《发酵工程》复习资料

发酵工程需要掌握的知识点

1、发酵：利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程，统称为发酵。

2、发酵工程：是利用微生物生长与代谢活动，通过现代工程技术手段进行工业规模生产的技术。由于它以培养微生物（发酵）为主，所以习惯上也称为微生物工程。

3、发酵工程研究的内容

（1）工业生产菌种的选育。（2）最佳发酵条件的选择和控制。（3）生化反应器（发酵罐）的设计。（4）产品的分离、提取及精制等过程。

4.获得一种发酵产品应具备的条件

1)适宜的微生物; 2)保证或控制微生物进行代谢的各种条件;3)进行微生物发酵的设备;4）精制成产品的方法和设备

1、工业微生物菌种的分离筛选方法

1)简单平板分离法:变色圈、抑菌圈、透明圈(水解圈)、生长圈法。 2）稀释分离法

3）平板划线分离法 4）涂布分离法 5）毛细管分离法6)小滴分离法

2、几种鉴别圈的概念和鉴别的原理

（1）透明圈：在固体培养基中加入酶作用的底物或其他物质（都能使培养基产生浑浊）培养微生物，能够利用此底物的酶的产生菌得以生长或微生物能利用此种物质，则在其菌落周围形成一个透明的圈，叫透明圈，也叫水解圈。

（2）变色圈：在菌体筛选中直接用显色剂或指示剂掺入培养基中或喷洒已生长的菌落的培养基表面，由于培养基中所筛选出的微生物产生酸或碱性物质从而使培养基的pH值降低或升高，由于显色剂在不同pH值条件下显色不同，从而形成围绕菌落周围的变了颜色的圈叫变色圈。。

（3）抑菌圈：有害菌与能够产生抑菌物质的微生物菌种一起在固体培养基上进行培养时，则在产生抑菌物质的微生物菌落周围产生一个透明的圈（即有害微生物不能生长的形成的圈）叫抑菌圈。

(4〉生长圈：利用某些具有特殊营养要求的微生物为工具菌（如营养缺陷型菌株）若分离的微生物能在一般的培养条件下（缺乏上述营养要求的物质）生长而合成该物质，则能使工具菌生长，则在分离的微生物的菌落周围形成工具菌的生长圈，这种圈叫生长圈。

3、种子扩培的概念

种子的扩大培养就是把保藏的菌种，即砂土管，冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化，再经过扁瓶或三角瓶和种子罐，逐级扩大培养后达到一定的数量和质量的纯种培养过程。

4、种子扩培的的一般步骤

(1)在砂土管或冷冻干燥管内保藏的菌种以无菌的方式接至适合的斜面培养基上，进行活化培养。(2)将生长良好的斜面的孢子或菌丝体转种到扁瓶固体培养基或药瓶液体培养基中进行扩大培养,完成实验室种子制备。（3）将扩大培养的孢子或菌丝体接种到一级发酵罐,制备生产用种子。(4)制备好的种子转种至发酵罐中进行发酵。

5、影响种子质量的因素、如何保证种子的质量

影响种子质量的因素：

（1）培养基：原材料质量即用于制备种子的原材料质量。一般要碳源少些，氮源多些，有利于菌体的培养。但要进行优选和对比试验确定。（2）pH值：要适宜。以利于获得最大比生长速率和适当的菌体量，同时最后一级种子的培养基要与发酵培养基的pH值接近。（3）培养条件：温度尤其是斜面的培养温度；斜面的湿度。（4）通气与搅拌：种子罐培养时的通气量。（5）培养时间。（6）斜面冷藏时间：越长其生产能力下降越多。（7）接种量和接种龄。

如何保证种子的质量 1.菌种稳定性的保持 1）生产上每年都应进行一次菌种复壮。复壮方法：即对菌株进行自然分离。将保藏菌株溶于无菌的生理盐水中，逐级稀释，然后在培养皿琼脂固体培养基上划线培养，长出菌落，选择形态优良的菌落接入三角瓶进行液体摇瓶培养，检测出生产率高的菌种备用。2）控制传代次数：避免不必要的移种和传代，尽量降低菌种衰退的机率，将必要的传代降到最低水平。

