发酵工程07第七章 发酵生产的设备
发酵工程原理与技术_陈坚_思考题
发酵工程原理与技术_陈坚_思考题第一章的复习思考题1，发酵及发酵工程的定义2，发酵工程的特点3，发酵的分类4，发酵产品的类型5，微生物代谢产物的类型及其之间的关系6，发酵过程的组成7，发酵生产成立的条件8，发酵工业发展的阶段及大致年代9，和国际先进水平相比较，我国发酵工业的不足之处主要表现在哪些方面第二章的复习思考题1，微生物代谢调节和微生物代谢调控的概念2，为何要进行微生物的代谢调控3，微生物代谢调节的方式4，从本质上来说，微生物的代谢是通过哪两种方式来进行的5，酶合成调节的方式及其定义、机制6，酶活性调节的定义、方式7，有分支代谢途径的调节方式有哪些8，酶活性的调节机制可用什么理论来解释9，初级代谢的调节有哪几种方式10，次级代谢的调节方式11，提高初级和次级代谢产物产量的方法12，高浓度细胞培养的目的、原理、优点、方法及存在的问题第三章的复习思考题1，次级代谢和次级代谢产物的概念2，次级代谢产物的分类3，次级代谢产物的生物合成模式4，在微生物的氢代谢过程中，关键的酶是什么酶，它有哪些类型5，氢效应的概念及产生的原因6，二氧化碳固定的概念、方式、生理意义7，什么是卡尔文循环，它由哪几个部分组成第四章的复习思考题1，原料的定义及选择原则2，培养基设计的基本原则及如何进行培养基的设计3，为何要进行原料预处理及原料预处理的方法4，原料粉碎的目的和方法5，垂式粉碎机生产能力的计算6，干法粉碎和湿法粉碎工艺的比较7，原料输送的方法8，气流输送的原理、流程和优点9，颗粒在垂直管道和水平管道中悬浮输送的机理10，气流输送中常用除尘装置有哪几种11，淀粉原料水-热处理的定义及目的12，淀粉的膨胀、糊化和液化13，在淀粉的水-热处理过程中有哪些反应（变化）是我们所不希望的14，淀粉的酶法液化和糖化工艺常用到的酶有哪些及各自的作用专一性15，酶法液化的工艺有哪几种及各自的优缺点16，淀粉液化效果的标准17，淀粉糖化的定义和目的18，淀粉糖化的理论收率、实际收率和淀粉转化率的定义及计算19，DE值的定义20，淀粉糖化的工艺有哪几种，比较各自的优缺点21，糖蜜原料的来源、特点及常用的处理方法22，在发酵培养基中添加前提物质、抑制剂和促进剂为何能提高产物的产量第五章的复习思考题1，何谓培养基的灭菌，它和消毒有和区别2，常用的灭菌方法3，致死温度、微生物热阻的定义4，湿热灭菌的原理和优点5，从工程角度看，设计一个培养基的湿热灭菌过程首先要解决的问题是什么6，根据微生物的热死灭动力学方程和温度对微生物热死灭常熟（K）的影响，论述为什么采用高温短时间灭菌既有利于杀灭微生物又有利于减少营养物质的破坏7，间歇灭菌的成功的要素及注意事项8，常用的连续灭菌工艺有哪几种9，连续灭菌和间歇灭菌的比较10，影响灭菌的因素第六章的复习思考题1，何谓无菌空气，发酵工业对空气无菌程度的要求2，空气含菌量的测定方法3，空气除菌的方法有哪些、这些方法的原理和优缺点4，介质过滤除菌的定义，机理；过滤介质的类型5，常见的空气过滤除菌工艺流程的分析计算6，过滤效率、对数穿透律7，传统空气过滤除菌工艺中的主要设备有哪些8，新型的空气过滤器有哪些，有何优点9，空气贮罐的作用是什么，其大小如何确定第七章的复习思考题1，种子的扩大培养的定义。
发酵工程及设备教案
一、教案基本信息教案名称：发酵工程及设备教案课时安排：45分钟教学目标：1. 了解发酵工程的定义和基本概念。
2. 掌握发酵过程中常用的微生物和发酵设备。
3. 理解发酵工程在食品工业中的应用。
教学方法：1. 讲授：讲解发酵工程的定义、原理和应用。
2. 互动：引导学生思考发酵过程的微生物和设备的选择。
3. 案例分析：通过具体的食品发酵案例，让学生更好地理解发酵工程的应用。
教学准备：1. 发酵工程的PPT课件。
2. 相关的食品发酵案例资料。
二、教学过程1. 导入（5分钟）通过提问方式引导学生思考：什么是发酵？发酵在食品制作中有什么作用？2. 讲解发酵工程的定义（5分钟）讲解发酵工程的定义，包括发酵过程的基本原理和应用领域。
3. 介绍发酵过程中常用的微生物（10分钟）介绍发酵过程中常用的微生物，如酵母菌、乳酸菌等，并讲解它们在发酵过程中的作用。
讲解发酵设备的种类及作用，包括发酵罐、生物反应器等，并介绍它们在发酵过程中的应用。
5. 发酵工程在食品工业中的应用（10分钟）通过具体的食品发酵案例，讲解发酵工程在食品工业中的应用，如啤酒发酵、酸奶制作等。
6. 互动环节（5分钟）引导学生思考发酵过程的微生物和设备的选择，以及发酵工程在食品工业中的重要性。
