4发酵工程
发酵工程发酵过程控制
发酵工程发酵过程控制1. 引言发酵工程是利用微生物的生理代谢过程来生产有机化合物的一种工程技术。
而发酵过程控制则是在发酵工程中对发酵过程进行调控和监控，以确保发酵过程能够稳定进行，并获得高产率和良好的产品质量。
发酵过程控制通过对微生物与培养基、发酵设备和操作条件等方面进行控制，研究微生物的生长规律和代谢产物的生成规律，实现对发酵过程的调控，以实现最佳的发酵效果。
本文将介绍发酵工程发酵过程控制的主要内容和方法。
2. 发酵过程控制的目标发酵过程控制的主要目标是实现以下几个方面的调控：1.生物量的控制：调控微生物的生长速率和生物量，使其在适宜的培养基和环境条件下获得最佳生长，提高产酶或产物的产量；2.代谢产物的控制：调控微生物代谢过程中的关键反应步骤，实现选择性产物的生成，并提高产量；3.溶氧的控制：调控发酵过程中的溶氧浓度，提高氧传递效率，防止氧的限制性产物的堆积；4.pH的控制：调控发酵过程中的pH值，维持合适的酸碱环境，促进微生物的生长和代谢；5.温度的控制：调控发酵过程中的温度，提供适宜的环境条件，促进微生物的生长和代谢。
3. 发酵过程控制的方法发酵过程控制主要采用以下几种方法：3.1 反馈控制反馈控制是一种基于对发酵过程变量的测量和反馈，通过调节控制器输出量，实现对发酵过程的调控。
常见的反馈控制方法包括：•温度控制：通过测量发酵容器内的温度，控制加热或降温设备的输出，以维持适宜的温度；•pH控制：通过测量发酵液的pH值，控制酸碱调节器的输出，以维持适宜的酸碱环境；•溶氧控制：通过测量发酵液中的溶氧浓度，控制气体供应设备的输出，以维持适宜的溶氧浓度。
3.2 前馈控制前馈控制是一种基于对发酵过程中外部输入变量的预测，通过调节控制器输出量，实现对发酵过程的调控。
常见的前馈控制方法包括：•溶氧前馈控制：根据发酵微生物对溶氧需求的特性，通过对气体供应设备输出的调节，提前调整溶氧浓度，以满足微生物的需求；•pH前馈控制：根据发酵产物对酸碱环境的敏感性，通过对酸碱调节器输出的调节，提前调整pH值，以维持合适的酸碱环境。
发酵工程名词解释
发酵⼯程名词解释加速期：经过迟滞期后，细胞开始⼤量繁殖，进⼊⼀个短暂的加速期并很快到达对数⽣长期。
对数⽣长期：微⽣物经过迟滞期的调整后，进⼊快速⽣长阶段，使细胞数⽬喝菌体质量的增长随培养时间成直线上升。
Monod⽅程：菌体⽣长⽐速与限制性基质浓度的关系⽅程。
减速期：微⽣物群体不会长时间保持指数⽣长，因为营养物质的缺乏，代谢产物的积累，从⽽导致⽣长速率下降，进⼊减速期。
稳定⽣长期：微⽣物在对数⽣长后期，随着基质的消耗，基质不能⽀持微⽣物的下⼀次细胞分裂。
衰亡期：随着基质的严重缺乏，代谢产物的更多积累，细胞的能量储备消耗完毕以及环境条件如温度，PH，⽆机离⼦浓度的恶劣变化，使细胞⽣长进⼊衰亡期简单反应型：底物以恒定的化学计量转化为产物，没有中间产物的积累并⾏反应型：底物以不定的化学计量转化为⼀种以上的产物，⽽且产物⽣成速率随底物浓度⽽变化，⽆中间产物的积累。
串联反应型：底物形成产物前积累⼀定程度的中间产物。
分段反应型：底物形成产物前全部转化为中间产物，再由中间产物转化为最终产物。
复合反应型：⼤多数发酵反应即底物转化产物的过程是⼀个复杂的联合反应。
得率：⽣成的菌体或产物与消耗的基质的关系。
最⼤⽣产率：指发酵时间按从对数⽣长期开始⾄发酵结束计算得出的⽣产率。
开放式连续培养与发酵：指在连续培养与发酵系统中，微⽣物细胞随发酵液⼀起从发酵容器中流出，细胞的流出速率与新细胞的⽣成速率相等。
封闭式连续培养与发酵：指在连续培养与发酵系统中，只允许发酵液从发酵容器中流出，⽽使微⽣物细胞保留在发酵容器中。