2.无杂菌检查：在种子制备过程中，每移种一次均需要进行种子是否染菌的检查。以便在出现问题后，查找原因。方法： 1）种子液显微镜观察。2）无菌试验：显微镜观察，或将种子涂在平板上划线培养、斜面培养、酚红肉汤中培养，观察有无异常菌落，定时检查，防止漏检。3）对种子液进行生化特性分析：主要是取样测定其营养消耗的速度、pH变化、溶氧利用情况、色泽、气味是否异常等。

1、微生物代谢调节：是指微生物的代谢速度和方向按照微生物的需要而改变的一种作用。

微生物代谢的控制：是指运用人为的方法对微生物的代谢调节进行遗传改造和条件的控制，以期按照人们的愿望，生产有用的微生物制品。

提高初级代谢产物的方法：

1）使用诱导物。 2)除去诱导物——选育组成型产生菌。改变菌株的遗传特性，除去对诱导物的需要。

3)降低分解代谢产物浓度，减少阻遏的发生。4)解除分解代谢阻遏——筛选抗分解代谢阻遏突变株：

①直接以末端代谢产物为底物来筛选抗阻遏突变株。②选育结构类似物抗性菌株。5)解除反馈抑制——筛选抗反馈抑制突变株：①选育对末端产物有抗性的突变株②选育营养缺陷型。6)防止回复突变的产生和筛选负变菌株的回复突变株：①选育双重营养缺陷型。②可在培养液中加入适量结构类似物，以防止抗结构类似物的高产菌株的回复突变株的增殖。③利用高产株和回复突变株对抗生素敏感性的不同，加适量抗生素防止回复株增殖。④负变菌株的回复突变株可用来提高代谢产物的过量产生。7)改变细胞膜的通透性。8)筛选抗生素抗性突变株。9)选育条件抗性突变株。10)调节生长速率:改变培养条件如温度、供氧量等以控制生长速率，能获得一定效果。11)加入酶的竞争性抑制剂。

掌握初级代谢产物的合成与微生物生长的动力学关系类型。在生产中如何利用此理论？

类型:按照产物生成与菌体生长是否同步分类：生长关联型 (Ⅰ型）、生长无关联型（Ⅱ、Ⅲ型）

（1）生长关联型：产物形成与生长有关，如酒精、某些酶等。

（2）非生长关联型：产物的形成速度与生长无关，只与细胞积累量有关。如，抗生素。

生产中的应用:如果生产的产品是生长关联型（如菌体与初级代谢产物），则宜采用有利于细胞生长的培养条件，延长与产物合成有关的对数生长期；如果产品是非生长关联型（如次级代谢产物），则宜缩短对数生长期，并迅速获得足够量的菌体细胞后延长平衡期，以提高产量。

·按照菌体生长、碳源消耗和产物形成的变化分类:I型、II型、III型

2、微生物的次级代谢：是指存在于某些生物中，并在它们一定的生长时期内出现的，以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物无明确功能的物质的过程。

提高次级代谢产物的方法：1）补加前体类似物。 2）加入诱导物。 3）防止碳分解代谢阻遏或抑制的发生。 4）防止氮代谢阻遏的发生：①避免使用高浓度的铵盐做氮源以防止氮代谢阻遏的发生。

②使用亚适量(对菌体生长)的磷酸盐。 5）筛选耐前体或耐前体类似物的突变株。 6）选育抗抗生素突变株。 7）筛选营养缺陷型的回复突变株。 8）抗毒性突变株的选育

3.反馈抑制：是指合成途径的末端产物对前段的某一个酶(往往是代谢途径的第一个酶)活性的抑制。种类：直线代谢途径中的反馈抑制和分支代谢途径中的反馈抑制。

分解代谢物阻遏：指细胞内同时有两种分解底物（碳源或氮源）存在时，利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关酶合成的现象。

