1 / 77

第四章：发酵工程

第四章：发酵工程. 【 学习目标 】 了解发酵工程的发展概况； 熟悉生物反应器、发酵系统和发酵工艺； 掌握相关概念与知识点. 生物技术. 基因工程. 发酵工程. 细胞工程. 产物. 酶工程. 产品. 产品. 发酵工程 —— 利用微生物进行产品生产的工程. 发酵罐 （生物反应器 ） —— 进行工业发酵的容器. 2. 发酵工业必须具备的条件. （ 1 ）适宜的微生物 （ 2 ）各种生长条件 （ 3 ）发酵设备 （ 4 ）产品的获取方法和设备。. 3. 特点. 一、发酵工程的发展历史.

coby
Download Presentation

第四章：发酵工程

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第四章：发酵工程 【学习目标】 了解发酵工程的发展概况； 熟悉生物反应器、发酵系统和发酵工艺； 掌握相关概念与知识点

  2. 生物技术 基因工程 发酵工程 细胞工程 产物 酶工程 产品 产品

  3. 发酵工程 ——利用微生物进行产品生产的工程 发酵罐（生物反应器 ） ——进行工业发酵的容器

  4. 2.发酵工业必须具备的条件 （1）适宜的微生物 （2）各种生长条件 （3）发酵设备 （4）产品的获取方法和设备。

  5. 3. 特点

  6. 一、发酵工程的发展历史 发酵现象→酿造食品工业→非食品工业→青霉素→抗菌素发酵工业→氨基酸,核酸发酵（代谢控制发酵）→基因工程菌→动物细胞大规模培养→植物细胞大规模培养→藻类细胞大规模培养→转基因动物

  7. 发酵现象的早期认识 虎克—— 第一个看到微生物的人

  8. 巴斯德

  9. 现代化工厂仍采用 巴斯德消毒法 器毒消的明发德斯巴

  10. 发酵工程的早期阶段 人们的对发酵技术的认识起始于19世纪末，主要来自于厌氧发酵，如利用酵母菌、乳酸菌生产酒精、乳酸和各种发酵食品。 20世纪初期，1916年英国采用梭状芽孢杆菌生产丙酮丁醇，德国采用亚硫酸盐法生产甘油（第一次世界大战）──由食品工业向非食品工业发展

  11. 发酵工程的重大转折点 fleming发现青霉素 现代生物技术 ──分子生物学与发酵工程结合发展： 氨基酸发酵工业──谷氨酸、赖氨酸； 核酸发酵工业──肌苷酸、乌苷酸 微生物变异株通过代谢调节──代谢控制发酵技术

  12. 发酵工程产业化发展 发酵工程技术涉及到解决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

  13. 三、发酵工程的内容 1 微生物菌体发酵 2 微生物酶发酵 3 微生物代谢产物发酵 4 微生物的转化发酵 5 生物工程细胞的发酵

  14. 四、发酵工程的应用及前景 1、应用领域： ①医药工业 ②食品工业 ③能源工业 ④化学工业 ⑤冶金工业 ⑥农业 ⑦环境保护

  15. 2、发酵技术的前景 （1）非粮食原料的采用，节约粮食，降低成本 （2）调整结构，加强利用和实行清洁生产。 （3）发酵逐渐向大型发酵和连续发酵，自动化发展。

  16. 第二节：生物反应器及发酵系统 一、概述 发酵工业种，生物反应器又叫发酵设备 有与之配套的一系列辅助设备

  17. 1.发酵罐发展历史 简单发酵罐 钢制发酵罐 机械搅拌设备 无菌设备 通风设备 发酵工艺的完善控制

  18. 2.发酵罐特点及其设计要求 ①良好的生长环境 ②严密的结构 ③ 良好的液体混合性能 ④高的传质和产热速率 ⑤灵敏的检测和控制仪表

  19. 2.设计要求 设计应遵循原则 灭菌部分与未灭菌部分之间不能直接连接 法兰连接尽量少 采用全部焊接结构 无死角裂缝 维修便利

  20. 3.发酵罐类型 微生物生长需要分类 好气发酵罐 厌气发酵罐 传递特点分类 机械搅拌发酵罐 非搅拌发酵罐 根据容积分 实验室发酵罐 中试发酵罐 生产规模的发酵罐

