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发酵工程课件华中科技
汇报人：XX
目录
壹
发酵工程概述
陆
发酵工程研究前沿
贰
发酵过程原理
叁
发酵技术与设备
肆
发酵工程案例分析
伍
发酵工程课程内容
发酵工程概述
壹
发酵工程定义
发酵工程是利用微生物或细胞进行生物转化，生产有用物质如抗生素、酶等。
生物转化过程
发酵工程涉及将生物化学反应放大到工业规模，以实现连续化、自动化生产。
工业生产技术
发酵工程应用领域
食品工业
能源生产
农业领域
医药行业
发酵技术在食品工业中广泛应用，如酸奶、酱油、醋等产品的生产。
发酵工程用于生产抗生素、维生素、酶制剂等医药产品，对人类健康贡献巨大。
通过发酵过程，可以生产有机肥料和生物农药，促进农业可持续发展。
发酵技术用于生产生物燃料，如乙醇和生物柴油，是可再生能源领域的重要组成部分。
发酵工程重要性
发酵工程在食品工业中扮演关键角色，如酸奶、酱油等产品的生产都离不开它。
食品工业的推动力
利用发酵工程处理有机废弃物，可减少环境污染，实现资源的循环利用。
环境保护的助力
发酵技术是抗生素、维生素等药物生产的基础，对医疗健康领域贡献巨大。
制药行业的基石
01
02
03
发酵过程原理
贰
微生物发酵机制
酶促反应过程
微生物通过酶促反应将糖类等有机物分解，产生能量和代谢产物，是发酵的基础。
代谢途径调控
微生物通过调节代谢途径中的关键酶活性，控制发酵过程中的物质流向和产物生成。
发酵产物的积累
在发酵过程中，微生物积累特定的代谢产物，如乙醇、乳酸等，这些产物具有重要的工业应用价值。
发酵过程控制
温度控制
在发酵过程中，精确控制温度是关键，例如啤酒酿造中，温度的微小变化都会影响酵母的活性和最终风味。
01
02
pH值调节
发酵液的pH值对微生物的生长和代谢至关重要，如酸奶生产中，通过调节pH值来控制乳酸菌的发酵过程。
03
溶解氧控制
在需氧发酵过程中，溶解氧的水平直接影响发酵效率，例如在抗生素生产中，通过搅拌和通气来维持适宜的溶解氧浓度。
发酵产物分离纯化
利用离心力将发酵液中的固体和液体分离，如在抗生素生产中分离菌体和培养液。
离心分离技术
利用不同物质在两相间的溶解度差异进行分离，如在生物柴油生产中分离甘油和脂肪酸酯。
萃取技术
通过滤膜或滤材截留固体颗粒，获取澄清的发酵液，例如在啤酒生产中去除酵母。
过滤技术
发酵产物分离纯化
通过物质在固定相和流动相中的不同迁移速率进行分离纯化，如在氨基酸生产中使用离子交换层析。
层析技术
01
利用不同物质沸点的差异进行分离，如在酒精生产中通过蒸馏获得高浓度酒精。
蒸馏技术
02
发酵技术与设备
叁
发酵罐设计原理
发酵罐通常由罐体、搅拌装置、通气系统和温度控制系统组成，以满足微生物生长需求。
发酵罐的结构设计
发酵过程对温度敏感，发酵罐设计必须包括精确的温度控制系统，以维持最佳发酵条件。
温度控制的重要性
发酵罐设计需考虑氧气传输效率，通过搅拌和通气系统确保微生物获得充足氧气。
发酵过程中的氧气供应
发酵过程监控技术
实时监测发酵罐内的温度，确保微生物生长和代谢的最佳条件，如啤酒发酵过程中的温度控制。
温度控制技术
01
通过传感器持续监测发酵液的pH值，调整酸碱度以维持发酵过程的稳定，例如酸奶生产中的pH监控。
pH值监控
02
发酵过程中溶解氧的监控对于需氧微生物至关重要，如抗生素生产中溶氧量的实时监控。
溶氧量监测
03
发酵罐内的压力变化可以反映发酵状态，通过压力传感器进行实时监控，如葡萄酒发酵过程中的压力控制。
压力监控
04
发酵设备操作维护
实时监控发酵过程中的温度、pH值等关键参数，确保发酵环境稳定。
监测与调控系统
建立故障诊断流程，对发酵设备的异常现象进行及时排查和修复，保障生产连续性。
设备故障排查
定期清洁发酵罐内外，使用无菌水和消毒剂彻底消毒，防止杂菌污染。
设备清洁与消毒
01、
02、
03、
发酵工程案例分析
肆
工业发酵实例
乳酸发酵在食品工业中应用广泛，如酸奶和泡菜的生产，利用乳酸菌发酵产生乳酸。
乳酸发酵
乙醇发酵广泛应用于生物燃料的生产，如玉米或甘蔗发酵成乙醇，用于汽车燃料。
乙醇发酵
工业发酵中，青霉素的生产是一个经典案例，通过微生物发酵过程大量生产抗生素。
抗生素生产
发酵工艺优化案例
通过基因工程改造菌株，优化发酵条件，显著提升了青霉素等抗生素的生产效率。
01
通过控制温度和pH值，改进搅拌速率，提高了乙醇发酵的产率和质量。
02
在发酵过程中引入特定的代谢途径抑制剂，有效减少了目标产物的副产物生成。
03
通过发酵培养基的优化和发酵过程的精细控制，显著提高了酶的活性和稳定性。
04
提高抗生素产量
优化酒精发酵过程
减少副产物生成
提高酶活性
发酵产品市场分析
分析全球发酵产品市场的发展趋势，如酸奶、味