第六章-发酵工程基本操作
《发酵动力学》第六章 发酵工程基本操作
为了杀死所有微生物特别是耐热的的芽孢，空 罐灭菌要求温度较高，灭菌时间较长，只有这 样才能杀死设备中各死角残存的杂菌或芽孢。
（二）实罐灭菌
将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，达到预 定灭菌温度后，维持一定时间，再冷却到发 酵温度，然后接种发酵，这叫做实罐灭菌， 又称分批灭菌。
＜1
10000
≤350
＜3
100000 ≤3500
＜10
﹥100000 ≤35000
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二、空气除菌的方法
（一） 辐射杀菌 （二） 热杀菌 （三） 静电除菌 (四） 过滤除菌
热灭菌
热空气进入培养系统之前，一般均需用压缩机 压缩，提高压力。
空气压缩后温度可达到120℃以上，保持一定 时间后，便可杀菌。
第六章 发酵工程基本操作
第一节 严格消毒灭菌
一、灭菌（sterilization）
除菌的方法
培养基的加热灭菌（包括常压或蒸汽高压加热 法）
空气的过滤除菌 紫外线或电离辐射 化学药物灭菌
二、灭菌设备
l、高压蒸汽灭菌 手提式灭菌锅 立式或卧式灭菌锅 灭菌柜
三、灭菌操作
（一）空罐灭菌 空罐灭菌也称空消。无论是种子罐、发
从可靠性，经济适用与便于控制等方面考虑， 目前仍以介质过滤法较好，也是大空气除菌流程分析
要保持过滤器有比较高的过滤效率，应 维持一定气流速度和不受油、水干扰。
1 高空取气管
高空取气管是远离地面几十米 的管子。一般而言，地面附近 空气中所含的微生物和灰尘等 均比高空空气中含的多，每升 高10米，空气中杂菌可降低一 个数量级，因此从高空取气要 比从低空取气有利得多。
发酵工程教案(打印)
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。
发酵工程教案(打印
发酵工程教案（打印）第一章：发酵工程的概述1.1 发酵的定义和意义1.2 发酵工程的起源和发展1.3 发酵工程的研究内容和应用领域第二章：发酵过程的基本原理2.1 微生物的生长与代谢2.2 发酵条件的控制2.3 发酵过程中的物质变化第三章：发酵设备及其设计3.1 发酵罐的设计与选择3.2 发酵过程的自动化控制3.3 发酵设备的清洗与消毒第四章：发酵条件的优化与控制4.1 发酵条件的优化方法4.2 发酵过程的监控与控制4.3 发酵过程中的问题与解决方法第五章：发酵工程的应用实例5.1 微生物肥料的生产与应用5.2 生物农药的发酵生产5.3 食品工业中的发酵应用第六章：发酵工程在药品生产中的应用6.1 抗生素的发酵生产6.2 维生素的发酵生产6.3 重组蛋白的发酵生产第七章：生物化工领域的发酵工程7.1 氨基酸的发酵生产7.2 有机酸的发酵生产7.3 生物酶的发酵生产第八章：发酵工程在环保领域的应用8.1 生物滤池技术8.2 生物脱硫技术8.3 生物降解技术第九章：发酵工程的产业化与发展9.1 发酵工程的产业化流程9.2 发酵工程的技术创新与挑战9.3 我国发酵工程产业的发展现状与趋势第十章：发酵工程的可持续发展10.1 发酵工程与资源利用10.2 发酵工程与环境保护10.3 发酵工程的循环经济模式第十一章：发酵工程在生物制药中的应用11.1 重组蛋白药物的发酵生产11.2 疫苗的发酵生产11.3 基因治疗的发酵工程应用第十二章：发酵工程技术在农业中的应用12.1 微生物肥料的发酵生产12.2 生物农药的发酵生产12.3 动物疫苗和生物兽药的发酵生产第十三章：发酵工程在生物能源中的应用13.1 燃料酒精的发酵生产13.2 生物柴油的发酵生产13.3 生物气体的发酵生产第十四章：发酵工程在生物材料中的应用14.1 发酵生产生物塑料14.2 发酵生产生物纤维14.3 发酵生产生物复合材料第十五章：发酵工程的案例分析与实践操作15.1 发酵工程案例分析15.2 发酵工程的实践操作技巧15.3 发酵工程的实验设计与数据分析重点和难点解析本文教案涵盖了发酵工程的概述、基本原理、设备设计、条件优化与控制、应用实例、药品生产、生物化工、环保领域应用、产业化发展、技术创新、可持续发展以及案例分析和实践操作等多个方面。