  21. 二 好氧发酵设备 生产上使用的几种发酵罐类型 1、机械搅拌式发酵罐 2、鼓泡式发酵罐 3、气升式发酵罐 3、自吸式发酵罐

  22. 大型发酵罐搅拌装置

  23. 1、 通 用 式 发 酵 罐

  24. （1）通用式发酵罐的基本条件 适宜的高径比，罐身越高氧利用率越高 罐身的高度一般为罐直径的1．5～4倍

  25. 发酵罐的部分部件 1.搅拌器和挡板 大多采用涡轮式搅拌器 挡板的作用是加强搅拌，促使液体上下翻动和控制流型，消除涡流。

  26. 消泡器： 打碎 泡沫 轴封： 密封罐体连接处的缝隙

  27. 2、机械搅拌自吸式发酵罐 构造： 带中央吸气口的搅拌器,由罐底向上伸入的主轴带动 优点： 提高氧的溶解速率、总的动力消耗减少 缺点： 进罐处负压，增加染菌机会，切断菌丝，影响菌的正常生长

  28. ①文氏管自吸式发酵罐

  29. ②溢流喷射自吸式发酵罐：

  30. 3、气升式发酵罐

  31. 气升式发酵罐优势：能量消耗少， 又减少污染机率。 缺点： （1） 需要非常大的空气吞吐量； （2） 相间混和接触较差；

  32. 三、厌氧发酵设备 • 发酵液尽量装满 • 有时还需充入非氧气体 • 排气口安装水封装置 • 培养基应预先还原 • 使用大剂量接种

  33. 四、生物反应器工程及其前景 1.简介： 2 开发的趋势和未来方向

  34. 第三节 发酵工程的工艺 一、发酵工业生产中的菌种 1.发酵工业化的菌种 从野生菌转向变异菌 自然选育转向代谢控制育种 诱发基因突变转向基因重组的定向育种

  35. 2.发酵工业所用菌种必备的条件 ①生长活力强，接种后在发酵罐种迅速生长。 ②生理性状稳定 ③菌体总量和浓度能满足大容量发酵要求 ④无杂菌污染 ⑤生产能力稳定

  36. 二、 培养基 1.种类 营养物质来源分 ：自然培养基，半合成培养基，合成培养基 生产中的用途 孢子培养基、种子培养基、发酵培养基

  37. 2.发酵培养基的组成 培养基的基本成分 1、碳源： 2、氮源 3、无机盐和微量元素 4、生长因子 5、水

  38. 三 发酵工艺 1.种子制备工艺 种子的实验室制备阶段 生产车间种子制备阶段

  39. 2.灭菌 （1）灭菌方法 化学药剂灭菌 射线灭菌 干热灭菌 湿热灭菌 最基本的方法 过滤除菌

  40. （2）培养基灭菌 多采用湿热灭菌 方式 分批法 连续法

  41. （3）空气除菌 过滤除菌 3.发酵 纯种培养的过程

  42. 四：发酵方式 1、分批发酵 三类 分批发酵 补料分批发酵 营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放出，中间除了空气进入和尾气排出，与外部没有物料交换。 连续发酵

  43. 2、 连续发酵 连续发酵，是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定，微生物仍在稳定状态下生长。

  44. 优点： ①维持稳定 ②能够更有效地实现机械化和自动化 ③提高设备利用率，节省工时 ④易优化，有效地提高发酵产率。

  45. 3、 补料分批发酵 补料分批发酵又称为半连续发酵，是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术，是指在微生物的分批发酵中，以某种方式向培养系统补加一定物料的培养技术。 两种类型 单一补料分批发酵 反复补料分批发酵

More Related