发酵工程PPT课件.pptx

发酵工程PPT课件

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目录

第一章

发酵工程概述

第二章

发酵过程原理

第四章

发酵产品种类

第三章

发酵设备与工艺

第六章

发酵工程的未来趋势

第五章

发酵工程案例分析

发酵工程概述

第一章

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，生产有用物质如酒精、抗生素等。

生物转化过程

发酵工程涉及一系列工业生产技术，包括培养基制备、发酵过程控制和产品提取等。

工业生产技术

发酵工程历史

发酵技术起源于古代，如中国的酒曲酿酒和欧洲的啤酒酿造，是发酵工程的雏形。

01

古代发酵技术的起源

18世纪工业革命后，发酵技术开始应用于大规模生产，如抗生素的生产。

02

工业革命与发酵技术

20世纪中叶，生物技术的进步推动了发酵工程的现代化，如重组DNA技术的应用。

03

现代发酵工程的发展

发酵工程应用领域

食品工业

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。

制药行业

能源生产

利用发酵技术可以生产生物乙醇和生物柴油，作为可再生能源的来源。

抗生素、维生素等药物的生产依赖于发酵工程，如青霉素的发酵生产。

农业

发酵工程用于生产生物肥料和生物农药，提高农作物产量和质量。

发酵过程原理

第二章

微生物发酵机制

微生物通过酶的作用，将糖类等有机物质分解，产生能量和代谢产物，如乙醇发酵。

酶促反应过程

发酵过程中，微生物通过调节代谢途径来适应环境，如乳酸发酵中乳酸菌的调控机制。

代谢途径调控

微生物发酵中，能量的转换效率决定了发酵产物的产量，例如在丙酮丁醇发酵中能量效率的优化。

能量转换效率

发酵过程控制

在发酵过程中，精确控制温度是关键，例如啤酒酿造中，温度的微小变化会影响酵母活性和风味。

温度控制

01

发酵液的pH值对微生物生长至关重要，如酸奶生产中，通过调节pH值来促进乳酸菌的生长。

pH值调节

02

在需氧发酵过程中，溶解氧的水平需要严格控制，例如在抗生素生产中，充足的氧气供应是提高产量的关键。

溶解氧控制

03

发酵过程控制

搅拌速率影响发酵罐内物质的混合和传质效率，如在生物制药过程中，适当的搅拌可以提高产物的均一性。

搅拌速率管理

01

发酵过程中，适时适量地添加营养物质对微生物生长和代谢产物的产生至关重要，例如在氨基酸生产中，氮源的添加是关键步骤。

营养物质供应

02

发酵产物分离纯化

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液。

固液分离技术

通过加热使发酵液中的目标产物蒸发，再冷凝收集，以达到纯化目的。

蒸馏技术

利用溶剂萃取发酵产物，通过不同物质在两相间的分配系数差异实现分离。

萃取技术

利用色谱柱分离不同物质，根据物质在固定相和流动相中的吸附差异进行分离纯化。

色谱分离技术

01

02

03

04

发酵设备与工艺

第三章

发酵罐设计原理

发酵罐通常包括搅拌系统、温度控制系统和通气系统，以满足微生物生长的需求。

发酵罐的结构设计

发酵过程中温度控制至关重要，发酵罐设计要确保温度均匀分布，避免局部过热或过冷。

发酵罐的温度控制

发酵罐设计需考虑氧气的溶解和传递效率，以保证微生物代谢活动的正常进行。

发酵过程中的氧气传递

发酵过程监控技术

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。

pH值监控

通过调节搅拌速度和通气量，控制发酵过程中的溶解氧水平，以满足需氧微生物的生长需求。

溶解氧浓度控制

发酵过程中的温度控制是关键，通过冷却或加热系统维持适宜的温度，保证发酵效率。

温度控制

在封闭式发酵罐中，压力监控有助于维持发酵罐内的气体平衡，防止发酵过程中的异常。

压力监控

工艺优化策略

提高原料利用率

通过选择合适的菌种和优化培养条件，提高原料转化率，减少副产物的生成。

提高产品质量

通过工艺优化，如改进搅拌和通气方式，提升发酵产物的纯度和活性，增强市场竞争力。

控制发酵过程参数

减少能耗与成本

实时监控并调整温度、pH值、溶解氧等关键参数，确保发酵过程稳定高效。

采用节能型设备和工艺，如使用自动化控制系统，减少能源消耗和生产成本。

发酵产品种类

第四章

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

01

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

02

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

03

味噌是一种日本传统的发酵豆制品，常用于汤料和调味，具有浓郁的香气和味道。

味噌

04

药品发酵产品

青霉素是通过发酵过程产生的，它开启了现代抗生素治疗的时代，挽救了无数生命。

抗生素类药物

谷氨酸钠（味精）是通过微生物发酵生产的氨基酸，广泛应用于食品工业，改善食品风味。

氨基酸类药物

维生素B12的生产依赖于特定微生物