发酵工程与设备课件
有限公司
汇报人：XX
目录
发酵工程基础
01
发酵工艺流程
03
发酵工程应用实例
05
发酵设备概述
02
发酵过程优化
04
发酵工程的未来趋势
06
发酵工程基础
01
发酵工程定义
发酵工程是利用微生物的代谢活动，将有机物质转化为有用产品的生物技术过程。
发酵过程的科学解释
发酵工程广泛应用于食品、医药、化工等行业，如生产抗生素、酸奶和生物燃料等。
发酵工程的应用领域
发酵过程原理
微生物通过酶促反应将底物转化为代谢产物，是发酵过程的核心原理。
微生物代谢机制
通过调节温度、pH、溶氧等参数，控制发酵过程以提高产物质量和产量。
发酵过程控制
研究微生物生长和产物生成速率随时间变化的规律，对优化发酵过程至关重要。
发酵动力学
发酵类型分类
根据发酵过程中氧气的参与程度，发酵可分为好氧发酵和厌氧发酵两大类。
按发酵过程分类
发酵产物的不同，可以将发酵分为酒精发酵、乳酸发酵、醋酸发酵等多种类型。
按发酵产物分类
根据发酵所用微生物的不同，发酵可分为细菌发酵、酵母发酵、霉菌发酵等。
按发酵微生物分类
发酵过程中的温度条件不同，可以分为常温发酵、中温发酵和高温发酵等类型。
按发酵温度分类
发酵设备概述
02
设备功能与分类
发酵罐用于提供微生物生长的适宜环境，控制温度、pH值、氧气供应等关键参数。
发酵罐的基本功能
01
根据发酵过程的不同，发酵设备可分为固体发酵设备和液体发酵设备两大类。
按发酵类型分类
02
发酵设备按操作方式可分为批式发酵、连续发酵和半连续发酵设备。
按操作方式分类
03
发酵设备根据生产规模分为实验室规模、中试规模和工业规模设备。
按规模大小分类
04
设备操作原理
发酵过程中，温度控制至关重要，设备通过冷却或加热系统维持适宜的发酵温度。
温度控制机制
发酵过程中pH值的稳定对微生物活性有直接影响，设备通过添加酸碱调节剂来控制pH值。
pH值调节系统
搅拌器确保培养基均匀混合，提供氧气和营养物质，促进微生物生长和代谢。
搅拌与混合原理
01
02
03
设备维护与管理
为保证发酵过程的卫生和产品质量，发酵设备需要定期进行彻底的清洁和消毒。
定期清洁与消毒
01
02
03
04
制定详细的预防性维护计划，定期检查设备的运行状况，及时更换易损部件。
预防性维护计划
对操作发酵设备的人员进行专业培训，确保他们了解设备的正确使用和维护方法。
操作人员培训
记录每次维护活动的详细信息，并进行数据分析，以优化维护流程和提高设备效率。
维护记录与分析
发酵工艺流程
03
原料准备与处理
选择高质量的原料是保证发酵产品质量的前提，如选择优质葡萄用于葡萄酒的发酵。
原料的选择与采购
01
原料在使用前需经过彻底清洗和消毒，以去除微生物和杂质，如清洗水果以防止杂菌污染。
原料的清洗与消毒
02
根据发酵工艺需求，原料可能需要粉碎和调配，如将谷物粉碎成适合发酵的粒度。
原料的粉碎与调配
03
预处理包括调整原料的pH值、温度等，为后续的发酵过程创造适宜条件，如调整糖液的pH值以优化酵母活性。
原料的预处理
04
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。
温度控制
01
发酵液的pH值对微生物生长至关重要，例如乳酸发酵中，pH值需维持在4.0-4.5之间。
pH值调节
02
对于需氧发酵过程，溶解氧的监控和调节至关重要，如抗生素生产中需保持高溶解氧水平。
溶解氧监控
03
搅拌速度影响发酵罐内物料混合均匀性，如在生物制药发酵中，需控制适宜的搅拌速度以提高产量。
搅拌速度控制
04
产品提取与纯化
固液分离技术
通过离心或过滤等方法去除发酵液中的固体杂质，获取含目标产品的清液。
萃取过程
结晶与干燥
通过控制条件使目标产物结晶，然后进行干燥处理，以获得最终产品。
利用溶剂萃取技术，将目标产物从发酵液中分离出来，提高产物浓度。
层析纯化
采用层析技术，如离子交换层析、亲和层析等，进一步纯化目标产物。
发酵过程优化
04
参数优化策略
控制温度和pH值
通过精确控制发酵罐内的温度和pH值，可以提高微生物活性，优化产物的产量和质量。
优化搅拌和通气条件
调整搅拌速度和通气量，确保氧气供应充足，减少代谢产物抑制，提升发酵效率。
营养物质的供给策略
合理配比营养物质，如碳源、氮源和微量元素，以满足微生物生长和代谢的需求，提高目标产物的产率。
发酵效率提升
通过添加特定的营养物质和调整pH值，可以显著提高微生物的生长速率和代谢活性。
优化培养基成分
精确控制温度、搅拌速度和通气量等参数，可以有效提升发酵效率和产物的产量。
控制发酵过程参数
应用连续发酵、固定化细胞技术等先进发酵技术，可以提高发酵过程的稳定性和效率。
采用先进的发酵技术
质量控制方法
利用传感器和