7. 总结与作业布置（5分钟）总结本节课的重点内容，布置作业，要求学生复习发酵工程的定义、微生物和设备，并思考发酵工程在食品工业中的应用。
三、教学反思本节课通过讲解发酵工程的定义、微生物和设备，以及发酵工程在食品工业中的应用，使学生了解了发酵工程的基本概念和原理。
通过互动环节，引导学生思考发酵过程的微生物和设备的选择，提高了学生的参与度。
但在授课过程中，需要注意把握讲解的深度和广度，确保学生能够更好地理解和掌握发酵工程的知识。
四、作业布置1. 复习发酵工程的定义、微生物和设备。
2. 思考发酵工程在食品工业中的应用，并结合实际案例进行分析。
3. 预习下一节课的内容：发酵工程的实例及发展趋势。
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。
发酵工程原理与技术_江南大学-陈坚-7第七章生产菌种的扩大培养与保藏
– 种子级数太少，接种量小，发酵时间延长， 降低发酵罐的生产率，增加染菌机会
– 虽然种子罐级数随产物的品种及生产规模而 定。但也与所选用工艺条件有关。如改变种 子罐的培养条件，加速了孢子发芽及菌体的 繁殖，也可相应地减少种子罐的级数。
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第二节 种子质量的控制
素含量要高
• 营养成分要尽可能与发酵培养基相近。
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2，培养条件 （1）温度 （2）通气量
在种子罐中培养的种子除保证供给易被利用的 培养基外，有足够的通气量可以提高种子质 量。例如，青霉素的生产菌种在制备过程中 将通气充足和不足两种情况下得到的种子分 别接入发酵罐内，它们的发酵单位可相差1倍 。但也有例外，例如土霉素生产菌，一级种 子罐的通气量小对发酵有利。
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(3)二级种子的质量要求 种龄 7~8h pH 7.2左右 OD值 净增0.5左右 无菌检查 (-) 噬菌体检查(-)
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二、啤酒酵母的扩大培养
• 菌种在固体培养基上可呈现多种不同代 谢类型的菌落，氮源品种越多，出现的 菌落类型也越多，不利于生产的稳定。
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• 措施
– 培养基所用原料要经过发酵试验合格才可使 用
– 严格控制灭菌后培养基的质量 – 斜面培养基使用前，需在适当温度下放置一
定时间 – 供生产用的孢子培养基要用比较单一的氮源
，作为选种或分离用的培养基则采用较复杂 的有机氮源
• 通常接种量，细菌1~5%，酵母 菌5~10%，霉菌7~15%，有时
20~25%
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三、种子质量的控制措施
• 种子质量的最终指标是考察其在发酵罐 中所表现出来的生产能力。因此首先必 须保证生产菌种的稳定性，其次是提供 种子培养的适宜环境保证无杂菌侵入， 以获得优良种子。
发酵与酿造的主要设备介绍
• 批发罐的主要优点是污染杂菌的比例小，操作
灵活性强，可用来进行几种不同产品的生产。 其缺点是发酵罐的非生产停留时间所占比重大 ，非稳态工艺过程的设计和操作困难。 连续发 酵的主要的优点是可连续运行几个月的时间， 非生产时间很短；缺点是容易染菌，它适用于 不易染菌的产品如丙酮、丁醇、酒精、啤酒发 酵等。连续发酵还有以下一些优点：
锤刀对物料进行冲击粉碎，广泛用于各种中 等硬度物料的中碎与细碎作业。由于各种脆 性物料的抗冲击性较差。因此，这种粉碎机 特别适用于脆性物料。
图3-1锤式粉碎机 筛网 2.轴 3.锤刀 4.冲击板 5.机壳
• 锤式粉碎机如图3-1，主轴上有钢质圆盘或方盘
转子，盘上装有可拆换的锤刀。锤刀可以自由 摆动。当主轴经800～2500r/min在密封的机壳 内旋转时，刀片在各个不同的位置上，能够以 很大的冲击力将物料粉碎。加入到粉碎机中的 物料，首先与锯齿形的冲击板撞击，已经被粉 碎的物料，通过机壳上的格栅网孔排出。未被 粉碎的物料，被筛网阻截，再次受锤力冲击粉 碎。如遇有坚硬不能粉碎的物料，由于锤刀是 活动地悬挂在盘上，可以摇动而让开，可避免 损伤机器，当然锤刀要受到较大的磨损，甚至 损坏筛网。如遇有坚硬的物料，可再次或多次 冲击粉碎。粉碎的物料，连续穿过机内的筛网 排出。为了避免堵塞，除将筛网孔做成上小下 大的锥形孔外，被粉碎的物料含水量不应超过 10%～15%。