发酵工程第六章
发酵工程
第二节 发酵过程的代谢变化
了解生产菌种在具有合适的培养基、pH、温
度和通气搅拌等环境条件下对基质的利用、细胞
的生长以及产物合成的代谢变化，有利于人们对
生产的控制。
发酵工程
一、发酵过程操作方式 发酵过程操作方式：
A.分批发酵 B.补料分批发酵 C.连续发酵
发酵工程
1. 分批发酵 分批发酵是指在一封闭培养系统内含
发酵工程
控制方法： （1）培养基注意适当的配比 （2）通过中间补料，控制起始浓度不要太高
发酵工程
第四节 基质对发酵的影响及其控制
一、碳源种类 速效碳源：较迅速的被利用，有利于菌体的生
长，如葡萄糖 迟效碳源：被菌体缓慢利用，有利于代谢产物
的合成，如乳糖等
发酵工程
培养基中不同糖对大肠杆菌生长速度的影响 1.单独加入葡萄糖时，菌体生长几乎没有延迟期； 单独加入乳糖时，菌体生长有明显的延迟期；2. 同 时加入葡萄糖和乳糖时，菌体呈二次生长
3）培养后期，产生热量不多，温度变化不大，且逐 渐减弱。
发酵工程
2、搅拌热Q搅拌
在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械 搅拌带动发酵液作机械运动，造成液 体之间，液体与搅拌器等设备之间的 摩擦，产生可观的热量。
发酵工程
3、蒸发热Q蒸发
通气时，引起发酵液的水分蒸发，水分 蒸发所需的热量叫蒸发热。 此外，排气也会带走部分热量叫显热Q显 热，显热很小，一般可以忽略不计。
发酵工程
4、辐射热Q辐射
发酵罐内温度与环境温度不同，发酵液中有 部分热通过罐体向外辐射。辐射热的大小取 决于罐温与环境的温差。冬天大一些，夏天 小一些，一般不超过发酵热的5％。
发酵工程
第六节 发酵过程的pH控制
发酵工程 讲稿
发酵工程讲稿今天本组所讲的内容是发酵工程，接下来我将从以下四个方面来向大家介绍发酵工程的相关内容。
首先让我们一起来了解一下什么叫发酵工程。
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。
微生物是发酵工程的灵魂，所以发酵工程又叫微生物发酵工程，近年来，对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化，发酵工程正在走近科学，发酵工程最基本的原理是发酵工程的生物学原理。
接下来是发酵工程的基本步骤，发酵工程的基本步骤主要由以下五个方面组成，菌种的选育，培养基的配制，接种和扩大培养，生产活性的诱导，还有产品的分离与提纯。
这是发酵工程的基本流程概念图。
在操作发酵的基本步骤时有以下四方面是值得我们注意和思考的，一、菌体的选育有两种方式，一种是自然选育，一种是诱变育种，其中诱变育种以其操作简便、速度快和收效大的优点，成为沿用至今的一种重要的、广泛应用的微生物育种方法。
二、在配置培养基时所用的原料有碳源，氮源，生长因子，无机盐和水。
要遵循的原则是目的要明确，营养要协调，PH要适宜。
三、发酵过程中不能有杂菌污染，不仅要对培养基进行灭菌，还要对发酵装置进行灭菌，通入的空气也要进行灭菌。
灭菌不仅要杀死杂菌细胞，还要杀死芽孢和孢子。
四、发酵过程是发酵的中心阶段，其关键是控制发酵的条件，如温度，pH，溶氧，通气量与转速等。
另外，发酵工程的基本步骤还有这样一种分配方式，他们分别被称为上游工程，中游工程，和下游工程。
下面我们就一起来了解一下其主要内容。
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。
发酵工程六PPT课件
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二、人工控制微生物代谢的手段
（一）生物合成途径的遗传控制