单级式连续培养与发酵：采⽤单个发酵容器进⾏的连续培养与发酵系统。
多级式连续培养与发酵：采⽤多个发酵容器串联起来进⾏的连续培养与发酵系统。
恒浊器：指通过光电池检测发酵容器中发酵液的浊度，使发酵容器中的微⽣物细胞浓度保持恒定，从⽽保证微⽣物以最⼤的⽣长速率⽣长。
恒化器：通过⾃动控制系统使发酵容器中限制性基质的浓度保持恒定，从⽽保持微⽣物恒定的⽣长速率。
发酵工程期末试题及答案
发酵工程期末试题及答案一、选择题1. 发酵工程是指通过什么技术手段促使微生物发酵？A. 高温加热B. 低温冷藏C. 化学合成D. 手工搅拌答案：C. 化学合成2. 下面哪个条件对于发酵过程是必需的？A. 光照条件B. 高氧浓度C. 适宜温度D. 高湿度答案：C. 适宜温度3. 发酵酵母菌在酵母发酵过程中主要产生什么？A. 二氧化碳B. 氧气C. 水D. 氮气答案：A. 二氧化碳4. 下面哪个因素对酵母发酵效果影响最大？A. 初始菌种浓度B. 发酵温度C. 发酵pH值D. 发酵时间答案：B. 发酵温度5. 发酵工程中的底物指的是什么？A. 微生物种类B. 发酵槽C. 发酵产物D. 发酵过程中的原料答案：D. 发酵过程中的原料二、填空题1. 发酵是一种通过微生物代谢作用，将底物转化为产物的过程。
2. 发酵过程中，产生的主要产物包括二氧化碳、酒精、醋酸等。
3. 发酵过程中，适宜的温度范围能够提高微生物代谢速度。
4. 发酵工程中，控制pH值是为了保持适宜的微生物活性。
5. 发酵过程中，空气中的氧气是微生物进行呼吸代谢所必需的。
三、简答题1. 请简述发酵工程的基本原理及应用范围。
答：发酵工程是利用微生物代谢活动来生产有用物质的过程。
它通过控制底物、温度、酸碱度、氧气供应等因素，促使微生物正常生长和代谢，在其代谢过程中产生所需的产品。
发酵工程广泛应用于食品工业、医药工业、化工工业等领域，生产出的产品包括酒精、乳酸、抗生素等。
2. 发酵工程中的关键影响因素有哪些？请简要说明其作用。
答：发酵工程中的关键影响因素包括温度、pH值、氧气供应等。
适宜的温度可以提高微生物代谢速度，促进产物的生成；控制适宜的pH值有利于维持微生物的正常生长和代谢；提供足够的氧气供应可以满足微生物的呼吸代谢需求，提高发酵效率。
3. 发酵过程中的菌种选择对发酵效果有何影响？答：菌种选择是发酵工程中一个关键的因素，不同的菌种对底物的利用能力不同，产物的种类和产量也会有所差异。
发酵工程教学大纲
发酵工程教学大纲发酵工程教学大纲导言：发酵工程是应用微生物学和生物工程原理研究发酵过程的科学和技术。
它涉及微生物活性、生物传热和质量传递、筛选和改造微生物、发酵材料的预处理等方面的内容，是一门综合性强的学科。
本大纲旨在提供一种系统和全面的教学方式，使学生全面了解和掌握发酵工程的基本知识和技能。
一、教学目标1.了解和掌握发酵工程的基本概念和原理。
2.熟悉发酵过程中的微生物特性和工程参数。
3.掌握发酵工程的实验操作技能。
4.培养学生的团队协作能力和创新精神。
二、教学内容和课程安排1.发酵工程概论1.1 发酵工程的发展历程和应用领域1.2 发酵工程的基本概念和定义1.3 发酵工程与生物工程的关系2.微生物学基础2.1 微生物的分类和特性2.2 微生物的培养和繁殖2.3 微生物对环境的要求3.发酵过程和工程参数3.1 发酵过程的分析和优化3.2 发酵过程中的传热和质量传递3.3 发酵工程的参数控制和调节4.发酵工程的实验室操作技能4.1 发酵工程实验室设备的使用和维护4.2 发酵过程中的微生物培养和发酵操作4.3 实验结果的分析和处理5.发酵工程的创新应用5.1 新型发酵菌种的筛选和改造5.2 发酵工程在食品工业中的应用5.3 发酵工程在生物药物生产中的应用三、教学方法1.理论授课通过讲授基本概念、原理和实例，向学生介绍发酵工程的基本知识。