分解代谢物的阻遏作用，并非由于快速利用的甲碳源本身直接作用的结果，而是通过甲碳源（或氮源等）在其分解过程中所产生的中间代谢物所引起的阻遏作用。

3、微生物代谢调节的途径有哪些？

初级代谢调节的方式：1）酶活性的调节: ①酶活性的激活：前体激活和代谢中间产物的反馈激活。②酶活性的抑制：主要是反馈抑制。包括直线代谢途径中的反馈抑制和分支代谢途径中的反馈抑制。 2)酶合成的调节：①酶合成的诱导 A 同时诱导。B 顺序诱导。②酶合成的阻遏。酶合成反馈阻遏的两种类型：A、末端代谢产物阻遏。B、分解代谢产物阻遏。3)能量负荷调节。

次级代谢的调节：1）初级代谢对次级代谢的调节。 2)碳源代谢产物的调节。 3)氮代谢物的调节作用。

4)磷酸盐的调节。 5)细胞膜透性的调节。

1、培养基的概念：是提供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的，按一定比例配制的多种营养物质的混合物。

发酵工业常用的培养基类型：

(1)按原料的纯度进行分类:天然培养基、合成培养基、半合成培养基;(2)按培养基的物理状态分类:固体培养基、液体培养基、半固体培养基;(3)发酵工业中实验室常用的培养基:选择培养基，鉴别培养基;(4)发酵生产中常用的培养基:孢子培养基（斜面培养基）、种子培养基、发酵培养基。

2、发酵培养基营养基质的选择应遵循什么原则？

（1）提供基本成分和合适的比例；（2)有利于减少原料单耗；（3）有利于提高产物浓度；（4）有利于提高产物的合成速度；（5）减少副产物生成；（6）方便产物的分离和纯化；（7）原料价格低廉、质量稳定、取材容易；（8）有利于提高氧的利用率，降低能耗；（9）有利于减少“三废物质”。

3、如何确定培养基成分、用量？即培养基的优化1、初步确定可能的培养基成分。 2、通过单因子试验确定出较适宜的培养基成分。3、金属及非金属离子的确定。

4、各成分最适浓度的确定。

1、干热灭菌：将金属制品或清洁玻璃器皿放入电热干燥箱内，在160～170℃下维持1～2h后，即可达到彻底灭菌的目的。在这种条件下，可使细胞膜破坏、蛋白质变性、原生质干燥，以及各种细胞成分发生氧化。灼烧：是一种最彻底的干热灭菌方法，但它只能用于接种环、接种针等少数对象的灭菌。

湿热灭菌：利用饱和蒸汽进行灭菌的方法。

（1）常压法;低温维持法;高温瞬时法;间歇灭菌法;（2）加压法。

2.液体培养基灭菌方法：（1）分批灭菌（又叫实消）。（2）连续灭菌（又叫连消）。

设备灭菌：发酵设备的灭菌包括发酵罐、管道和阀门、空气过滤器、补料系统、消沫剂系统等的灭菌。通常选择0.15～0.2MPa的饱和蒸汽进行灭菌。

（1）发酵罐的灭菌： A空消;B实消。

（2）空气过滤器的灭菌：在发酵罐灭菌之前就要进行灭菌。排出过滤器中的空气，从过滤器上部通入蒸汽，并从上、下排气口排气，保持压力0.174MPa维持2h，。灭菌后用空气吹干备用。

（3）补料罐的灭菌：温度根据料液不同而异，如淀粉料液，121℃，保温30min；尿素溶液，121℃，保温5min。

（4）消泡剂灭菌：121℃，30min。

补料管道、消泡剂管路可与补料罐、发酵罐同时进行灭菌，但保温时间为1h。移种管路灭菌一般要求蒸汽压力为0.3～0.45MPa，保温1h。上述各管路在灭菌前，要进行气密性试验，以防泄露。

