整齐，充分利用空间 4) 设备的自动测量仪表、阀门尽量集中控制
3、设备布置应符合设备安装、检修的要求
1)考虑设备安装、检修及拆卸所需要的空间和面积 2)满足设备能顺利进出车间的要求 3)通过楼层的设备，楼面上设吊装孔，或外墙上设安装洞
2、厂房的立面布置
由生产工艺特点、设备布置要求、通风、采光等所决定。 1)单层：便于水平方向组织生产工艺流程，对设备笨重、运输
量大的生产有较大适应性。（如啤酒厂的包装车间） 缺点：占地面积大，围护结构面积多，道路和管网较长。
单层厂房的剖面高度: 厂房地面标高：室内地面高出室外150mm，防止雨水流入 柱顶标高：300mm的倍数
初步设计阶段的设计内容：
1.车间场地和建筑物、构筑物的位置及尺寸 2.生产、辅助、生活设施的平面、立面布置 3.设备的平面、立面布置 4.通道系统、物料运输设计 5.设备安装、操作、维修的平面和空间设计
初步设计阶段的车间布置设计的成果: 一组平、立面布置图，列入初步设计的设计文件中
施工图设计阶段的车间布置设计:
辅助生产间、生活行政部分 4、车间布置设计图：画出车间平面、立面布置图
六、车间布置设计的阶段
车间布置设计分初步设计和施工图设计两个阶段: 初步设计阶段设计步骤: 1. 工艺设计人员根据工艺流程图、设备一览表、工厂总平面布
置图、各项设施的要求以及物料贮存和运输情况等资料画出 车间布置设计的草图 2. 提供给建筑设计专业人员做厂房建筑的初步设计 3. 工艺设计人员取得建筑设计平立面图后，再对车间布置草图 进行修改 4. 画出初步设计阶段的车间布置图（平面、立面）