《发酵工程》
课程教案
第一章绪论
1.1发酵与发酵工业的概念
1.2发酵工程技术的发展简史
1.3发酵工业的特点与范围
1.4发酵方法的类别与流程
1.5发酵工业的现状与展望
1.6《发酵工艺学》课程与专业学习的关系
教学目的：
明确《发酵工艺学》的学习内容，建立发酵产品生产过程的整体理念，理解该课程在专业学习中的重要地位，激发学生的学习热情。掌握发酵、发酵工程、发酵工业的概念与特征、发酵工业发展简史，熟悉发酵工业范畴和生产流程，了解发酵工业的发展现状与趋向。
教学重点与难点：
重点：发酵、发酵工程、发酵工业的概念、发酵工业发展简史；
难点：发酵工业范畴和生产流程
教学方法与手段:
讲授法；讨论法。教师提问——学生思考——教师讲授——习题，讲授时注意讲清重点及难点，同时注意要求学生对概念、原理的理解。
教学内容：
一、发酵、发酵工程与发酵工业的概念
1、发酵
1.1传统发酵：发酵(fermentation)一词最初来源于拉丁语“发泡、沸涌”(fervere)的派生词，即指酵母菌在无氧条件下利用果汁或麦芽汁中的糖类物质进行酒精发酵产生C02的现象，或者是指酒的生产过程。
1.2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。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出C02。
1.3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、氨基酸、酶制剂等。产品有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。
二、发酵工程技术的发展简史
发酵工程技术的历史阶段及其特点
阶段及年代
技术特点及发酵产品
自然发酵阶段(1900年以前)
利用自然发酵制曲酿酒、制醋、栽培食用菌、酿制酱油、酱品、泡菜、干酪、面包以及沤肥等
纯培养发酵阶段(1900～1940)
利用微生物纯培养技术发酵生产面包酵母、甘油、酒精、乳酸、丙酮、丁醇等厌氧发酵产品和柠檬酸、淀粉酶、蛋白酶等好氧发酵产品
该阶段的特点是：生产过程简单，对发酵设备要求不高，生产规模不大，发酵产品的结构比原料简单，属于初级代谢产物
深层通气发酵阶段(1940～1957)
利用液体深层通气培养技术大规模发酵生产抗生素以及各种有机酸、酶制剂、维生素、激素等产品
该阶段的特点是：微生物发酵的代谢从分解代谢转变为合成代谢；真正无杂菌发酵的机械搅拌液体深层发酵罐诞生；微生物学、生物化学、生化工程三大学科形成了完整的体系
代谢调控发酵阶段(1957～1960)
利用诱变育种和代谢调控技术发酵生产氨基酸、核苷酸等多种产品
该阶段的特点是：发酵罐达50～200m3。；发酵产品从初级代谢产物到次级代谢产物；发展了气升式发酵罐(可降低能耗、提高供氧)；多种膜分离介质问世
全面发展阶段(1960～1979)
利用石油化工原料(碳氢化合物)发酵生产单细胞蛋白；发展了循环式、喷射式等多种发酵罐；利用生物合成与化学合成相结合的工程技术生产维生素、新型抗生素；发酵生产向大型化、多样化、连续化、自动化方向发展
基因工程阶段(1979～)
利用DNA重组技术构建的生物细胞发酵生产人们所希望的各种产品，如胰岛素、干扰素等基因工程产品
该阶段的特点是：按照人们的意愿改造物种、发酵生产人们所希望的各种产品；生物反应器也不再是传统意义上的钢铁设备，昆虫躯体、动物细胞乳腺、植物细胞的根茎果实都可以看作是一种生物反应器；基因工程技术使发酵工业发生了革命性变化
三、发酵工业的特点与范围
1、发酵工业的特点
发酵工业是利用微生物所具有的生物加工与生物转化能力，将廉价的发酵原料转变为各种高附加值产品的产业。其主要特点如下：
1）条件的温和性。发酵过程一般都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应条件比较温和。
2）原料的廉价性。可采用较廉价的原料(如淀粉、糖蜜、玉米浆或其他农副产品等)生产较高价值的产品。有时甚至可利用一些废物作为发酵原料，变废为宝，实现环保和发酵生产的双层效益。
3）反应的专一性。发酵过程是通过生物体的自适应调节来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较为单一的代谢产物。
4）产物的多样性。由于生物体本身所具有的反应机制，能专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位的生物转化修饰，也可产生比较复杂的高分子化合物。
5）生产的非限制性。发酵生产不受地理、气候、季节等自然条件的限制，可以根据订单安排通用发酵设备来生产多种多样的发酵产品。
四、发酵方法的类别与流程
1、类别
根据对氧的需要区分：厌氧和有氧发酵
根据培养基物理性状区分：液