发酵工厂设计

1 发酵菌种及其制备

1.1发酵菌种从哪里来的？企业自主研发的？怎样研发的？还是从别的研发中心或企业购买的？生产性能怎么样（如：产物的产率如何？生产出的产品的品质如何？）

发酵菌种如果是基因工程菌，这个基因工程菌是怎样被研发、创造出来的？转基因的过程是怎样的？具体操作过程。（了解）

1.2菌种的扩大培养的过程

2 原料及其预处理

2.1有哪些原料和辅料？分别有什么作用呢？

2.2原料需要进行怎样的预处理，才可以给微生物“吃”呢？或者预处理到什么程度再用酶（或几种酶）来催化？

3 如果是好氧发酵——供应氧气的问题：氧气或无菌空气是怎么制备的？怎样将氧气供应到发酵罐内的？没有利用完的氧气或者产生的代谢气体（如CO2）怎样排掉？

4 发酵机理

4.1单纯从生物化学的角度

我好奇的是：产物生成的过程：到底是怎样的一系列酶促反应过程呢？这是从定性方面来了解。

从定量的角度：每生产单位质量（如1kg）的产物，需要多少原料呢？（原料可能好几种，那么就是分别多少kg 主料，或者还需要多少kg的辅料？）

4.2从微生物的生长繁殖和自身代谢角度

我好奇的是：微生物这种神奇的生物，是怎样一步步“吃掉”培养基（或者称发酵液，代谢底物等）的？又代谢出了什么产物？我们需要的产物最终在什么地方？——菌体内？菌体外？

4.3从我们人需要的角度——代谢控制发酵

我们是通过怎样的手段？控制微生物的代谢途径，来实现我们所需产物的积累的？

5 发酵工艺及设备

发酵工艺是怎样的过程？通过怎样的工程手段，实现产物的生产的？即技术和设备上的问题。

生产工艺的关键技术有哪些？关键点有几个。

发酵过程要平稳有序进行的话，要控制哪些参数或因素？这些参数或因素维持在什么水平或数值上？通过怎样的办法使这些参数稳定或变化（如果参数需要调节的话）？

整个工艺过程的控制和操作，具体到每一个工段，分别都有哪些注意事项？

6 产物的获得、产品的包装，及企业效益问题

6.1由产物到产品的过程是怎样的？

6.2产品如何包装？

6.3生产这个发酵产品的主要企业有哪些？

具体到某个企业：这个企业每年给社会提供多少吨的产品？企业养活多少员工？企业整体的利润每年是多少？员工各方面待遇如何？这个企业的环境效益怎么样？是制造污染（如：排三废污染较多的发酵企业）？还是消除污染的（如污水处理企业）？还是不制造污染也不消除污染？企业文化怎样？企业管理水平如何？人员培训情况？等等。

7 整个发酵过程需要重点检查哪几个指标？

发酵过程的参数检测和发酵产品的质量检测。

7.1发酵过程中要检测哪几个参数？检测方法是？用什么检测仪器？怎样操作？

7.2产品要化验哪几个指标？用什么方法？什么仪器？操作步骤？

8对发酵过程产生的废物进行处理（废水、废气、废渣的处理）

参考书目：

1《发酵工程原理与技术》李艳主编，高等教育出版社,2007.1

2《发酵工程原理与技术应用》余龙江主编，化学工业出版社，2006.6

3《现代发酵工艺原理与技术》田洪涛主编，化学工业出版社，2007.1

一、发酵食品

1谷物的发酵：酱油，酱类（豆瓣酱或甜面酱），豆豉，食醋，豆腐乳，味精，黄酒，米酒，啤酒，白酒等。

2水果的发酵：葡萄酒，其他果酒（如：大枣干酒，樱桃酒，柿子酒，等各色水果发酵饮品），苹果醋，等等

3蔬菜的发酵：泡菜系列发酵产品（可以在家里做）

4牛奶的发酵：酸乳系列产品

5“微生物性”功能食品开发：——《现代发酵工艺原理与技术》田洪涛主编，化学工业出版社，2010生物技术班借5.1功能性低聚糖（）；

5.2真菌多糖发酵

5.3活性肽发酵

5.4活性微量元素发酵

5.5螺旋藻的发酵

5.6人用益生菌的发酵

5.7功能性多不饱和脂肪酸

6“微生物性”食品添加剂：《现代发酵工艺原理与技术》田洪涛主编，化学工业出版社，可以去2010生物技术班借6.1黄原胶

6.2结冷胶

6.3茁霉多糖

6.4乳酸菌细菌素

6.5食用微生物色素：β-胡萝卜素，虾青素（有抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、预防心脑血管疾病作用）

6.6海藻糖

6.7微生物风味物质

二、医药工业

生物制药产品主要包括三大类——（主要化学成分是：蛋白质，核酸，糖类或脂类物质）

1、基因工程药物：各种抗生素（抗菌剂和抗癌药），如青霉素，链霉素，干扰素。等等，种类很多；

2、生物疫苗：乙肝疫苗；

3、生物诊断试剂：医用酶制剂（作为诊断试剂），如瑞替普酶，阿替普酶，尿激酶，链激酶等等很多；

另外还有：维生素的发酵生产（维生素C，维生素B2，维生素B12）。

三农业

3.1生物肥料 3.2生物农药 3.3动植物生长调节剂：赤霉素 3.4 SCP——饲料用居多。

四能源工业

4.1绿色石油——燃料乙醇（用粮食发酵，美国、巴西和欧洲应用较多），生物柴油（生物柴油是指由动植物油脂（脂肪酸甘油三酯）与醇（甲醇或乙醇）经酯交换反应得到的脂肪酸单烷基酯，最典型的是脂肪酸甲酯。与传统的石化能源相比，其硫及芳烃含量低、闪点高、十六烷值高、具有良好的润滑性，可部分添加到石化柴油中，目前德国在应用）。

4.2沼气的生产

4.3微生物采油（了解）

4.4生物电池（了解）

五化学工业——用生物发酵法生产化工产品，工艺节能，污染少；继续开发新的产品，代替化工产品。

5.1聚酯塑料——聚羟基丁酯（PHB），生物可降解塑料

5.2长链二羧酸：工程塑料，农用抗寒薄膜及粘合剂的合成材料。

六冶金工业（了解）

细菌冶金：用微生物及其代谢产物作为浸矿剂，喷淋到堆放的矿石上，浸矿剂溶解矿石中的有效成分，最后，从收集的浸取液中分离，浓缩，提纯有用的金属，主要是稀有金属：如黄金，铜，铀等。

七轻工业产品

7.1核苷酸的发酵

7.2有机酸发酵工业——柠檬酸，乳酸，葡萄糖酸

7.3油脂

7.4工业酶制剂（淀粉酶，蛋白酶，脂肪酶，果胶酶，等等种类很多）

7.5多糖：葡聚糖，透明质酸等。

7.6活性干酵母

八环保领域——《环境生物工程》

8.1控制环境污染：净化水域或土壤的石油污染；降解联苯类致癌物质；清除氰、腈等剧毒化合物（氰，NC-CN，氰是一种无色带苦杏仁味的剧毒气体，腈是一类含有机基团-CN的有机物，腈是重要的化工原料和合成中间体，有毒性）8.2处理工业三废，生活垃圾及农业废弃物