发酵罐灭菌：（１）空罐灭菌（空消）。方法：一般从管道通入蒸汽，使罐内压力为0.147MPa，维持40min，灭菌结束，关闭蒸汽，在保温结束后，关键是随即通入无菌空气，使容器保持正压（0.098MPa），防止形成真空而吸入带菌的空气。

（2）实罐灭菌（实消，分批灭菌）：将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后，维持一定时间，再冷却到发酵温度，然后接种发酵的灭菌方法，又称分批灭菌。发酵罐、种子罐等和培养基一起的灭菌。操作要求：为达到良好的灭菌效果，不留死角，应严格按照操作规程进行操作，它包括升温、保温、降温三个阶段。

3、分批灭菌的概念：将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后，维持一定时间，再冷却到发酵温度，然后接种发酵的灭菌方法，又称分批灭菌。

连续灭菌的概念：就是将配制好的培养基在向发酵罐输送的同时进行加热、保温和冷却的过程，从而达到灭菌的效果。

实消的概念：将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后，维持一定时间，再冷却到发酵温度，然后接种发酵的灭菌方法，又称分批灭菌。发酵罐、种子罐等和培养基一起的灭菌。

4、固体培养基的灭菌方法:主要采用旋转蒸煮锅（灭菌蒸汽压力0.098MPa，维持20～30min）进行灭菌。主要用于固体曲、固体发酵原料的灭菌。

设备：旋转蒸煮锅

灭菌规程：？

5、过滤除菌的设备：（一）采风塔（二）粗过滤器（三）空气压缩机（四）空气贮罐（五）空气冷却器（六）气液分离器（七）空气加热器原理：微粒随气流通过滤层时，滤层纤维所形成的网格阻碍气流前进，使气流出现无数次改变运动速度和运动方向，绕过纤维前进。这些改变引起微粒以对滤层纤维产生惯性冲击、阻拦、重力沉降、布朗扩散、静电吸引等作用而把微粒滞留在纤维表面上。

6、空气净化流程：1）吸气口吸入的空气先经过压缩前的过滤。 2）进入空气压缩机（先升温至120～150℃）。 3）冷却（20～25 ℃），除去油、水，再加热至30～35 ℃。 4）最后通过总过滤器和分过滤器除菌，获得洁净度、压力、温度和流量都符合要求的无菌空气。

7、空气除菌的方法：

1）加热杀菌：利用空气压缩时所产生的热量进行灭菌。2）辐射杀菌：2537?波长的紫外线具有极强烈的杀菌效力，它的主要作用是使微生物的DNA分子产生的胸腺嘧啶的二聚体，导致细胞死亡。 3）静电除菌：利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘灭菌目的。对于一些直径小的微粒，所带电荷小，不能被吸附而沉降。 4）过滤除菌：是使空气通过经高温灭菌的介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中，而达到除菌的目的。

1、发酵方法的分类1）液体发酵与固体发酵。２)厌氧发酵与好氧发酵。3)分批发酵与连续发酵。

4)单一发酵与混合发酵。 5)固定化发酵技术

2、分批发酵：是指在一封闭系统内将细胞和培养液一次性装入反应器内，进行培养，细胞不断生长，产物不断形成，经过一段时间后将整个反应物取出的发酵方式。

连续发酵：新鲜培养基料液连续输入发酵罐，并同时以相同速度放出含有产品的发酵液，使发酵罐内料液量维持恒定，微生物在近似恒定状态（恒定的基质浓度、恒定的产物浓度、恒定的pH、恒定菌体浓度、恒定的比生长速率）下生长的发酵方式。

补料分批发酵的概念：又称半连续发酵或流加分批发酵：是指在分批发酵过程中，间歇或连续地补加新鲜培养基的发酵方式。

3、发酵工艺控制的目的及内容１）工艺条件控制的目的：就是要为生产菌创造一个最适的环境，使我们所需要的代谢活动得以最充分的表达，从而生产出过量的代谢产物。２）发酵工艺控制的主要内容：营养基质和菌体浓度、温度、pH值、通气和搅拌、泡沫、二氧化碳、发酵终点的判断。

