发酵工程二轮复习课件
有限公司
20XX
汇报人：XX
目录
01
发酵工程基础
02
发酵工艺流程
03
发酵设备与应用
04
发酵产物的提取
05
发酵工程的优化策略
06
发酵工程的未来趋势
发酵工程基础
01
发酵工程定义
微生物的代谢过程
发酵工程利用微生物的代谢过程，通过控制环境条件来生产有用的代谢产物。
生物技术的应用领域
发酵工程是生物技术的一个重要分支，广泛应用于食品、医药、化工等行业。
发酵类型分类
按产物类型分类
按发酵过程分类
根据发酵过程中氧气的需求，发酵可分为好氧发酵和厌氧发酵两大类。
发酵产物可以是酒精、有机酸、抗生素等，不同产物的发酵过程和条件有所不同。
按发酵微生物分类
根据发酵所用微生物的不同，可分为细菌发酵、真菌发酵和酵母发酵等类型。
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
研究微生物生长与产物生成速率随时间变化的规律，对发酵过程优化至关重要。
发酵动力学
通过调节温度、pH、溶解氧等参数，控制发酵过程以提高产物质量和产量。
发酵过程控制
发酵工艺流程
02
前处理步骤
选择适合发酵的原料，如谷物、豆类等，并进行清洗、去壳等预处理，以确保发酵质量。
原料选择与准备
根据发酵微生物的生长需求，调整原料的pH值，为发酵微生物提供适宜的生长环境。
调整pH值
通过高温蒸汽、化学药剂等方式对原料和设备进行灭菌，防止杂菌污染影响发酵过程。
灭菌处理
发酵过程控制
在发酵过程中，精确控制温度是关键，例如啤酒发酵需保持在10-15°C以保证酵母活性。
温度控制
控制溶解氧浓度对好氧微生物发酵至关重要，如抗生素生产中需确保充足的氧气供应。
溶解氧浓度
发酵液的pH值对微生物生长至关重要，如酸奶发酵过程中需维持pH在4.5左右以促进乳酸菌生长。
pH值监控
01
02
03
发酵过程控制
搅拌速度
发酵时间管理
01
搅拌速度影响发酵液中营养物质和氧气的分布，如在生物制药发酵中，适当的搅拌可提高产量。
02
发酵时间的长短直接影响产品质量和产量，如葡萄酒的发酵时间需精确控制以达到理想风味。
后处理技术
通过离心、过滤等方法去除发酵液中的固体杂质，获得较为纯净的发酵产物。
分离纯化技术
01
采用蒸发、冷冻等技术对发酵液进行浓缩，提高产物浓度，便于后续加工。
浓缩技术
02
通过喷雾干燥、冷冻干燥等方法将发酵液中的水分去除，得到稳定的粉末状产品。
干燥技术
03
发酵设备与应用
03
常用发酵设备
搅拌罐式发酵器广泛应用于工业生产，如抗生素和酶的生产，通过搅拌保持培养基均匀。
搅拌罐式发酵器
01
气升式发酵罐利用气体上升产生的循环流动，适用于高粘度培养基和细胞培养。
气升式发酵罐
02
固定化细胞反应器通过将细胞固定在载体上，提高细胞密度和反应效率，常用于生物转化过程。
固定化细胞反应器
03
膜生物反应器结合了膜分离技术和生物反应器，用于污水处理和高密度细胞培养。
膜生物反应器
04
设备操作要点
发酵过程中温度是关键因素，需精确控制以保证微生物活性和代谢产物的生成。
温度控制
维持适宜的pH值对于发酵过程至关重要，通常通过添加酸碱溶液来调节。
pH值调节
适当的搅拌可以保证培养基中氧气和营养物质的均匀分布，对提高发酵效率有显著作用。
搅拌速率
发酵罐中的通气量需要精确控制，以满足微生物对氧气的需求，防止过度或不足。
通气量控制
应用实例分析
抗生素生产
利用发酵罐大规模生产青霉素等抗生素，是发酵工程在医药领域的典型应用。
酒精饮料发酵
啤酒和葡萄酒的生产过程中，发酵罐的使用是实现酒精发酵的关键步骤。
有机酸生产
发酵工程在食品工业中用于生产柠檬酸、乳酸等有机酸，广泛应用于食品和饮料行业。
发酵产物的提取
04
提取方法概述
利用离心力将发酵液中的固体和液体分离，适用于大规模生产中快速去除菌体。
离心分离技术
通过半透膜的选择性透过性，分离发酵产物，常用于高价值产品的纯化过程。
膜分离技术
利用溶剂萃取发酵液中的目标产物，适用于热敏感物质的提取，如抗生素的提取。
萃取技术
通过固定相和流动相的相互作用分离混合物中的不同成分，广泛应用于生物制品的纯化。
层析技术
提取效率优化
通过改进提取步骤，如使用超声波辅助提取，可以提高产物的提取效率和纯度。
01
选择与目标产物亲和力高的溶剂，可以有效提高提取率，减少杂质的干扰。
02
根据产物的化学性质调整提取液的pH值，可以优化产物的溶解度，提高提取效率。
03
采用如固相微萃取、膜分离等新型提取技术，可以显著提升提取速度和产物质量。
04
优化提取工艺
选择合适的溶剂
调整pH值
应用新型提取技术
提取过程中的问题
产物降解问题
01
在提取过程中，某些发酵产物可能不稳定，容易发生降解，影响最终产品的质量和产