代谢调节控制育种通过特定突变型的选育，达到改变代谢 通路、降低支路代谢总产物的产生或切断代谢途径及提高 细胞膜的透性，使代谢流向目的产物积累方向进行。
1、代谢缺陷型菌株
2、利用抗代谢类似物的突变积累氨基酸
3、产物降解酶缺失突变株
4、细胞膜组分的缺失突变
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生物素是丙酮酸羧化酶的辅酶，生物素在低于亚适浓度之
前有，利例增于加谷1：生氨谷物酸氨素的酸有合棒利成杆于；菌丙（酮生酸物的素羧缺化陷产型生）草生酰产乙谷酸氨，酸进而
生物素是催化脂肪酸生物合成的初始酶乙酰辅酶A羧化酶的 辅酶，该酶催化乙酰辅酶A羧化生成丙二酸单酰辅酶A，再 经一系列转化合成脂肪酸，而脂肪酸又是构成细胞膜磷脂 的主P要EP成分，因P此y生r 物素可间A接cC地o影A 响细胞膜的透性。
真核微生物细胞里，各种酶系被细胞器隔离分布，使
其代谢活动只能在特定的部位上进行，如与呼吸产能有 关的酶系集中于线粒体内膜上，DNA合成的某些酶位于 细胞核里。
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（二）代谢流向的调控
微生物在不同条件下可以通过控制各代谢途径中某个酶促反应的速 率来控制代谢物的流向，从而保持机体代谢的平衡。
1、由一个关键酶控制的可逆反应
第六章 发酵机制及发酵动力学
第一节 发酵工程微生物的基本代谢及产物代谢 第二节 微生物代谢调节机制 第三节 糖代谢产物的发酵机制 第四节 氨基酸和核苷酸发酵机制 第五节 抗生素发酵机制 第六节 微生物发酵动力学
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1
本章要求
掌握初级与次级代谢的产物 掌握微生物代谢调节的方式 掌握酶活性被抑制的方式 了解发酵产物的发酵机制及发酵动力学抑制来自抑制DE
食品发酵工程-6(发酵单元操作三)
隔热层和防腐层
导热系数低,体积质 量低,吸水小,不易燃 绝热层常用如下材料: 聚酰胺树脂和自熄式 聚苯乙烯泡沫 外防护层一般采用 合金铝板或不锈钢板
罐主要附件
上中下三段冷却介质进口位置下装智能型帕温度传感器
液面上150cm装CIP装置,视镜,灯镜,空气和二氧化碳 排出管等装置
罐底有出酒管和排酵母底阀及四通视镜.
锥形发酵罐
可应用于前发酵和后发酵
采用碳钢加涂料或不锈钢 两种材料制成.啤酒是酸性 液体,能造成铁的电化学腐蚀 啤酒发酵时产生的H2S,SO2对 铁材料会造成氧化还原腐蚀.
冷却夹管
30%乙二醇或20%~30% 的酒精溶液用氨作冷 溶剂换热篇需耐高压 冷却套管一般分为3段, 上段距发酵液面15cm向 下排列,中段在筒体的 下部距支撑裙座15cm向 上排列,锥底段尽可能 接近排酵母口,向上排列.
食品发酵工程 ——发酵单元操作(三) 发酵单元操作( 发酵单元操作
课程复习
无菌空气的制备方法主要有3种; 无菌空气的制备过程主要有3种流程; 空气过滤除菌的过滤器主要有4种类型; 附属设备主要有4类; 无菌空气的检查方法主要有2种.
课外思考题
发酵罐作为整个发酵工程的心脏,占据了核心的地位, 请思考各类发酵罐是如何工作的?
弗盖布氏发酵罐
动力小, 动力小,节能 具有独特的搅拌 器和通气结构
气升式环流发酵罐
借助气体上升的 动力来搅拌的发 酵罐
固态发酵
固态发酵
培养基易处理 设备和技术简单,投资少 培养基原料价格低廉 产物浓度高,后处理方便
发酵速度慢,周期长 菌种选择性少 天然原料成分复杂 工艺参数难测准和控制 产品少,工艺操作消耗劳 动力多,强度大
式中:N:发酵罐个数(个) n:每24小时内进行加料的发酵罐数 T:发酵周期(小时)
发酵操作规程
发酵操作规程一、引言发酵是一种生物技术，用于转化有机物质为有用产物。
在食品加工、酿酒、酸奶等行业中，发酵是一个重要的步骤。
为了确保发酵的效果和安全性，需要遵循一些操作规程。