4、温度对发酵的影响及控制

影响发酵温度的因素：产热因素：生物热、搅拌热、通气热。散热因素：蒸发热、辐射热

温度对微生物的生长和发酵的影响：ａ．影响微生物的生长（不同微生物不同、同一微生物不同培养条件不同。ｂ．影响各种酶的反应速率和酶的特性。ｃ．影响发酵液的物理性质。ｄ．影响生物合成的方向。

最适发酵温度的选择和控制：a.在发酵的整个周期内仅选一个最适培养温度不一定好。b.温度的选择要参考其它发酵条件。c.温度的选择还应考虑培养基成分和浓度。总之要考虑各方面的因素，并通过实验和实际生产过程研究其规律性，最终有效提高产物的产量。

5、发酵过程的溶氧变化规律及控制

发酵过程的溶氧变化规律：

1)发酵前期：由于微生物大量繁殖，需氧量不断大幅度增加，此时需氧超过供氧，溶氧明显下降。

2)发酵中后期，溶氧浓度明显地受工艺控制手段的影响，如补料的数量、时机和方式等。

3)发酵后期,由于菌体衰老，呼吸减弱，溶氧浓度也会逐步上升，一旦菌体自溶，溶氧就会明显地上升。溶氧的控制措施：

1)调节通风与搅拌。2）限制基础培养基的浓度，使发酵器内的生物体浓度维持于适当水平；并以补料

方式供给某些营养成分而控制菌体生长率和呼吸率。3）改善发酵液的黏度。

6、发酵过程中pH对发酵的影响表现在哪些方面？

1)pH影响酶的活性。2）pH影响微生物细胞膜所带电荷的状态。3）直接影响代谢过程：pH影响培养

基某些营养物质和中间代谢产物的解离，影响微生物对这些物质的利用，从而引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变，影响代谢产物的合成。

7、基质浓度对发酵的影响（1）碳源种类和浓度碳源种类：快速利用碳源（分解代谢产物阻遏）、缓慢利用碳源。碳源浓度：不同微生物不同，同一微生物不同生长阶段不同。如培养基中碳源含量超过5%时，细菌生长不良；酵母和霉菌可耐受200g/L的葡萄糖浓度。

（2）氮源的种类和浓度：氮源种类和浓度对微生物生长和产物合成产生影响，不同的产物，需要不同的氮的浓度不同。·不同种类的氮源对发酵的影响：速效氮：有利于菌体的生长、不利于某些代谢产物的合成;迟效氮：可延长次级产物的分泌期、提高其产量。但过量时也易促进菌体生长。·氮源的浓度对发酵的影响：1）过高时导致细胞脱水死亡；2）过低菌体营养不足，影响产物合成。3）不同的发酵所需氮源浓度不同，各有一个合适的C/N比；4）不同的生长发育阶段所需氮源浓度不同：菌体生长阶段、产物合成阶段。

（3）磷酸盐的浓度：磷酸盐的浓度对微生物的生长和产物合成有一定影响；

菌体生长和次级代谢产物的合成所需浓度相差悬殊：菌体生长所需的磷酸盐浓度为：0.32～300mmol/L；次级代谢产物所允许的最高浓度为：1mmol/L。

8、发酵终点的检测与控制

1)判断发酵终点时要考虑的因素：不同类型的发酵，要求达到的目的不同，因而对发酵终点的判断标

准各有不同。

2)一般终点判断标准归纳起来有两个：即产品的质量和经济效益（成本）

主要检测有：产物浓度、过滤速度、氨基酸、菌丝形态、DO（溶氧）、pH值、培养液的外观、粘度等。发酵终点的控制:?如以提高总的生产率就要缩短发酵周期，就要在产物合成速率较低时结束发酵。

