发酵工艺(研究特选)
发酵工艺课件word版
第Ⅰ部分典型厌氧固体发酵生产工艺¡ª¡ª白酒和黄酒的酿造（酵母菌发酵产品）第Ⅱ部分典型厌氧液体深层发酵生产工艺¡ª¡ª啤酒和葡萄酒的酿造（酵母菌发酵产品）第Ⅲ部分典型好氧固体发酵生产工艺¡ª¡ª酱油、食醋的酿造和食用菌的发酵生产（分别为霉菌、细菌、食用真菌发酵产品）第Ⅳ部分典型好氧液体深层发酵生产工艺¡ª¡ª高活性干酵母、柠檬酸、谷氨酸、抗生素的发酵生产（分别为酵母菌、霉菌、细菌、放线菌发酵产品）第Ⅴ部分典型耐氧液体深层发酵生产工艺¡ª¡ª发酵乳及其饮料的发酵生产（乳酸细菌发酵产品）第I部分典型厌氧固体发酵生产工艺第Ⅰ部分典型厌氧固体发酵生产工艺第一章白酒酿造第一节概述第二节白酒酿造的原辅料第三节白酒酿造中的微生物及各种糖化发酵剂（酒曲）的制备第四节白酒的传统酿造工艺第五节白酒酿造的新工艺新技术简介第六节白酒的质量与评价第一节概述第一节概述（二）中国白酒的起源我国蒸馏酒（白酒）的起源产生于酿造酒（黄酒）的蒸馏，所以，白酒的起源应从酿造酒和酒曲的起源开始。
●我国酿造酒的起源：在《世本》中，有¡°仪狄造酒¡±的记载；而在《事物纪原》中有¡°杜康造酒¡±的记载。
因此，我国酿造酒的历史约有5000年。
●我国酒曲的起源¡ª¡ª酒曲的发展分为：天然酒曲和人工酒曲两个阶段，距今也有约5000年的历史。
¡ª¡ª酒曲的发明是我国劳动人民对世界的伟大贡献，被称为除四大发明之外的第五大发明。
●我国白酒的起源¡ª¡ª我国蒸馏酒（白酒）是在酿造酒（黄酒）的基础上，随着甑桶蒸馏技术的发明而出现的。
发酵工艺研究进展综述
发酵工艺研究进展综述发酵工艺是一种古老的有机合成过程，它是以微生物细胞构成的微生物群落为基础，通过间接的代谢而实现木质素的转化，得到一系列有用的物质。
早在3000年前，发酵工艺就已经开始被应用于酿酒、烘焙、黄油制作等领域。
近几年，随着细胞技术、分子生物学和计算机科学的不断发展，发酵工艺研究也取得了巨大的进步，在各个领域都发挥着重要作用。
本文从发酵基础知识、发酵条件和调控等方面对近几年来发酵工艺研究的进展进行总结，为将来深入研究发酵工艺打下基础。
发酵的基本知识发酵是一种不需要新鲜氧气的新陈代谢，其主要功能是利用原料中的有机物质转化为其他物质，通过这种合成过程得到一系列有用的物质，比如酒精、乳酸、酵素等。
发酵过程中，酵母菌是主要作用物质，它在原料中产生酵素，通过将原料中的有机物质转化为更简单的物质而完成发酵反应，从而获得发酵所需的物质。
发酵过程通常在特定的温度、湿度和光照条件下进行，其反应速率取决于各种环境因素。
发酵条件和调控发酵过程是一个精密的工艺，其发酵条件和调控是控制发酵质量和发酵效果的关键。
常见的发酵条件有温度、PH值、氧气、水分、光照、添加剂、发酵罐等。
温度是影响发酵效果最主要的条件，通常在30-40度之间；PH值是控制发酵反应的关键，通常在4.5-5.5范围内；氧气是必需的，主要来源于空气，而水则是微生物的活动介质，通常为纯净水；光照的强度影响着微生物的生长，而添加剂则可改变发酵罐的PH值、温度和氧气含量，从而改变发酵的速率。
目前，发酵技术的发展主要集中在几个方面：一是改进发酵条件，诸如温度、PH值、氧含量等，以提高发酵效率；二是利用细胞技术开发新微生物，用于改进发酵产物质量和控制发酵反应；三是利用现代分子生物技术开发新基因，以满足特定发酵产物的生产需求；四是计算机模拟发酵，根据发酵性能优化发酵条件，以减少发酵成本；五是利用高通量技术建立发酵数据库，对已知的发酵反应进行大规模研究，以挖掘发酵工艺中的新知识。
氨基酸发酵工艺研究
学年论文（课程设计）题目：氨基酸发酵工艺研究学院生命科学学院学科门类工程类专业生物工程学号2008444007姓名王彦坤指导教师2010年12月20日目录一前言 (1)二本论 (2)2.1生产菌株的选择 (2)2.1.1 出发菌株的初筛 (2)2.1.2 出发菌株的诱变育种 (2)2.1.3 菌株特性 (3)2.2中间过程的控制 (3)2.2.1 培养基的选择 (3)2.2.2 控制发酵的条件 (5)2.3产物的分离 (7)2.3.1沉淀法分离氨基酸 (7)2.3.2吸附法提取氨基酸 (8)2.3.3离子交换法提取氨基酸 (8)2.3.4 膜分离法 (9)三结论 (10)参考文献： (11)氨基酸发酵工艺研究摘要氨基酸（amino acid）是含有氨基和羧基的一类有机化合物的通称,是生物功能大分子蛋白质的基本组成单位。