发酵与酿造的主要设备 介绍
2024年2月1日星期四
一、原料处理设备
• (一)原料粉碎设备 • 在发酵与酿造过程中，为了加速蒸煮、糖化、
发酵的反应速度，对于使用的固体原料，常需 将其粉碎。使大块固体物料破碎成小块物料的 操作，通常称为粉碎，而使小块物料进一步粉 碎为粉末状物料，则称为磨碎或研磨。
发酵设备介绍范文
发酵设备介绍范文发酵设备是在发酵过程中起到关键作用的设备，它能提供适宜的发酵环境，使微生物能够充分发挥其作用，产生所需的产物。
下面将对常见的发酵设备进行介绍。
一、发酵罐发酵罐是进行大规模发酵时常用的设备之一，它具有一定的容积和搅拌机构。
发酵罐通常由不锈钢制成，具有良好的耐腐蚀性和密封性能。
在发酵过程中，罐内通过搅拌机构对培养基进行循环搅拌，使微生物均匀与培养基接触，提供充分的氧气和营养物质，从而促使微生物生长和代谢产物的生成。
二、发酵槽发酵槽是进行大规模发酵的另一种常见设备。
与发酵罐相比，发酵槽一般容积更大，可以同时进行多个批次的发酵，提高生产效率。
发酵槽通常由玻璃钢制成，具有较好的机械强度和化学稳定性。
槽内通常设置有适当数量的搅拌器和氧气输入装置，以保证微生物充分供氧和混合，达到最佳的发酵效果。
三、发酵棚发酵棚是一种用于控制温度、湿度和通风的设备，用于保持发酵过程中的适宜环境。
发酵棚一般具有良好的保温性能和调节性，可以根据发酵过程的需要进行温度和湿度的控制。
在发酵棚内，可以根据具体发酵过程的需要添加合适的湿度控制装置和通风装置，以达到最佳的发酵条件。
四、发酵箱发酵箱是一种小型的发酵设备，通常由金属或塑料制成，体积较小、结构简单。
发酵箱通常用于实验室或小规模生产中，可以进行小量培养基的发酵实验。
发酵箱通常具有加热装置和温度控制装置，可以通过控制温度来模拟不同的发酵条件。
在发酵箱中，可以进行各种微生物培养和酶制剂的生产。
五、发酵堆发酵堆是一种特殊的发酵设备，主要用于堆肥发酵。
它通常由有机原料、微生物和水按一定比例混合而成，然后通过堆放、翻堆的方式进行发酵。
发酵堆一般具有较大的露天空间，并设置有通风装置和排水装置，以保持适宜的湿度和通气性。
在发酵过程中，微生物分解有机物质，释放出热量，达到杀灭病原体、腐败菌和杂草种子的目的。
总之，不同的发酵设备具有不同的特点和应用范围，可以根据具体的发酵需求选择合适的设备。
7第七章-微生物发酵及工艺
在分批培养过程中根据产物生成是否与 菌体生长同步的关系，将微生物产物形 成动力学分为与生长有联系的和与生长 无联系的类型。
化学工程和计算机应用的发展为发 酵工艺控制打下另一方面的基础，
研究发酵动力学，找出适于描述和真 正能反映系统的生化反应过程的数学模 型，通过现代化的试验与计算手段，相 信不久定能为发酵的优化控制开创一个 新的局面。
第一节 发酵的基本概念、基本类 型和发酵方式
A.发酵基本概念
B.发酵的基本类型
C.发酵方式 一、分批培养 二、补料分批培养（半连续培养） 三、连续培养
发酵的一般流程
培养基配制
种子扩大培养
空气除菌 发酵设备
培养基灭菌
发酵生产
下游处理
发酵工艺控制引言部分
微生物发酵的生产水平取决于生产菌种本 身的性能，和合适的环境条件、才能使 它的生产能力充分表达出来。我们通过 各种研究方法了解有关生产菌种对环境 条件的要求，了解生产菌在合成产物过 程中的代谢调控机制以及可能的代谢途 径，为设计合理的生产工艺提供理论基础。
而产物的形成很少或全无;在第二时期，产物以 高速度形成，生长也可能出现第二个高峰:碳源 利用在这两个时期都很高。因此，这一类型其 产物形成及菌体生长一般是分开的，从生长源 来看，这一类型发酵产物不是碳源的直接氧化， 而是菌体代谢的主流产物，所以一般产量较高。 也可以分为如下两类: ①产物的形成是经过连锁反应的过程，如丙 酮丁醇、丙酸等发酵。 ②产物的形成不经过中间产物的积累，如延 胡索酸、谷氨酸等。其菌体生长与 产物积累分在两个明显的时期，如柠檬酸。
第七章 发酵工程制药 生物技术制药PPT优质课件
2、微生物的酶
目前的酶多数来源于微生物发酵 医用酶制剂的生产 医药工业用酶 酶的特点：易于工业化生产，便于改善工艺提高
产量。 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。