本文将介绍发酵操作规程，包括发酵前的准备工作、发酵过程中的控制和监测，以及发酵后的处理措施。
二、发酵前的准备工作1. 确定发酵的目标和产物：在开始发酵前，需要明确发酵的目的和预期产物，以便进行后续的操作和监测。
2. 选择发酵菌种：不同的产物需要不同的发酵菌种，根据目标产物的要求选择合适的菌种，并进行培养和增殖。
3. 准备发酵基质：- 根据菌种的生长需要，选择合适的基质，如麦芽、淀粉等。
- 对基质进行适当的处理，如研磨、消毒等，以保证基质的质量和卫生。
- 按照配方准确称量和混合基质的组分。
4. 准备发酵容器：- 选择合适的发酵容器，如发酵罐、培养皿等，并进行清洗和消毒。
- 确保容器的密封性和通气性，以便控制发酵过程中的气体交换。
5. 准备发酵环境：- 根据菌种的需求，调节适宜的温度、湿度和酸碱度等环境条件。
- 保持发酵环境的清洁和卫生，以防止有害微生物的污染。
三、发酵过程的控制和监测1. 控制发酵条件：- 在发酵过程中，根据菌种的需求，控制恰当的温度、湿度和pH值等条件，以促进菌种的生长和代谢。
- 定期检查和调整发酵环境，确保环境条件的稳定性。
2. 监测发酵进程：- 定期取样并测量关键参数，如菌种数量、产物浓度、酸碱度等，以了解发酵进程的变化。
- 根据监测结果，及时调整操作参数，以确保发酵的顺利进行。
3. 防止污染：- 严格控制发酵容器和设备的卫生状况，定期清洗和消毒。
- 在操作过程中，避免外界的污染，如杂菌、灰尘等。
- 采取适当的防护措施，如穿戴干净的工作服、戴口罩等，以防止人员对发酵过程的污染。
四、发酵后的处理措施1. 停止发酵：- 在达到预期产物或发酵结束的时候，停止提供发酵菌种所需要的营养物质和环境条件。
- 停止搅拌或通气等操作，以防止污染和产物的破坏。
发酵工程第六章 发酵条件及过程控制
3、菌体浓度对产物的影响
♦ 在适当的比生长速率下，发酵产物的产率与菌浓成正比 关系,即
式中， P ——发酵产物的产率(产物最大生成速率或生率),g/(L· h); QPm ——产物最大比生成速率,h-1; ♦初级代谢产物的产率与菌体浓度成正比； c(X) ——菌体浓度,g/L.
P=QPmc(X)
♦次级代谢产物的生产中，控制菌体的比生长速率μ比μ临略高 一点的水平，即c(X) ≤c(X)临时，菌体浓度越大，产物的产量 才越大。 ♦c(X)过高，摄氧率增加，溶氧成为限制因素，使产量降低。
（三）磷酸盐浓度的影响及控制
☺ 磷是构成蛋白质、核酸和ATP的必要元素，是微生物 生长繁殖所必需的成分，合成产物所必需的营养。 控制方式： ☺ 在基础培养基中采用适量的浓度给予控制，以保证菌 体的正常生长所需；
代谢缓慢：补加磷酸盐。举例：在四环素发酵中,间歇,微量添加磷
酸二氢钾,有利于提高四环素的产量。
（二）氮源
2、不同种类氮源对发酵的影响及控制 ☺ 培养基中某些氮源的添加有利于该发酵过程中产物的积累， 这些主要是培养基中的有机氮源作为菌体生长繁殖的营养 外，还有作为产物的前体。 如：缬氨酸、半胱氨酸和ɑ-氨基己二酸等是合成青霉素和头 孢霉素的主要前体。
☺ 无机氮源利用会快于有机氮源，但是常会引pH值的变化， 这必须注意随时调整。如：
（三）磷酸盐浓度的影响及控制
☺ 微生物生长良好时，所允许的磷酸盐浓度为0.32～ 300mmol/L，但次级代谢产物合成良好时所允许的磷 酸盐最高水平浓度仅为1mmol/L。 ☺ 因此，在许多抗生素，如链霉素、新霉素、四环素、 土霉素、金霉素和万古霉素等的合成中要以亚适量添 加。
举例：四环素发酵：菌体生长最适的磷浓度为65～70
发酵工程单元操作
常压蒸汽灭菌锅 常压蒸汽灭菌锅是用铁锅、砖、水泥砌成的，造价低，适于一般生产单位和专业户使用。大小可根据需要而定，但最大的锅每次装料也最好不超过500公斤。
烘箱 烘箱主要是用于玻璃器皿的干燥和灭菌，也可用于其它物品烘干。
01
第四节 培养基的灭菌
Work Review
湿热灭菌的基本原理： 湿热灭菌是直接用蒸汽灭菌。蒸汽冷凝时释放大量潜热，并具有强有强大的穿透力，在高温和水存在时，微生物细胞中的蛋白质极易发生不可逆的凝固性变性，致使微生物在短时间内死亡。