参与蛋白质合成的常见的是20种α-氨基酸。
人体所需的氨基酸，分非必需氨基酸和必需氨基酸（包括：色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸和赖氨酸）。
发酵指微生物分解有机物质的过程，广泛应用于农业、医药、酿造、食品及化工等方面。
将发酵与生产氨基酸联系起来，可以很好的利用发酵工程的相关设备及条件控制等技术，大量、快速、方便地生产氨基酸。
关键词：氨基酸发酵条件控制AbstractAmino acids are a series of organic compounds that contains the amino and carboxyl. They are the basic unit of biological functions of the protein molecules. Those who involved in protein synthesis are mainly 20 kinds of α-amino acids. Amino acids the human body needs non-essential amino acids and essential amino acids (including: Tryptophan, phenylalanine, methionine, threonine, leucine, isoleucine, valine and lysine). Fermentation refers to the process of microbial decomposition of organic material. It is widely used in agriculture, medicine, brewing, food and chemical industry and so on. Connecting fermentation with production of amino acids, will take full advantage of fermentation equipment and technology. So that we can get enough amino acids in a high method.Keywords: Amino acids Fermentation control of condition一前言氨基酸发酵是典型的代谢控制发酵,由发酵所生成的产物——氨基酸,都是微生物的中间代谢产物,它的积累是建立于对微生物正常代谢的抑制。
发酵工艺
第一章绪论1、发酵：通过微生物的生长繁殖和代谢活动，产生和积累人们所需产品的生物反应过程。
2、发酵工程：是指利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程体系，是生物工程技术学科的重要组成部分。
包括菌种的选育和保藏、菌种的扩大生产、微生物代谢产物的发酵生产和分离纯化、微生物生理功能的工业化应用。
3、工业发酵的类型：按对氧的需求：需氧发酵，厌氧发酵，兼性厌氧发酵。
按培养基的物理性状：液体发酵，固体发酵。
按发酵工艺流程：分批发酵，连续发酵，补料分批发酵。
4、通常将现代生物技术划分为基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程。
5、路易斯²巴斯德（LouisPasteur），法国微生物学家、化学家，开辟了微生物领域，近代微生物学的奠基人。
巴斯德证明了三个科学问题：（1）每一种发酵作用都是由于一种微菌的发展。
“巴氏杀菌法”便应用在各种食物和饮料上。
（2）每一传染病都是一种微菌在生物体内的发展。
（3）传染病的微菌，在特殊的培养之下可以减轻毒力，使他们从病菌变成防病的药苗。
巴氏灭菌法又称低温灭菌法，先将要求灭菌的物质加热到65℃30分钟或72℃15分钟，随后迅速冷却到10℃以下。
既不破坏营养成分，又能杀死细菌的营养体，巴斯德发明的这种方法解决了酒质变酸的问题，拯救了法国酿酒业。
7、发酵工业的三个转折点：纯培养技术的建立，深层液体通气搅拌纯种培养，代谢控制发酵工程技术的建立。
6、发酵工业的特点发酵工业：利用微生物具有的加工和生物转化能力，将廉价的发酵原料转化为高附加值产物的产业。