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3、微生物代谢产物发酵
包括初级代谢产物、中间代谢产物和次级代 谢产物。
第二章 发酵工程制药
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第一节 概述
一、发酵工程 微生物工程:自催化 过程 完整的工业体系
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(一)发酵的定义 1、传统发酵
最初发酵是用来描述酵母菌 作用于果汁或麦芽汁产生气 泡的现象，或者是指酒的生 产过程。
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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，或者更严格地说，发 酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能 反应。
对数生长期形成的产物是细胞自身生长所必 需的，称为初级代谢产物或中间代谢产物。
各种次级代谢产物都是在微生物生长缓慢或 停止生长时期即稳定期所 产生的，来自于中间代谢 产物和初级代谢产物。
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1, 3-丙二醇两步发酵法
糖
酵母
甘油
伯氏肺炎杆菌、丁酸梭菌等
1,3-丙二醇
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4、微生物的生物转化
定义：是利用生物细胞对一些化合物某一特定 部位（基团）的作用，使它转变成结构相类似 但具有更多经济价值的化合物。
如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒 精并放出CO2。
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3、工业上的发酵
泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程, 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、
发酵设备简述
发酵设备简述生物反应器是为微生物发酵或细胞培养（发酵）或酶反应提供良好的生化反应环境以完成生物催化反应的核心设备，常称为发酵罐或多酶反应器，承担产物的生产任务。
发酵工程主要指在最合适的发酵条件下，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。
此外，根据不同的需要，发酵工艺上还分类批量发酵：即一次投料发酵；流加批量发酵：即在一次投料发酵的基础上，流加一定量的营养，使细胞进一步的生长，或得到更多的代谢产物；连续发酵：不断地流加营养，并不断地取出发酵液。
在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验室规模的小发酵罐进行大量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。
由于生物反应的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发酵工程工艺放大问题。
它的结构、操作方式和操作条件对生物过程产品的质量、转化率及能耗有着密切的关系。
一个优良的培养装置应具有严密的结构，良好的液体混合性能，较高的传质传热速率，同时还应具有配套而又可靠的检测及控制仪表。
判断培养装置好坏的唯一标准应是:该装置是否适合工艺的要求，发酵过程中不发生污染，以获得最大的生产率。
大多数的生化反应都是需氧的，故通风发酵设备是需氧生化反应的核心和基础，无论是使用微生物、酶或动植物细胞（或组织）作为生物催化剂，也不管其目的产物是抗生素、酵母、有机酸或者是酶，所需的通风发酵设备均应具有良好的传质和传热性能，结构严密，防杂菌污染，培养基流动与混合良好，良好的检测与控制。
常用的通风发酵罐有机械搅拌、气升环流式、鼓泡式和自吸式，其中机械搅拌通风发酵罐占主导地位。
发酵工程设备课件
发酵工程设备定义与分类定义分类近代发酵设备古代发酵设备随着科学技术的发展，人们开始研究和应用微生物学、生物化学等原理，逐渐出现了专业化的发酵设备，如啤酒厂、酒精厂等。