湿热灭菌要比干热灭菌更有效，这一方面是由于湿热易于传递热量，另一方面是由于湿热更易破坏保持蛋白质稳定性的氢键等结构，从而加速其变性。
高温致死原理：由于它使微生物的蛋白质和核酸等重要生物高分子发生变性、破坏，例如它可使核酸发生脱氨、脱嘌呤或降解，以及破坏细胞膜上的类脂质成分等。
干热灭菌法， 将金属制品或清洁玻璃器皿放入电热烘箱内，在150～170℃下维持1～2小时后，即可达到彻底灭菌的目的。 在这种条件下，可使细胞膜破坏、蛋白质变性、原生质干燥，以及各种细胞成分发生氧化。 灼烧，是一种最彻底的干热灭菌方法，但它只能用于接种环、接种针等少数对象的灭菌。
（2）过滤除菌法
是将液体或气体用微孔薄膜过滤，使大于孔径的细菌等微生物颗粒阻留，从而达到除菌目的。在体外培养时，过滤除菌大多用于遇热容易变性而失效的试剂或培养液。
目前，大多实验室采用微孔滤膜滤器除菌。关键步骤是安装滤膜及无菌过滤过程。
滤膜过滤装置、烧结玻璃滤板过滤器、石棉板过滤器（Seitz滤器）、素烧瓷过滤器以及硅藻土过滤器等。过滤除菌的缺点是无法去除其中的病毒和噬菌体。
培养基中的颗粒物质 培养基中的颗粒物质大，灭菌困难，反之，灭菌容易。一般说来，含有颗粒对培养基灭菌影响不大，但在培养基混有较大颗粒，特别是存在凝结成团的胶体时，会影响灭菌效果，必须过滤除去。
发酵过程各环节操作规程
发酵过程各环节操作规程发酵是指利用微生物（如酵母菌、乳酸菌等）对物质进行代谢，产生有益的化学变化的过程。
在发酵过程中，各个环节的操作规程十分重要，下面将逐一介绍。
一、原料准备1.确定发酵原料的种类和质量，遵循配方要求。
2.对原料进行清洗消毒，以防止细菌和杂质的污染。
3.对原料进行切割或研磨，以增加微生物对原料的接触和附着。
4.按照发酵原料种类和要求进行配料混合，注意配料的均匀性。
二、培养液制备1.根据发酵菌株需求和培养液配方，准备发酵基础培养液，包括碳源、氮源、无机盐等。
2.准确称量和称取各种发酵培养介质成分，保证配方的准确性。
3.根据不同的发酵菌株要求，进行高压灭菌或高温灭菌，以确保无细菌污染。
三、接种和预培养1.根据发酵菌株特性和发酵目的选择合适的种属。
2.将培养基中的菌株转移到预培养基质中，进行初级培养。
3.对预培养基质进行一定的搅拌和通气等操作，以保证菌株的充分生长。
四、发酵罐和设备消毒1.在接种前进行发酵罐的彻底清洗和消毒，以保证其内部的无菌环境。
2.对发酵罐和发酵设备进行高压灭菌或高温灭菌，以杀死可能存在的细菌和病原体。
3.消毒后的设备要进行彻底的冲洗和干燥，以防止消毒剂残留。
五、培养液接种1.将预培养中培养好的菌株接种到发酵罐中的培养液中。
2.控制好接种量和比例，避免过多或过少的影响发酵过程。
3.搅拌培养液，使接种菌株均匀分布在培养液中。
六、发酵过程控制1.通过调节发酵罐中的温度、pH值、搅拌速度等参数，确保最适合微生物生长和代谢的环境。
2.在发酵过程中，随时监测和调整营养物质的添加量和氧气的供应。
3.定期取样，进行各项指标的检测，确定微生物代谢过程是否正常进行。
七、发酵结束和产物收获1.根据发酵菌株的繁殖和代谢特性，判断发酵是否结束。
2.停止供气和搅拌，将发酵液进行分离和收获产物。
3.进行产物的后处理，如过滤、浓缩、干燥等。
八、发酵设备清洗和消毒1.在发酵结束后，对发酵罐和发酵设备进行彻底的清洗和消毒。
发酵工程基本操作
• 3、培养基中的颗粒物质 • 培养基中的颗粒物质大，灭菌困难，反 之，灭菌容易。一般说来，含有颗粒对 培养基灭菌影响不大，但在培养基混有 较大颗粒，特别是存在凝结成团的胶体 时，会影响灭菌效果，必须过滤除去。
二、灭菌的实际操作
• （一）空罐灭菌 • 空罐灭菌也称空消。无论是种子罐、发酵罐、 还是尿素（或液氨）罐、消泡罐，当培养基 （或物料）尚未进罐前对罐进行预先灭菌，为 空罐灭菌。 • 为了杀死所有微生物特别是耐热的的芽孢，空 罐灭菌要求温度较高，灭菌时间较长，只有这 样才能杀死设备中各死角残存的杂菌或芽孢。