①发酵过程一般都是在常温常压下进行的生物生化反应，反应条件比较温和。
②可以选择廉价的原料生产较高价值的产品。
③发酵过程是通过生物体的自适应调节来完成的，反应的专一性强，因而可以得到较专一的代谢产物。
④由于生物体本身具有的反应机制，能专一性地和高度选择性地对某些较复杂的化合物进行特定部位的生物转化修饰，也可产生比较复杂的高分子化合物。
发酵工艺的原理和应用
发酵工艺的原理和应用原理发酵工艺是一种利用微生物（如细菌、酵母菌、曲霉菌等）进行代谢反应的技术。
它是通过调控菌种的生长环境，使菌种在适宜的温度、酸碱度、营养物质等条件下进行生长繁殖，并产生所需要的物质。
发酵工艺的原理主要包括以下几个方面：1.菌种的选择：菌种的选择是发酵工艺成功的关键。
根据发酵的目的和所需的产物，选择适当的菌种。
不同的菌种适应性不同，因此在发酵过程中需要提供合适的生长环境，如温度、pH值、氧气供应等。
2.发酵基质的提供：发酵基质是微生物生长和代谢所必需的营养物质。
一般包括碳源、氮源、无机盐和辅助因子等。
通过合理配置发酵基质的组成和比例，可以促进菌种的生长和产物的产生。
3.生物反应器的设计与控制：生物反应器是发酵工艺的核心设备，用于提供合适的环境条件和促进菌种生长。
其设计需要考虑到菌种的特性、反应速率、发酵产物的收集等因素。
通过控制温度、压力、搅拌速度等操作变量，可以实现对发酵过程的精确控制。
4.产品的提取、纯化和应用：发酵工艺最终的目的是获得所需的产物。
在发酵过程结束后，需要对发酵液进行提取和纯化，以获得高纯度的产物。
然后，这些产物可以被应用于食品、制药、化工等行业。
应用发酵工艺在各个领域都有广泛的应用。
以下列举了一些典型的应用领域：1.食品工业：发酵工艺在食品工业中被广泛应用，用于制作酸奶、啤酒、面包、酱油等食品。
通过控制发酵条件和菌种的选择，可以调节食品的口味、质地和营养价值。
2.制药工业：发酵工艺在制药工业中被用于生产抗生素、激素、酶、疫苗等药物。
通过发酵工艺可以大规模生产高纯度的药物，并提高药物的效力和稳定性。
3.环境工程：发酵工艺可以应用于环境工程中，例如污水处理、固体废弃物处理等。
通过菌种的作用，可以降解有机物和去除有毒物质，从而实现环境的净化和资源的回收利用。
4.能源工业：发酵工艺可以用于生产生物燃料，如生物乙醇、生物气体等。
这种可再生能源具有循环利用和环境友好的特点，对替代传统石油能源具有重要意义。
发酵工艺基本原理课件
发酵过程的控制
温度控制
温度是影响微生物生长和代谢的重要 因素，通过调节温度可以控制发酵过 程。
pH控制
pH对微生物的生长和产物合成有重 要影响，通过添加酸或碱来调节pH 。
溶氧控制
某些微生物在发酵过程中需要充足的 溶氧，通过控制通气速率和搅拌速率 来满足。
泡沫控制
通过添加消泡剂或调节搅拌速率来控 制发酵过程中的泡沫。
03
02
医药工业
用于生产抗生素、维生素等药品。
环境治理
用于处理废水、废气等污染物，实 现环保和资源化利用。
04
02
发酵微生物
发酵微生物的种类
01
02
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细菌
如乳酸菌、醋酸菌等，是 发酵工业中应用最早、最 广泛的微生物。
霉菌
如曲霉、根霉等，能够产 生丰富赤酵母等 ，主要用于酒精发酵和面 包制作。
发酵产物的提取和精制
提取
根据发酵产物的性质和溶解度，采用 不同的提取方法，如溶剂萃取、沉淀 法、吸附法等。
精制
通过物理或化学的方法，去除杂质， 提高发酵产物的纯度和质量。常见的 精制方法有结晶、离子交换、色谱分 离等。
发酵产物的应用
食品工业
如酒精饮料、面包、酸奶 等食品的制造。
农业
如植物生长调节剂、生物 农药等的生产。
厌氧发酵罐
专为厌氧发酵设计，具有严格密封和搅拌装 置，以维持厌氧环境。
发酵设备的选择
根据发酵工艺要求
不同的发酵工艺需要不同类型的设备，选择 时应考虑工艺的特殊要求。
设备材质与耐腐蚀性
选择耐腐蚀、耐高温、耐压的材质，以确保 设备的长期稳定运行。
设备容量与生产规模相适应
确保设备容量与生产规模相匹配，避免浪费 或不足。
发酵工艺大实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在了解发酵工艺的基本原理，掌握发酵过程中的关键参数和操作方法，提高对发酵产品的质量控制和品质提升能力。