9、直接状态参数包括哪些？

直接状态参数:包括：物理参数、化学参数、生物参数

1、物理参数：（1）温度、（2）压力、（3）搅拌转速、（4）搅拌功率、5）空气流量、6）粘度、（7）浊度

2、化学参数（1）pH 、（2）基质浓度、（3）溶解氧（DO）浓度、（4）氧化还原电位、（5）产物浓度、

（6）尾气O

2浓度和CO

2

浓度、

（7）其它参数：菌体RNA, DNA含量，以及ATP, ADP, AMP体系，NAD(P)-NAD(P)H

体系。

3、生物参数：菌（丝）体浓度（生物量biomass）

10、发酵过程参数检测的方式

１、利用仪器进行在线检测所用仪器：传感器。

用于测定：罐温、压力、空气流量、电机显示搅拌转速等，以及测量状态参数pH、溶CO2和溶氧等。２、从发酵罐中取样品进行离线检测

常采用的分析方法：湿化学法、分光光度、原子吸收、高效液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）、气相色谱-质谱联用（GCMS）、核磁共振（NMR）等。

测定参数：发酵中的基质（糖、脂质、盐、氨基酸）、前体和代谢产物质（抗生素、酶、有机酸和氨基酸）以及菌量等。

1、发酵异常现象、原因、防治

1）消耗缓慢（菌体生长差）。原因：产生菌孢子和种子质量不好、发酵条件差、培养基质量差（灭菌不当）等。措施：补充合适的氮源，或磷酸盐，提高发酵温度。

2）pH异常。原因：培养基原料差、灭菌不彻底、加糖过于集中等。措施：可通过加酸或碱调节。最好加入一些生理酸性或碱性盐或缓冲液来调节。

3、溶氧水平异常。原因：染菌。染菌的种类：好氧菌、厌氧菌。措施：检查无菌空气、管道是否渗漏。4）泡沫过多。原因：种子过嫩或过老，致使菌体生长差、代谢速度慢，蛋白质胶体物质多。培养基灭菌温度过高或时间过长，培养基成分受到破坏。措施：接种优质种子、对培养基进行合理灭菌。

5）菌体浓度过高或过低。原因：由于温度、氧气、培养基、种子质量、菌体自溶等影响微生物的生长，或感染噬菌体等，导致发酵液中微生物的浓度过高或过低。

微生物的浓度过低，发酵液转稀：指发酵尚未进入放罐阶段，发酵液就变稀。（1）原因：感染噬菌体、培养条件不合适。（2）措施：防噬菌体、控制合适培养条件。

未知的其它原因：可补充氮源促菌丝生长，或补充碳源也可。

微生物的浓度过高，发酵液过浓：（1）原因：氮源过多，菌丝生长快、浓度大，从而降低发酵液中溶解氧的浓度，影响发酵正常进行。（2）措施：补入大量的水。

2、工业生产中检查发酵染菌的方法（一）显微镜检查：细菌用革兰氏染色，必要时进行芽孢染色和鞭毛染色，霉菌、酵母菌可直接观察。（二）肉汤培养检查法：（1）液体培养基的检查:将需要检查的样品接入经灭菌，并经过检查无菌的肉汤培养基中，放置37℃和27℃分别培养24h，进行观察，并取样镜检。（2）无菌空气的检查:将葡萄糖酚红肉汤培养基装在吸气瓶中，灭菌后，37℃培养24h，若培养液未变浑浊，表明吸气瓶中的培养液是无菌的，把过滤后的空气引入吸气瓶中，培养后，若培养液变混或变黄色，表明空气中仍有杂菌，说明过滤系统有问题。（三）平板划线培养或斜面培养检查法（1）平板划线培养：固体平板置培养箱中37℃，保温24h，检查无菌即可使用。将需要检查的样品在无菌的平板上划线，分别置37℃、27℃培养，以适应嗜中温和低温菌的生长，一般在8h后即可观察。培养后，若出现与生产菌株形态不一的菌落，表明可能被杂菌污染。（2）噬菌体检查——双层平板培养法：底层同为肉汁琼脂培养基，上层减少琼脂用量，先将灭菌的底层培养基溶后倒平板，凝固后，将上层培养基溶解并保持40℃，加生长菌作为指示菌和待测样品混合后迅速倒在底层平板上，置培养箱保温经12～20h观察有无噬菌斑。（四）发酵过程的异常现象观察法：1）溶解氧水平异常变化显示染菌。2）pH异常变化显示染菌。3）排气中CO2异常变化显示染菌。

