发酵工程PPT课件
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汇报人：XX
目录
发酵工程概述
01
发酵设备与工艺
03
发酵工程案例分析
05
发酵过程原理
02
发酵产品种类
04
发酵工程教学方法
06
发酵工程概述
01
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，以生产食品、药品等产品。
工业生产技术
发酵工程历史
发酵技术起源于古代，如中国的酿酒、酱油制作，以及中东的面包发酵，是人类最早利用微生物的实例。
01
古代发酵技术的起源
18世纪工业革命后，发酵工程开始规模化，如啤酒和醋的生产，标志着发酵技术向工业化的转变。
02
工业革命与发酵工程
20世纪抗生素的发现和生物技术的进步推动了发酵工程的快速发展，如青霉素的大规模生产。
03
现代发酵工程的发展
发酵工程应用领域
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。
食品工业
发酵过程用于生产有机肥料和生物农药，促进农业可持续发展。
农业领域
利用发酵工程生产抗生素、维生素、酶制剂等药物，是现代制药的重要手段。
制药行业
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。
能源生产
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03
04
发酵过程原理
02
微生物发酵机制
能量代谢途径
酶促反应过程
微生物通过酶的作用，将底物转化为代谢产物，如酵母菌发酵糖类产生酒精和二氧化碳。
在发酵过程中，微生物通过糖酵解、柠檬酸循环等途径产生能量，维持生命活动。
代谢产物的调控
微生物通过调节代谢途径中的关键酶活性，控制发酵产物的种类和产量，如抗生素的生产。
发酵过程控制
在发酵过程中，精确控制温度是关键，如啤酒发酵需保持在10-15°C以保证酵母活性。
发酵液的pH值对微生物生长和代谢产物有重要影响，例如乳酸发酵中需维持酸性环境。
搅拌速率影响发酵液中氧气和营养物质的分布，对提高发酵效率至关重要。
通过适时添加营养物质，控制发酵过程中的底物浓度，可优化产物的合成。
温度控制
pH值调节
搅拌速率控制
补料策略
对于需氧微生物，如抗生素生产中的菌株，控制溶解氧水平是提高产量的重要手段。
溶解氧控制
发酵产物分离纯化
通过离心力将发酵液中的固体和液体分离，常用于细胞和大颗粒的去除。
离心分离技术
01
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03
04
利用半透膜的选择透过性，分离发酵液中的目标产物，如超滤和纳滤。
膜分离技术
利用溶剂萃取发酵液中的目标产物，如使用乙酸乙酯从发酵液中提取抗生素。
萃取技术
通过固定相和流动相的相互作用分离混合物，如离子交换层析用于蛋白质纯化。
层析技术
发酵设备与工艺
03
发酵罐设计原理
发酵罐通常包括搅拌系统、温度控制系统和供气系统，以确保微生物生长环境的稳定。
发酵罐的结构设计
01
发酵罐设计需考虑氧气的溶解和传递效率，以满足微生物代谢需求，提高发酵效率。
发酵过程中的氧气传递
02
发酵过程中温度控制至关重要，设计时需确保发酵罐能精确调控温度，以适应不同微生物的生长需求。
发酵罐的温度控制
03
发酵过程监控技术
pH值监控
实时监测发酵液的pH值，确保微生物生长环境稳定，对产品质量和产量至关重要。
溶解氧(DO)控制
通过控制溶解氧水平，维持好氧微生物的代谢需求，对提高发酵效率和产物质量有显著作用。
温度控制
发酵过程中温度的精确控制对微生物活性和代谢产物的生成有直接影响，是发酵成功的关键因素。
工艺优化策略
通过改进发酵培养基的配方，优化原料配比，以提高原料的转化率和利用率。
提高原料利用率
精确控制温度、pH值、溶解氧等关键参数，以确保发酵过程的稳定性和效率。
控制发酵过程参数
通过优化菌种和发酵条件，减少发酵时间，提高生产效率和降低成本。
缩短发酵周期
通过调整发酵条件和培养基成分，减少副产物的产生，提高目标产物的纯度和收率。
减少副产物生成
发酵产品种类
04
食品发酵产品
酸奶是通过乳酸菌发酵牛奶制成的，富含益生菌，有助于消化和肠道健康。
酸奶
酱油是通过大豆和小麦发酵制成的调味品，广泛用于亚洲菜肴中，增添风味。
酱油
泡菜是利用蔬菜进行乳酸发酵的食品，如韩国泡菜，具有独特的酸味和丰富的营养价值。
泡菜
药品发酵产品
通过微生物发酵过程生产的抗生素，如青霉素，是治疗细菌感染的重要药物。
抗生素类药物
发酵技术用于生产多种维生素，例如维生素B12，广泛应用于医药和食品工业。
维生素类药物
发酵法生产的氨基酸如谷氨酸，不仅用于食品工业，也用于合成药物和营养补充剂。
氨基酸类药物
生物化工产品
有机酸
抗生素
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03
有机酸如柠檬酸和乳酸，通过发酵工艺生产，用于食品、饮料和化工等行业。
抗生素如青霉素和头孢菌素，是通过微生物发酵过程生产的，广泛应用于医药领域。
02
酶制剂如淀粉酶和