通过实验，使学生掌握以下知识点：1. 发酵的基本原理和分类；2. 发酵过程中的关键参数及其对发酵效果的影响；3. 发酵设备的操作与维护；4. 发酵产品的质量控制和品质提升方法。
二、实验原理发酵是指微生物在一定条件下，利用有机物质进行代谢，产生有用产物的过程。
发酵过程包括微生物的生长、繁殖和代谢等阶段。
发酵工艺主要包括微生物的培养、发酵和后处理等环节。
三、实验内容1. 微生物的培养（1）菌种选择：选择具有良好发酵性能的菌种，如酵母菌、乳酸菌等。
（2）培养基制备：根据菌种需求，制备合适的培养基，包括碳源、氮源、无机盐、维生素等。
（3）菌种活化：将菌种接种于培养基中，在适宜条件下培养，使其恢复活力。
2. 发酵过程（1）发酵条件：根据菌种特性，确定发酵温度、pH、溶氧量等条件。
（2）发酵设备：选择合适的发酵设备，如发酵罐、发酵池等。
（3）发酵操作：将活化后的菌种接种于发酵设备中，控制发酵条件，进行发酵。
3. 发酵产品的后处理（1）分离：将发酵液与固体物质分离，得到发酵液。
（2）精制：对发酵液进行精制，去除杂质，提高产品纯度。
（3）干燥：将发酵液或固体物质进行干燥，得到干燥产品。
四、实验步骤1. 菌种选择与活化（1）选择具有良好发酵性能的菌种，如酵母菌。
（2）制备培养基，将菌种接种于培养基中，在适宜条件下培养。
2. 发酵过程（1）根据菌种特性，确定发酵温度、pH、溶氧量等条件。
（2）将活化后的菌种接种于发酵设备中，控制发酵条件，进行发酵。
3. 发酵产品的后处理（1）分离：将发酵液与固体物质分离。
（2）精制：对发酵液进行精制，去除杂质。
（3）干燥：将发酵液或固体物质进行干燥。
五、实验结果与分析1. 发酵过程（1）发酵温度：控制在25-30℃，有利于菌种生长和发酵。
（2）pH：控制在4.5-5.5，有利于菌种生长和发酵。
发酵工艺学实验
小曲酒制作1．实验目的：掌握小曲酒制作工艺技术的操作方法（先培菌糖化后投水发酵法）。
2．工艺特点：发酵前期是固态培菌，有利于根霉的生长和淀粉酶的形成，培菌糖化24 小时，使淀粉浓度降低，有利于酶促反应；后期为半固态发酵，时间约为7天，再蒸馏得成品。
3．实验材料：大米、曲母、不锈钢锅，蒸酒器。
4．工艺流程：大米——浸泡——蒸煮——冷却——接种——培菌——加水发酵——蒸馏——成品白酒。
5．操作要点：（1）大米——浸泡——蒸煮（2）将大米饭摊凉至36℃（3）加入米饭质量1%小曲粉，拌匀。
（4）入缸培菌，包的厚度10-13cm，中间挖一空洞，30-32℃保温培养，最高品温不超过40℃。
培养22h。
（5）发酵培养22h，糖化率70%。
加入原料量1.2倍的水，使糖分含量10%左右，总酸不超过0.7%。
发酵控制品温不超过36℃，发酵时间约7天,酒精含量达12%，残糖接近0，酒醅总酸不超过1.5%。
（6）蒸馏得小曲白酒，低温贮藏一年，勾兑配成成品酒。
干红葡萄酒酿造实验一．实验目的：掌握干红葡萄酒发酵工艺原理和操作技术。
二．实验材料：葡萄、葡萄酒干酵母、蔗糖、偏重亚硫酸钾（或亚硫酸钠），糖度计、pH试纸，不锈钢锅，三角瓶等。
三.工艺流程：葡萄——破碎——成分调整——发酵（加二氧化硫、干酵母）——压榨——后发酵——陈酿、澄清、调配、杀菌、包装——干红葡萄酒。
四．技术要点1、葡萄汁成分调整糖度调整为21，酸度调整为6g/L。
pH3.3——3.5，二氧化硫添加100ppm（偏重亚硫酸钾含二氧化硫57.6%，以50%计）。
2、葡萄酒干酵母添加0.1%干酵母。
3、发酵温度25℃左右发酵4——6天，残糖降至0.5%，渣下沉，过滤压榨。
4、后发酵添加二氧化硫30——50ppm，温度18——25℃，发酵。
5、过滤、澄清、热处理、，过虑、灌装、杀菌、瓶装、成品。
五、思考题1、二氧化硫在果酒酿造中的作用。
P1652、为什么要进行后发酵？P171豆酱的加工一．实验目的：掌握豆酱的发酵工艺原理和操作技术。
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行业实操
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实验：甘油发酵是在髙渗透压环境中进行的，因此可望通过热冲 击来提高发酵甘油的产量
正交条件A 冲击温度 （℃ ） 40，45，50