现代发酵设备01020304食品工业医药工业化工工业环保领域锤式粉碎机齿盘粉碎机涡轮粉碎机0302011 2 3振动筛旋转筛气流筛输送设备带式输送机螺旋输送机斗式提升机除铁设备磁选机01金属探测器02除铁器03发酵罐类型及结构特点机械搅拌式发酵罐采用机械搅拌器对发酵液进行搅拌，促进氧气和营养物质的传递，结构紧凑，操作方便。
气升式发酵罐利用气体升力推动发酵液循环，无需机械搅拌，能耗低，适用于高粘度或易产生泡沫的发酵过程。
自吸式发酵罐具有自吸空气和搅拌功能，能够吸入无菌空气并与发酵液充分混合，减少染菌风险。
发酵罐内环境控制技术温度控制pH控制溶氧控制搅拌器与搅拌轴设计搅拌器类型搅拌轴设计确保搅拌轴具有足够的强度和刚度，以承受搅拌过程中产生的力和扭矩。
同时，要考虑轴的密封和润滑问题，以防止泄漏和磨损。
传热与传质过程强化技术强化传热技术强化传质技术固液分离技术过滤沉降压榨微滤超滤纳滤反渗透膜分离技术萃取技术液液萃取利用溶质在两种不混溶的液体中溶解度不同，将溶质从一种液体转移到另一种液体中。
固相萃取利用固体吸附剂对液体样品中的目标化合物进行吸附，然后用洗脱液洗脱，达到分离和富集目标化合物的目的。
结晶技术冷却结晶蒸发结晶盐析结晶溶析结晶干燥技术喷雾干燥真空干燥冷冻干燥粉碎与筛分技术粉碎技术筛分技术混合与造粒技术混合技术造粒技术包装技术自动包装机包装材料包装容器包装辅助设备01 02 03易于操作和维护经济合理选型方法设备选型原则和方法对筛选出的设备进行详细评估确定最终选型结果生产工艺流程设备性能参数1 2 302030401分析生产工艺流程，确定所需设备类型和数量根据设备性能参数和生产场地条件，进行设备布局设计制定设备操作和维护规程编制设备配套方案010203设备安装前应对基础进行检查和验收设备安装位置应符合设计要求安装规范0102 03调试前应检查设备各部件是否完好、紧固件是否松动空载试车应达到设计要求，无异常声响和振动负载试车应满足生产工艺要求，各项性能指标达到设计标准设备技术资料齐全、准确，符合档案管理要求设备维护保养策略。
发酵工程设备发酵设备绪论PPT课件
Байду номын сангаас、厂区
• １、布局合理：
•
生产区、行政区、生活区
上风口：制剂车间、研究开发部、
质量检查部
下风口：化学合成，发酵室，锅炉房，运输通道
２、无污染源：多草坪，无垃圾杂物
３、人流、物流分开，避免交叉污染
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三、室内
• １、设参观走廊
• ２、层数: 1-3层
• 3、层高：
•
A 车间２.8--3.5M;
• 是发酵工程中最重要的设备之一 氧化锰矿中锰槽浸中试装置
发酵罐的定义：是为一个特定生物化学过程的操作 提供良好而满意的环境的容器。对于某些工艺来说， 发酵罐是个密闭容器，同时附带精密控制系统；而 对于另一些简单的工艺来说，发酵罐只是个开口容 器，有时甚至简单到只要有一个开口的坑。
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（0.5mm水柱,0.0368mgHg）， 与外界＞10帕
• （3）设压差表
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• 3、温湿度：与生产工艺适应 温度：18-26℃，空调、过滤器 相对湿度：45%-65%。
• 4、紫外灯：30W/9-16M2， 离地面1.8-2m
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• 5、 清洗区： 更衣、更鞋处及淋浴设备 洗手，烘干器，淋浴区 注意下水道位置，降低或者避免污染 工具室、维修室在洁净区外 100级区不设下水道
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八、特殊药品
• 1、青霉素：专用空调、车间负压。 • 2、激素、抗肿瘤药品：专用生产设备、
排气净化，防尘措施。 • 3、同位素：使用许可证、符合国家放射
保护要求。 • 4、有毒菌种：专用生产设备、独立厂房、
贮藏分开。 • 5、血液制品：同上
第七章 发酵过程的控制
1、发酵温度
4、CO2和呼吸商的影响及控制
• 三．发酵过程中CO2的控制 • CO2浓度受到许多因素的影响，如细胞的 呼吸强度、通气搅拌程度、设备规模、罐 压大小、温度等。通气搅拌程度越大，体 系中CO2浓度越低。 • 工业发酵中，CO2的影响远比溶解氧的影 响要小得多，因此，一般不单独进行控制。