3、生产过程中杂菌污染的途径（原因）

发酵中染菌的主要原因有以下几方面：无菌空气带菌、设备渗漏、种子带菌、灭菌不彻底、操作失误和技术管理不善等。

4、如何防止生产中的染菌问题1）严格按操作工艺进行 2）投产前进行整个发酵系统的无菌测试。

3)严格工人的管理 4)加强在线检测技术 5)定期对设备维修

1、种子罐:

发酵罐的概念:是为一个特定生物化学过程的操作提供良好而满意的环境的容器。

发酵罐的容积实验室发酵罐：1~50L；中式发酵罐：50~5000L；生产规模的发酵罐：5000L以上。

2、发酵罐的类型

1)按微生物生长代谢需要分类:好氧发酵罐和厌氧发酵罐

2)按照发酵罐设备特点分类：·机械搅拌通风发酵罐。·非机械搅拌通风发酵罐。

3)按容积分类：实验室发酵罐: 1~50L；中试发酵罐：50～5000；生产规模的发酵罐：5000L以上。

常用的机械通风发酵设备：包括循环式，如伍式发酵罐，文氏管发酵罐，以及非循环式的通风式发酵罐和自吸式发酵罐等

厌氧发酵设备基本结构

1)能封闭；能承受一定压力；有冷却设备；罐内尽量减少装置，消灭死角，便于清洗灭菌。

2)它的容积常大于50m3，H:D=1～2，罐的上、下部都是锥形的。

3)上部有物料口，冷却水口，CO2和气体出口、人孔和压力表开口等。

4)温度控制采用罐内蛇管和罐外壁直接水喷淋相结合，排料管在罐的底部。

1、下游加工的目的意义：发酵液中杂质含量较多，代谢产物的浓度较低，低浓度的发酵产品不能直接

作为工业生产的原料或产品。要获得合格生化产品，保证发酵产品的质量和卫生标准，并且不浪费其它有用的物质。必需对需要的生化产品进行分离和纯化等下游加工。

2、下游工程加工流程和方法

1）发酵液的预处理，方法：A、高价无机离子的去除 B、杂蛋白的除去 C、菌体细胞和细胞碎片的去除D、色素及其它物质的去除E、调节适宜的pH值和温度

2）发酵产物的固液分离，方法：A、离心分离B、过滤

3）细胞破碎，方法：（一）化学法酸热法、化学渗透法（二）机械法、匀浆法、研磨法、超声波法、球磨破碎法（三）其它破碎方法：冻结－融化法（亦称冻融法）、干燥法、酶溶法

4）细胞碎片的分离方法：离心分离法、两水相萃取法。

5）发酵产物的初步纯化方法：吸附法、离子交换法、固相析出分离法（如沉淀法）、溶剂萃取法、膜过滤法

6）发酵产物高度纯化方法：沉淀、超滤、层析、电泳、高效液相

7）精制方法：结晶法、色谱分离（层析分离）、离心法、膜分离法

8）成品加工方法：干燥、冷冻干燥、浓缩、无菌过滤、加稳定剂等。

发酵工程的“三废”：废渣、废气和废水。

1.废渣主要包括以下几类物质：1）废菌体。2）未被代谢的悬浮固体。3）原料。4）微生物代谢产生的多种生理活性物质。5）预处理发酵液时加入的重金属或凝聚剂等成分。

2.废气主要有：氮、氧、二氧化碳、水蒸气、有机物。

3.废水：主要是经提炼后的废发酵液。如蒸馏回收溶媒后的残余液、离子交换后的废液，以及染菌倒罐的废液等。废水主要含有的物质：有机物、悬浮固体。一般不含重金属和剧毒的化学物质。废水的特点：污水量大、有机物含量丰富。BOD数值超标。一般无毒，但对环境污染大。