B 开始时机（h） 8，16，30
C 冲击时间（分） 15，30，60
结果发酵16小时，45℃冲击30分钟最佳，发酵96小时后甘油浓度 提高32.6％，
（A）16h,45℃,30min
（B）12h,45℃,30min
行业实操
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行业实操
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行业实操
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第二节 pH 值 的 控制
一、pH值对菌体生长和代谢产物合成的影响 菌种不同，对pH要求不同 菌种相同，pH不同，形成的产物不同 菌种生成和发酵的最适pH不同，形成的产物
不同
行业实操
第七章 发酵过程的控制
行业实操
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主要的控制参数
1、pH值（酸碱度） 2、温度 3、溶解氧浓度 4、基质含量 5、空气流量 6、压力 7、搅拌转速 8、搅拌功率
9、黏度 10、浊度 11、料液流量 12、产物的浓度 13、氧化还原电位 14、废气中的氧含量 15、废气中的CO 2含量 16、菌丝形态 17、菌体浓度
行业实操
摇瓶考察发酵情况
pH对产海藻酸裂解酶的影响
行业实操
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例子：不同调pH方法的影响
分别在4种缓冲介质中，于pH 6．50一9．50测定天冬酰胺酶 酶活力．
行业实操
2
第一节 温 度 控 制
一、发酵热 伴随发酵的进行而产生的热量叫发酵热
1、生物热 微生物在生长繁殖过程中，本身产生的热
2、搅拌热 Q搅拌=P × 3061（kJ/h）
行业实操
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3、蒸发热 Q蒸发=qm（H出-H进）， qm ：空气流量；I：气体热焓； 4、辐射热
Q发酵 = Q生物 + Q搅拌 - Q蒸发 - Q辐射
行业实操
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二、发酵热的测量及计算
发酵热的测定可采用以下几种方法：
①利用热交换原理，测量一定时间内冷却水的流量和冷 却水进出口温度，根据
Q发酵 = qvC（t2 – t1）/V；
qv为冷却水体积流量，L/h；C为水的比热容，kJ/kg ℃； V为发酵液体积，m3
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②利用温度变化率：先使罐温恒定，再关闭自控装置，测量温度 随时间上升的速率，根据
嗜冷菌适应于0～26℃生长，嗜温菌适应于15～43 ℃生长，嗜热 菌适应于37～65 ℃生长，嗜高温菌适应于65 ℃ 以上生长
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影响酶的活性、影响细胞内各种反应速度 最低生长温度、最高生长温度、最适生长温度 在最适范围内生长速度随温度升高而增加，生长
周期缩短 不同生长阶段的微生物对温度的反应不同
的温度范围也不同。 如黑曲霉生长温度为37℃， 谷氨酸产生菌棒状杆菌的生长温度为30～32 ℃ ， 青霉菌生长温度为30 ℃ 。
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2、根据培养条件选择
温度选择还要根据培养条件综合考虑，灵活选择。 通气条件差时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低些，
溶氧浓度也可髙些。 培养基稀薄时，温度也该低些。因为温度高营养利用快，
例子：利用热冲击处理技术来提高甘油的产量 背景： （1）酵母在比常规发酵温度髙10～20℃的温度下经受
一段时间刺激后，胞内海藻糖的含量显著增加。 （2）Lewis发现热冲击能提高细胞对盐渗透压的耐受力 （3）Toshiro发现热冲击可使胞内3－磷酸甘油脱氢酶
的活力提高15～25％，并导致甘油产量提高