5、基质浓度的影响及补料控 制
压力法
覆膜氧电极 法
极普法
4、CO2和呼吸商的影响及控制
• 一．二氧化碳对发酵过程的影响 CO2影响发酵液的酸碱平衡，使发酵液的 pH值下降，或与其他化学物质发生化学反 应，或与生长必需金属离子形成碳酸盐沉 淀等原因，造成间接作用而影响菌体生长 和产物合成。
4、CO2和呼吸商的影响及控制
• 二．呼吸商与发酵的关系 • 微生物的耗氧速度常用单位质量的细胞(干 重)在单位时间内消耗氧的量，即呼吸商或 比耗氧速率(或呼吸强度)。单位体积培养液， 在单位时间内消耗的氧量称为摄氧率。 • Q氧气 = γ/ Cc 在菌体浓度一定的情况下，摄氧率越大， 呼吸商越大，发酵就越旺盛。
主要内容
由于发酵过程的复杂性，使得发酵过程的控制较为复杂， 目前生产中较常见的参数主要包括：温度、pH值、溶解氧、 空气流量、基质浓度、泡沫、搅拌速率、罐压、效价等。
9 发酵参数和发酵终点的监测与控制 10 发酵过程的计算机控制 设备及管道清洗与消毒的控制
发酵工程(1-13章)
《发酵工程》Fermentation engineering 授课教师：张书祥（Email：zhangshux578@）第一章绪论第一节发酵工程的定义、特点、内容第二节发酵工程的发展历史第三节发酵工业的应用第四节发酵工程的发展趋势第一节发酵工程的定义、特点、内容1、定义1.1发酵工程：利用微生物的性状和机能，通过现代化工程技术，生产人们所需要产品的过程。
如抗生素、酒类、有机酸、基因工程药物等的生产。
发酵过程是以微生物反应为核心的，因此，发酵工程又被称为微生物工程。
1.2生物工程：生命科学应用于产业方面，称为生物工程学。
也就是利用生物体（生物作用剂：微生物、动物细胞、植物细胞等）的机能，通过现代化工程技术，生产人们所需要产品的过程。
生物工程包括：发酵工程、酶工程、基因工程、细胞工程。
发酵工程与生物工程的关系发酵工程是生物工程的重要组成部分，在生物工程中处于中心地位。
无论是从微生物得到酶或用基因工程菌获得产品都必须依赖发酵工程技术。
发酵工程的发展直接影响生物工程的进一步发展。
2、发酵工业的一般特点：2.1生产所用原料通常以淀粉、糖蜜等碳水化合物（可再生资源）为主，辅料包括一定的无机或有机氮源和少量无机盐。
2.2微生物生化反应过程能通过单一微生物代谢活动完成，因而产品在发酵设备中一次合成。
2.3微生物能利用简单的物质合成复杂的高分子化合物。
2.4由于生命体特有的反应机制，微生物能高度选择地在复杂化合物的特定部位进行氧化、还原、官能团导入等转化反应，从而获得某些具有一定经济价值的物质。
发酵工程与化学工程、生化工程的比较工业发酵的过程是依靠微生物细胞生命活动获得目的产物的过程，从根本上区别于化学合成工业和生化工业。
在工业化学过程中没有生物活性物质参与催化。
工业生化过程属于由酶催化的体外酶反应过程，酶具有生物活性。
当酶失活、辅酶耗尽，过程就停止了。
第三节、发酵工业的应用：发酵工程技术已给人类社会生产力的发展带来了巨大的潜力，解决了人类所面临的食品与营养、健康与环境、资源与能源等重大问题。
发酵工程设备课件
发酵工程设备课件一、教学内容本节课的教学内容来自于人教版小学科学六年级下册第五单元《发酵技术》的第一课时《发酵工程设备》。
教材中主要介绍了发酵工程的基本概念、发酵设备的种类及其在食品制作中的应用。
具体内容包括：发酵工程的定义、发酵设备的结构与工作原理、以及发酵设备在制作酸奶、泡菜、醋、啤酒等食品中的应用。
二、教学目标1. 让学生了解发酵工程的基本概念，知道发酵设备的作用和种类。
2. 培养学生动手操作能力和观察能力，提高他们对发酵技术的兴趣。
3. 通过对发酵工程设备的学习，使学生认识到发酵技术在食品制作中的重要性，增强他们的科技意识。
三、教学难点与重点重点：发酵设备的结构与工作原理，发酵设备在食品制作中的应用。
难点：发酵设备的工作原理，如何运用发酵设备制作各种发酵食品。
四、教具与学具准备教具：电脑、投影仪、发酵工程设备课件、实验器材。
学具：笔记本、彩笔、实验报告册。
五、教学过程1. 情景引入：教师通过展示酸奶、泡菜、醋、啤酒等发酵食品，引导学生思考：这些食品是如何制作出来的？发酵在其中起到了什么作用？2. 知识讲解：教师利用发酵工程设备课件，讲解发酵工程的定义、发酵设备的结构与工作原理。
同时，通过图片和实例，让学生了解发酵设备在食品制作中的应用。
3. 实践操作：学生分组进行实验，亲身体验发酵过程，观察发酵设备的工作原理。
教师巡回指导，解答学生疑问。