培养基连消工艺流程图
• （2）过滤除菌法 • 是将液体或气体用微孔薄膜过滤，使大 于孔径的细菌等微生物颗粒阻留，从而 达到除菌目的。在体外培养时，过滤除 菌大多用于遇热容易变性而失效的试剂 或培养液。
• （3）其他方法 • 在配制培养基时，为避免发生沉淀，一 般应按配方逐一加入各种成分。 • 另外，加入0.01％EDTA或0.01％NTA （氮川三乙酸）等螯合剂到培养基中， 可防止金属离子发生沉淀。 • 最后，还可以用气体灭菌剂如氧化乙烯 等对个别成分进行灭菌处理。
第二节
空气的净化
一、空气中微生物的分布
• 空气中微生物的含量和种类，随地区，季节和 空气中灰尘粒子多少，以及人们的活动情况而 异。 • .北方气候干燥，寒冷，空气中的含菌量较多， 离地面越高，含菌量越少；一般每升高10米， 空气中的含菌量就降低一个数量级； • 城市的空气中含菌量较多，农村的空气中含菌 量较少，一般城市空气中杂菌数为3000~8000 个／米3 。
（二）发酵对空气无菌程度 的要求
• 好气性发酵过程中需要大量的无菌空气，空气要 作到 绝对无菌在目前是不可能的，也是不经济 的。 • 发酵对无菌空气的要求是 ：无菌，无灰尘，无 杂质，无水，无油，正压等几项指标； • 发酵对无菌空气的无菌程度要求是：只要在发酵 过程中不因无菌空气染菌，而造成损失即可。 • 在工程设计中一般要求1000次使用周期中只允许 有一个菌通过，即经过滤后空气的无菌程度为 N=10-3
发酵工艺流程
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。
发酵操作规程
发酵岗位安全技术操作规程1.岗位任务将煮炼车间提供的糖蜜利用固定化酵母进行发酵成成熟醪，严格控制工艺指标，确保成熟的含酒分。
2.工艺流程简介从糖蜜罐流出的糖蜜，经除砂处理、过磅计量后放至糖蜜高位箱，发酵所用的糖蜜，自糖蜜高位箱经液位调节器流入1号连续稀释器内，加入硫酸、磷酸及铵盐溶液后，再送入二次稀释至所需要的浓度，供主发酵用糖蜜高位箱经液位调节器流入2号连续稀释器内，加水一次稀释至所要的浓度后，连续送入2号罐。
发酵过程中产生的二氧化碳，经泡沫捕集器消泡后，导入二氧化碳洗涤器内用水洗涤。
末效罐产生的醪液即为成熟醪，送蒸馏岗位进行发酵。
3.工艺指标蒸馏岗位工艺指标表4.管理范围4.1管辖区域：本岗位管辖范围包括12台发酵罐、1台二氧化碳洗涤塔、2台成熟醪高位箱、糖蜜计量设备1台、酸化箱2台、稀释器2台，所属工艺管道、蒸汽管道、管件、阀门、仪表和建构筑物等。
4.2主要设备（见下表）酒精车间蒸馏岗位设备一览表5.开停车操作程序5.1 泵类操作规程5.1.1 启动操作程序5.1.2 开机前检查各台泵的密封部件、阀、螺丝及全部附属设备是否正常，并用手转动联轴器数圈，观察转动是否灵活。
5.1.3 泵起动前，必须将入料或入水阀打开，出料或出水阀关闭。
5.1.4 通知值班电工检查电器部分是否正常。
5.1.5 以上准备就绪，起动电机，待电机运转正常后，迅速开启出口阀门，直到工作要求。
5.1.6 此时应注意设备电流表，压力表是否正常。
5.1.7停机操作程序，首先关闭出料或出水阀，切断电源，再将入料或入水阀关闭。
将泵内一切液体放净后，用清水冲洗干净。
8.1.8 紧急停机操作程序，切断电源，迅速关闭出入料（水）阀，将泵内一切液体放净后，用清水冲洗干净。
5.2 酸化罐操作规程5.2.1 启动操作程序，检查相关设备管路及辅料情况，并冲洗好设备，关好排污阀；按规定先放入一定量的水，再添加H2SO4。
一定要遵守酸往水里倒的安全规则；加入糖蜜，通压缩空气搅拌，当达到一定体积后，添加营养盐（H3PO4、尿素）定容后，用压缩空气搅拌均匀，静置待用；通知化验取样分析锤度、PH值，并作好记录。
发酵操作流程
基因工程菌发酵操作流程1.检查发酵车间是否达到发酵要求(所以设备处于待用状态)。
2.通知蒸汽车间按时送符合要求蒸汽。