Q发酵 = （M1C1 + M2C2）V； M1：发酵液质量 kg M2：发酵罐质量kg
C1 发酵液的比热容，kJ/kg ℃
V为温度上升速率℃/h ③热力学方法：
C2 发酵罐的比热容， kJ/kg ℃
H 0
H
0 f
产物
H
0 f
反应物
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三、温度对微生物生长的影响
不同微生物的生长对温度的要求不同，根据它们对温度的要求大 致可分为四类：
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四、温度对发酵的影响
1、影响反应速度 2、温度影响酶系的组成及酶的特性
酶比活力（u/g）
6500 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000
30
60
90
120
150
时间（min）
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3、温度影响发酵的方向 四环素产生菌金色链霉菌同时产生金霉素和四环素，
当温度低于30 ℃时，这种菌合成金霉素能力较强；温 度提高，合成四环素的比例也提高，温度达到 35 ℃时， 金霉素的合成几乎停止，只产生四环素。 4、温度还影响基质溶解度
在发酵液中的溶解度也影响菌对某些基质的分解吸 收。因此对发酵过程中的温度要严格控制。
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五、最适温度的控制
1、根据菌种及生长阶段来选择 微生物种类不同，所具有的酶系及其性质不同，所要求
（3）生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降
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2、产物形成 某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液pH变化。如有
机酸类产生使pH下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗 生素呈碱性，使pH上升。
3、菌体自溶，pH上升，发酵后期，pH上升。
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三、发酵过程pH值的调节及控制 1、调整培养基的组分 2、在发酵过程中进行控制 ①添加CaCO3： ②氨水流加法 ③尿素流加法 3、通过补料调pH 4、当补料与调pH发生矛盾时，加酸碱调pH
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pH对微生物生长繁殖和代谢产物形成影响的主要原因： 1、影响原生质膜的性质 2、影响酶的活性 3、影响营养物质和中间代谢产物的解离
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二、影响pH值变化的因素
1、基质代谢
（1）糖代谢 特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使 pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一
（2）氮代谢 当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降；尿素被分 解成NH3，pH上升，NH3利用后pH下降，当碳源不足时氮源当碳 源利用pH上升。
会使菌过早自溶。
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3、根据菌生长情况
菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长慢， 维持较高温度时间可长些。培养条件适宜，如营养丰富， 通气能满足，那么前期温度可髙些，以利于菌的生长。
总的来说，温度的选择根据菌种生长阶段及培养条 件综合考虑。要通过反复实践来定出最适温度
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