發(fā)酵工程原理

發(fā)酵工程原理與技術(shù)應(yīng)用 一、微生物發(fā)酵工程 緒 論發(fā)酵工程微生物工程：利用微生物的活動來進行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的理論與工程技術(shù)體系。是將化學工程有關(guān)理論和單元操作應(yīng)用于微生物的工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)，進而發(fā)展起來的具有新的特點的一門學科。 發(fā)酵工程生 物 學 化 學工 程 學 發(fā) 酵 工 程緒 論 發(fā) 酵 工 程 1.是應(yīng)用微生物為工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)服務(wù)的一門工程技術(shù)，是直接建立在微生物學基礎(chǔ)上的，隨微生物工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，同時也是與化學工業(yè)相結(jié)合的一個新發(fā)展。 緒 論 2.微生物工程與化學工程相比，具有明顯的區(qū)別：發(fā) 酵 工 程發(fā)酵過程是極其復雜的生物化學反應(yīng)；發(fā)酵過程的各種反應(yīng)與微生物活細胞息息相關(guān)；對發(fā)酵的控制是通過對微生物代謝的控制來實現(xiàn)的； 緒 論 3.發(fā)酵醪的流體力學性質(zhì)和一般典型的溶液有明顯的不同，不服從牛頓力學規(guī)律，稱為非牛頓流體。發(fā) 酵 工 程4.微生物發(fā)酵工程分為兩大部分：發(fā) 酵 部 分 ： 提 純 部 分 ： 緒 論 二、微生物工程的發(fā)展史1.自然發(fā)酵時期；經(jīng)驗操作2.純培養(yǎng)技術(shù)的建立 3.通氣攪拌的好氣性發(fā)酵工程技術(shù)的建立，抗生素工業(yè)開始，有機酸、酶制劑、維生素、激素等產(chǎn)品的問世。厭氧發(fā)酵工程技術(shù)逐漸發(fā)展，該期產(chǎn)品如丙酮等。發(fā) 酵 工 程緒 論 4.人工誘變育種與代謝控制發(fā)酵工業(yè)技術(shù)的建立；上個世紀60年代，氨基酸微生物工業(yè)發(fā)酵技術(shù)建立，這是在分子生物學發(fā)展的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，這表明遺傳工程技術(shù)在發(fā)酵生產(chǎn)中得到應(yīng)用。人工誘變育種代謝控制發(fā)酵工程技術(shù)的建立，是微生物工程發(fā)展的一個轉(zhuǎn)折時期。5.發(fā)酵動力學、發(fā)酵過程的連續(xù)化、自動化工程技術(shù)的建立； 目前，發(fā)酵工程的全部基本參數(shù)：如溫度、pH值等均能自動記錄并能自動控制。 發(fā) 酵 工 程緒 論 6.微生物酶反應(yīng)生物合成和化學合成反應(yīng)結(jié)合工程技術(shù)的建立； 混合法（可先發(fā)酵后合成，亦可顛倒） 大規(guī)模生產(chǎn) ：維生素C、激素、核酸； 新的抗生素； 某些氨基酸發(fā) 酵 工 程緒 論 三、微生物工業(yè)的特點及范圍微生物工業(yè)（發(fā)酵工業(yè)）：利用微生物具有的化學活性進行物質(zhì)轉(zhuǎn)換，從事各種發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)的工業(yè)。發(fā) 酵 工 程緒 論 1.發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)特點：一般操作條件比較溫和；原料以淀粉、糖蜜等為主；過程反應(yīng)以生命體的自動調(diào)節(jié)方式進行；能合成復雜的化合物如酶、光學活性體等；能進行一些特殊反應(yīng)，如官能團導入；生產(chǎn)產(chǎn)品的生物體本身也是產(chǎn)物；生產(chǎn)過程中，需要防止雜菌污染；通過菌種性能的改變，從而獲得新的反應(yīng)性能或提高生產(chǎn)率；發(fā) 酵 工 程緒 論 2.微生物工業(yè)的范圍釀酒工業(yè)（啤酒、葡萄酒、白酒等）食品工業(yè)（醬、醋等）有機溶劑發(fā)酵工業(yè)（酒精等）抗生素工業(yè)（青霉素、鏈霉素、土霉素等）有機酸發(fā)酵工業(yè)（檸檬酸、醋酸、乳酸等）酶制劑工（淀粉酶、蛋白酶等）氨基酸發(fā)酵工業(yè)（谷氨酸、賴氨酸等）核苷酸類物質(zhì)發(fā)酵工業(yè)（肌苷酸等）發(fā) 酵 工 程緒 論發(fā)酵工業(yè)的產(chǎn)品可分為：菌體、酶、代謝產(chǎn)物、轉(zhuǎn)化修飾產(chǎn)物； 維生素發(fā)酵工業(yè)（維生素B族等）生理活性物質(zhì)發(fā)酵工業(yè)（激素、赤霉素等）微生物菌體蛋白發(fā)酵工業(yè)（酵母、SCP等）微生物環(huán)境凈化工業(yè)（利用微生物處理廢水、污水等）生物能工業(yè)（沼氣、纖維等發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等物質(zhì)）微生物冶金工業(yè)（利用微生物探礦、冶金、石油脫硫等）發(fā) 酵 工 程緒 論 四、發(fā)酵類型及工藝流程根據(jù)微生物對氧的需求情況：好氧發(fā)酵、厭氧發(fā)酵、兼性厭氧；根據(jù)培養(yǎng)基性狀：液體發(fā)酵、固體發(fā)酵；根據(jù)工藝流程：分批發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵；發(fā) 酵 工 程緒 論典型工藝流程：菌種種子發(fā)酵產(chǎn)物提取廢棄物處理 五、發(fā)酵工業(yè)在國民經(jīng)濟中的應(yīng)用從糖分解產(chǎn)生簡單化合物復雜物質(zhì)的生物合成；發(fā)酵方法代替化學合成方法較多；向大型發(fā)酵發(fā)展（常用20120噸發(fā)酵罐，最大5001000噸）人工誘變菌種和代謝控制，新產(chǎn)品、新用途層出不窮；開辟新原料；環(huán)境友好型生產(chǎn)；發(fā) 酵 工 程緒 論六、發(fā)酵工業(yè)發(fā)展趨勢 七、發(fā)酵工程原理與技術(shù)的任務(wù)和內(nèi)容任務(wù)：從微生物工程范疇出發(fā)來闡明厭氧性發(fā)酵與好氣性發(fā)酵過程及產(chǎn)品提純的工藝原理；用這些基本理論去分析、解決微生物工業(yè)中存在的具體問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量；發(fā) 酵 工 程緒 論 通過學習，應(yīng)初步掌握：優(yōu)良菌種選育；合理控制發(fā)酵條件，調(diào)節(jié)代謝途徑（增加前體物質(zhì)或抑制物質(zhì)）；生產(chǎn)過程連續(xù)化、自動化；探求新工藝、新設(shè)備；從事微生物工程的研究和設(shè)計能力；主要內(nèi)容：發(fā)酵機理、代謝控制、發(fā)酵產(chǎn)物提純發(fā) 酵 工 程緒 論