3.种子罐基础培养基的领料及定容配制。
4.种子罐的PH、DO电极的校正安装和补料口堵头更换。
5.种子罐进料，调PH。
6.种子罐基础培养基在位灭菌，同时灭移种管道上段。
7.种子罐冷却后可连接酸、碱、消泡剂补料瓶。
8.种子罐培养基温度、PH(需进一步校准)、罐压、消泡达到发酵条件。
通知菌种室准备菌种转接。
9.无菌操作将种子罐所需MgSO4、Amp转入菌种转换罐。
10.种子罐扩增培养发酵阶段需平稳控制罐压、PH、DO、温度、消泡。
11.大罐基础培养基领料及配制。
12.大罐PH、DO电极校正安装及补料口堵头的更换。
13.大罐进料、定容、调PH；碱罐碱液的配制。
14.大罐基础培养基在位灭菌，同时对移种管道、进料管道、补料管道、碱罐及碱管道上段的灭菌。
15.大罐基础培养基温度降至发酵温度后再次校准PH、DO。
连接补料瓶调节至发酵条件。
16.无菌操作将大罐所需MgSO4、Amp转入菌种转换罐并转入种子罐。
17.利用压力差将种子罐里的种子液移接到大罐。
18.补碱时，将管道上阀门打开。
程序设为自动，控制流量。
19.补料罐补料培养基的领料定容配制。
20.补料罐补料培养基在位灭菌，同时对管道上段灭菌。
21.补料时，将管道上阀门打开。
程序设为自动，设置流量。
22.诱导剂领料，在配料罐中加水配制定容。
23.将诱导剂打入种子罐，灭菌后保持罐压。
24.利用压力差将种子罐里的诱导剂移接到大罐。
25.一段时间后，大罐的PH、DO呈上升形态即为发酵结束，可放罐离心。
芽孢杆菌发酵操作流程1.检查发酵车间是否达到发酵要求(所以设备处于待用状态)。
2.通知蒸汽车间按时送符合要求蒸汽。
3.种子罐基础培养基的领料及定容配制。
4.种子罐的PH、DO电极的校正安装和补料口堵头更换。
5.种子罐进料，调PH。
6.种子罐基础培养基在位灭菌，同时灭移种管道上段。
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五、其他除菌方法
（1）过滤除菌法 是将液体或气体用微孔薄膜过滤，使大
于孔径的细菌等微生物颗粒阻留，从而 达到除菌目的。在体外培养时，过滤除 菌大多用于遇热容易变性而失效的试剂 或培养液。
（2）还可以用气体灭菌剂如环氧乙烷等 对个别成分进行灭菌处理。
六、灭菌效果监测
１、高压蒸汽灭菌效果监测 (1) 高压蒸汽灭菌指示卡：将卡片放入
高空取气管是远离地面几十米 的管子。一般而言，地面附近 空气中所含的微生物和灰尘等 均比高空空气中含的多，每升 高10米，空气中杂菌可降低一 个数量级，因此从高空取气要 比从低空取气有利得多。
2 除 尘 装
置
振动机构 滤袋
净气 含尘气流
图 4-7 机 械 振 动 袋 式 除 尘 器
空气出口 过滤网
连续加压灭菌法优点
①采用高温瞬时灭菌，故既可杀灭微生物， 又可最大限度减少营养成分破坏，提高了 原料利用率，比“实罐灭菌”（120℃， 30分钟）提高产量5～10％；
②提高了发酵罐、锅炉的利用率； ③降低了劳动强度；适宜自动化操作。
采用高温灭菌的原理及优点
杀死微生物芽孢的活化能大于维生素分解的活 化能，灭菌中总体上希望尽可能的杀灭微生物， 同时少破坏营养成分。
灭菌温度上升，灭菌速度常数增加速度大于培 养基成分破坏增加的速度，因此，灭菌温度上 升，则杀死微生物速度增加大于培养基成分破 坏速度的增加。
因而生产中多采用高温或超高温灭菌，其在杀 灭微生物的同时可减少培养基营养成分的破坏
培养基连消工艺流程图
四. 影响培养基灭菌的因素
1、值的影响 值对微生物的耐热性影响很大，为6.0-
三路进汽：蒸汽直接从通风、取样和出料口 进入罐内直接加热，直到所规定的温度，并 维持一定的时间。这就是所谓的“三路进 汽”。
（三）连续加压灭菌法
在发酵行业里也称“连消法”。此法只 在大规模的发酵工厂中作培养基灭菌用。
主要操作：将培养基在发酵罐外连续不 断地进行加热、维持和冷却，然后才进 入发酵罐。培养基一般在135～140℃下 处理5～15秒钟。