4. 例题讲解：教师通过讲解酸奶、泡菜等发酵食品的制作过程，让学生理解发酵设备在实际生产中的应用。
5. 随堂练习：学生根据实验结果和所学知识，完成实验报告册。
教师批改报告册，了解学生掌握情况。
6. 板书设计：发酵工程设备定义：利用微生物的发酵作用，生产发酵产品的技术。
设备种类：发酵罐、发酵箱、搅拌器等。
应用：酸奶、泡菜、醋、啤酒等食品制作。
7. 作业设计：8. 课后反思及拓展延伸：教师引导学生反思本节课所学内容，巩固发酵工程设备的知识。
同时，鼓励学生查阅资料，了解发酵技术在现代工业中的应用，拓展知识面。
发酵与酿造工程学基础及主要设备课件
发酵与酿造工程学基础及主要设备
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每种微生物对温度的要求可用最适温度、最高温度、最 低温度来表征。在最适温度下，微生物生长迅速；超过最高 温度微生物即受到抑制或死亡；在最低温度范围内微生物尚 能生长，但生长速度非常缓慢，世代时间无限延长。在最低 和最高温度之间，微生物的生长速率随温度升高而增加，超 过最适温度后，随温度升高，生长速率下降，最后停止生长， 引起死亡。
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发酵过程中有时会发生溶氧异常情况（异常下降或 升高）
异常下降原因可能有：污染好氧菌；或菌体向好氧 代谢途径迁移，或供氧设备发生故障等。
异常上升原因可能有：污染噬菌体，菌体完全北裂 解；或菌体向厌氧代谢途径迁移
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3. 溶氧的控制
溶氧浓度的控制可从供氧和需氧两方面着手，其中供氧时主 要的： 需氧方面：需氧量手菌体浓度，基质浓度和种类，培养条件 有关。 供氧方面：提高氧的传递推动力和液相体积氧的传递系数； 生产中常采用加大通气速率，或提高搅拌转速，或适当增加 罐压；
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❖ （5）产物浓度（µg（u）/ml） ❖ 检验发酵是否正常与否的重要参数，
❖ 是决定发酵周期长短的根据. ❖ （6）废气中的氧浓度（Pa） ❖ 废气中的氧浓度与发酵微生物的摄氧率和KLa有关，
以此确定发的供氧能力。
❖ （7）废气中的CO2浓度（%） ❖ 根据废气中的氧浓度和CO2浓度，以此计算产生菌
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溶氧大小对菌体生长和产物的性质和产量产生不同 影响；例如，谷氨酸发酵时，通气不足会积累大量乳酸 和琥珀酸；
不同微生物或同一微生物的不同生长阶段对通风量 的要求也不相同。例如，天氡酰胺酶发酵，前期为好气 培养，后期为厌氧培养，产酶能力会大大提高。
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一、发酵罐
发酵罐的定义：是为一个特定生物化学过程的操 作提供良好而满意的环境的容器。 对于某些工艺来说，发酵罐是个密闭容器，同时 附带精密控制系统； 而对于另一些简单的工艺来说，发酵罐只是个开 口容器，有时甚至简单到只要有一个开口的坑。
发酵罐系统
• 一个优良的发酵罐装置和组成 • （1）应具有严密的结构 • （2）良好的液体混合特性 • （3）好的传质相传热速率 • （4）具有配套而又可靠的检测、控制仪表
第六章 发酵设备
第一节 发酵设备概述
• 发酵主要设备为发酵罐和种子罐，它们各自都附有 原料(培养基)调制、蒸煮、灭菌和冷却设备，通气 调节和除菌设备，以及搅拌器等。
• 种子罐：以确保发酵罐培养所必需的菌体量为目的。 • 发酵罐：承担产物的生产任务。
它必须能够提供微生物生命活动和代谢所要求 的条件，并便于操作和控制，保证工艺条件的实现， 从而获得高产。
发酵罐发展历史
• 第一阶段:1900年以前，是现代发酵罐的雏形，它 带有简单的温度和热交换仪器。
• 第二阶段:1900-1940年，出现了200m3的钢制发酵 罐，在面包酵母发酵罐中开始使用空气分布器，机 械搅拌开始用在小型的发酵罐中。
• 第三阶段：1940-1960年，机械搅拌、通风，无菌 操作和纯种培养等一系列技术开始完善，发酵工艺 过程的参数检测和控制方面已出现，耐蒸汽灭菌的 在线连续测定的pH电极和溶氧电极，计算机开始 进行发酵过程的控制。发酵产品的分离和纯化设备 逐步实现商品化。
• 第四阶段：1960-1979年，机械搅拌通风发酵罐的 容积增大到80-150m3。由于大规模生产单细胞蛋 白的需要，又出现了压力循环和压力喷射型的发 酵罐，它可以克服—些气体交换和热交换问题。 计算机开始在发酵工业上得到广泛应用。
• 第五阶段：1979年至今。生物工程和技术的迅猛 发展，给发酵工业提出了新的课题。于是，大规 模细胞培养发酵罐应运而生，胰岛素，干扰素等 基因工程的产品走上商品化。
发酵罐工艺操作条件
• 1．温度：25～40℃。 • 2．压力：0～1kg/cm3 (表压)。 • 3．灭菌条件；温度100～140℃，压力0～3k• 5．需氧量：0.05～0.3kmo1/m3·h。 • 6．通气量：0.3～2VVM。 • 7．功率消耗：0.5～4kW/m3 。 • 8 ．发酵热量：5 000～20 000kcal/m3 .h。
发酵罐的类型
• 1．按微生物生长代谢需要分类： • 好气：抗生素、酶制剂、酵母、氨基酸，维生素
等产品是在好气发酵罐中进行的；需要强烈的通 风搅拌，目的是提高氧在发酵液中的传质系数； • 厌气：丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等采用厌气 发酵罐。不需要通气。
• 2. 按照发酵罐设备特点分类：
• 机械搅拌通风发酵罐：包括循环式，如伍式发 酵罐，文氏管发酵罐，以及非循环式的通风式 发酵罐和自吸式发酵罐等。
管、接种管、压力表和测量仪表接口管等。 • 罐底装有排料口和排污口； • 罐身上下部装有取样口和温度计接口，对于大
型发酵耀，为了便于维修和清洗，往往在近罐 底也装有人孔。
发酵的冷却装置
• 对于中小型发酵罐，多采用罐顶喷水淋于罐外 壁表面进行膜状冷却；
• 对于大型发酵罐，罐内装有冷却蛇管或罐内蛇 管和罐外壁喷洒联合冷却装置，
发酵检测参数还只限于温度、压力、空气流量等一
些最常规的参数。
发酵罐的种类
• 发酵工业上最常用的是通风搅拌罐。除了通风 搅拌发酵罐外，其它型式的发酵罐如：气提式 发酵罐、压力循环发酵罐、带超滤膜的发酵罐 等。
典型发酵设备
• 种子制备设备 • 主发酵设备 • 辅助设备(无菌空气和培养基的制备) • 发酵液预处理设备 • 粗产品的提取设备 • 产品精制与干燥设备 • 流出物回收、利用和处理设备
• 上 口、部人有孔物和料压口力，表冷开却口水等口。，CO2和气体出
• 温度控制采用罐内蛇管和罐外壁直接水 喷淋相结合，排料管在罐的底部。
一、酒精发酵罐
• 酵母将糖转化为酒精高转化率条件 • (1)满足酵母生长和代谢的必要工艺条件 • (2)一定的生化反应时间 • (3)及时移走在生化反应过程中将释放的
• 非机械搅拌通风发酵罐：包括循环式的气提式、 液提式发酵罐，以及非循环式的排管式和喷射 式发酵罐。
• 这两类发酵罐是采用不同的手段使发酵罐内的 气、固、液三相充分混合，从而满足微生物生 长和产物形成对氧的需求。
• 3．按容积分类： • 一般认为500L以下的是实验室发酵罐； • 500-5000L是中试发酵罐； • 5000L以上是生产规模的发酵罐。
生物热
酒精发酵罐的结构要求
• 满足工艺要求，有利于发酵热的排出 • 从结构上有利于发酵液的排出 • 有利于设备清洗、维修以及设备制造安
装方便等问题。
酒精发酵罐筒体结构
• 为圆柱形，底盖和顶盖均为碟形或锥形。 • 在出的酒部精分发酒酸精过，程发中酵，罐为宜了采回用收密CO闭2气式体。及其所带 • 罐顶装有人孔、视镜及二氧化碳回收管、进料
发酵罐的特点
• （1）发酵罐与其他工业设备的突出差别是对纯种
培养的要求之高，几乎达到十分苛刻的程度。因此，
发酵罐的严密性，运行的高度可靠性是发酵工业的 显著特点。
• （2）现代发酵工业为了获取更大的经济利益，发酵 罐更加趋向大型化和自动化发展。
•
在发酵罐的自动化方面，作为参数检测的眼睛
如pH电极、溶解氧电极、溶解CO2电极等的在线检 测在国外巳相当成熟。国内目前尚处于起步阶段，
• 为避免发酵车间的潮湿和积水，要求在罐体底 部沿罐体四周装有集水槽。
• 采用罐外列管式喷淋冷却的方法，具有冷却发 酵液均匀，冷却效率高等优点。
第二节 嫌气发酵设备
密闭厌氧发酵罐
• 对这类发酵罐的要求是：能封闭；能承 受一定压力；有冷却设备；罐内尽量减 少装置，消灭死角，便于清洗灭菌。
• 酒精和啤酒都属于嫌气发酵产物，其发 酵罐因不需要通入昂贵的无菌空气，因 此在设备放大、制造和操作时，都比好 气发酵设备简单得多。
• 它的容积常大于50m3，H:Dt=1-2，罐的 上、下部都是锥形的。