8.0时微生物最不易死亡， <6.0时氢离子 易渗入微生物的细胞内。
2、培养基成分
培养基的成分中，油脂、糖类、蛋 白质都是传热的不良介质，会增加 微生物的耐热性，使灭菌困难。
浓度较高的培养基相对需要较高温 度和较长时间灭菌。
3、培养基中的颗粒物质
培养基中的颗粒物质大，灭菌困难，反 之，灭菌容易。一般说来，含有颗粒对 培养基灭菌影响不大，但在培养基混有 较大颗粒，特别是存在凝结成团的胶体 时，会影响灭菌效果，必须过滤除去。
灭菌器不同部位，观察灭菌后指示卡颜 色变化。 (2)芽孢菌片法：将染有嗜热脂肪杆菌芽 孢105的菌片包好、放入灭菌器内。灭菌 后作细菌计数测定。对照是不经灭菌的 菌片，芽孢完全被杀灭或杀灭率达 99.9999％为合格。
２、紫外线消毒效果监测 ⑴ 微型紫外线强度计：
第二节 空气除菌
一、空气除菌概述
大型空气压缩机
静电除菌
静电除尘器可除去空气中的水雾、油雾、尘埃， 同时也除去微生物。
原理：利用静电引力来吸附带电粒子而达到除 尘灭菌目的。
对于一些直径小的微粒，所带电荷小，不能被 吸附而沉降。
介质过滤除菌
介质过滤除菌是使空气通过经高温灭菌的介质 过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质 层中，而达到除菌的目的。
空气要做到绝对无菌在目前是不可能的，也是不 经济的。
发酵对无菌空气的无菌程度要求是：只要在发酵 过程中不因无菌空气染菌而造成损失即可。
在工程设计中一般要求1000次使用周期中只允许 有一个菌通过
《 药品生产管理规范》中洁净度标准
洁净级别 尘粒数（粒） 菌落数粒径≥0.5μm100≤3.5
第六章 发酵工程基本操作
第一节 严格消毒灭菌
一、灭菌（）
除菌的方法
培养基的加热灭菌（包括常压或蒸汽高压加热 法）
空气的过滤除菌 紫外线或电离辐射 化学药物灭菌
二、灭菌设备 l、高压蒸汽灭菌
手提式灭菌锅 立式或卧式灭菌锅 多用于少量
培养基的灭菌，一般能装几十瓶 或几百瓶。
三、灭菌操作
（一）空罐灭菌
空罐灭菌也称空消。无论是种子罐、发 酵罐、还是尿素（或液氨）罐、消泡罐， 当培养基（或物料）尚未进罐前对罐进 行预先灭菌，为空罐灭菌。
为了杀死所有微生物特别是耐热的的芽 孢，空罐灭菌要求温度较高，灭菌时间 较长，只有这样才能杀死设备中各死角 残存的杂菌或芽孢。
（二）实罐灭菌
将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，达到预 定灭菌温度后，维持一定时间，再冷却到发 酵温度，然后接种发酵，这叫做实罐灭菌， 又称分批灭菌。
＜1
10000
≤350
＜3
100000 ≤3500
＜10
﹥100000 ≤35000
暂缺
二、空气除菌的方法
（一） 辐射杀菌 （二） 热杀菌 （三） 静电除菌 （四） 过滤除菌
热灭菌
热空气进入培养系统之前，一般均需用压缩机 压缩，提高压力。
空气压缩后温度可达到120℃以上，保持一定 时间后，便可杀菌。
从可靠性，经济适用与便于控制等方面考虑， 目前仍以介质过滤法较好，也是大多数发酵厂 广泛采用的方法。
三、发酵生产中制备无菌空气流程
一、空气除菌流程分析
要保持过滤器有比较高的过滤效率，应 维持一定气流速度和不受油、水干扰。
要保持不受油、水干扰则要有一系列冷 却、分离、加热的设备。
1 高空取气管
高压水入口
空气入口 图 4-9 水 雾 除 尘 装 置
3 油水分离器
其内部同时采用直接拦截， 惯性碰撞，布朗扩散及凝 聚等机理，能有效地去除 空气中的水、油雾、尘埃， 内部不锈钢丝网可清洗， 使用寿命长。
金属丝网 空气进口
发酵对空气处理要求随发酵产品和菌种不同而异。 半固体制曲和酵母生产中无菌要求不十分严格，一
般无需复杂的空气净化处理； 密闭的深层通气发酵需严格的纯净培养，进入发酵
罐前空气必须进行冷却、脱水、脱油和过滤除菌 等处理。
发酵对空气无菌程度的要求
发酵对无菌空气的要求是 ：无菌、无灰尘、无 杂质、无水、无油等；