2.实验操作训练组织学生进行发酵过程中的微生物培养和发酵操作训练，培养其实验操作能力。
3.案例分析通过案例分析，引导学生进行发酵工程问题的分析和解决，培养其创新思维能力。
4.小组讨论组织学生进行小组讨论，让学生合作解决问题，培养其团队协作能力。
四、教学评价1.平时表现包括课堂参与度、实验报告撰写和小组讨论成果等。
2.期中考试对学生对基本概念和原理的理解进行测试。
3.实验成绩评价学生在实验操作中的理解和技能水平。
4.期末考试对学生对整个课程内容的掌握和理解进行综合测试。
发酵工程的应用
发酵工程的应用发酵工程是指利用微生物（细菌、酵母、菌类、阿米巴等）进行发酵制品生产的一种工艺和方法。
发酵工程的应用范围十分广泛，从日常生活到工业生产都有着广泛的应用。
本文将详细介绍发酵工程的应用。
1. 生物制药生物制药是指利用微生物、动植物细胞等生物体制造的药物。
发酵工程在生物制药领域中有着重要的地位。
许多药物如抗生素、激素、维生素等都是利用发酵工艺生产的。
而且发酵工程可以大量生产药物，从而降低药物的生产成本，提高生产效率和药物的纯度。
2. 食品工业在食品工业中，发酵工程有重要的应用。
例如酸奶、酱油、啤酒等都是利用发酵工艺生产的。
发酵工程不仅可以提高食品品质和口感，还可以提高营养价值和保健作用。
发酵工程生产的食品还可以延长保质期，有利于食品的储存和运输。
3. 化学工业在化学工业中，发酵工程的应用也很广泛。
例如利用发酵工艺生产丙酮、氢气、酒精、乙酸等化学品。
这些化学品可以被用于真空管、绝缘材料、合成纤维、合成橡胶、制药等方面。
4. 能源生产发酵工程可以利用生物质制取能源。
例如利用发酵工艺生产生物乙醇、生物气体、生物柴油等，用于替代化石燃料。
这种利用发酵工艺生产的生物质能源具有环保、可再生、减少碳排放等优点。
5. 废水处理发酵工程可以用于废水处理。
例如利用微生物发酵工艺处理有机废水，使它们转化为无毒、无害的物质，从而减少废水的污染。
这种利用发酵工艺处理废水具有经济、高效的优势。
综上所述，发酵工程的应用非常广泛，不仅在生物制药、食品工业、化学工业等方面有着重要的地位，也具备了替代化石能源、减少废水污染等方面的应用前景。
发酵工程的应用有利于环保和经济发展，是一种非常重要的工艺方法。
发酵工程及其应用
《第1章发酵工程》第3节发酵工程及其应用必会知识考点梳理拓展延伸易错警示必会知识一发酵工程的基本环节1．发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。
发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等方面。
2．选育菌种(1)常用菌种：主要是细菌、放线菌、酵母菌和霉菌等。
(2)菌种特点：①对周围环境的温度、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力。
②有极强的消化能力。
③有极强的繁殖能力。
(3)菌种来源：①从自然界中筛选出优良菌种。
②利用诱变育种筛选出符合生产要求的优良菌种。
③利用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，构建出能生产相应产品的菌种。
3．扩大培养：工业发酵罐的体积很大，接入的菌种总体积也较大，在进行接种前，要对菌种进行扩大培养。
(1)目的：增加菌种的数量，缩短生产周期。
(2)方法：将培养到生长速度最快时期的菌体分开，再进行培养。
4．配制培养基(1)类型：发酵工程一般使用液体培养基。
(2)要求：①根据菌种的代谢类型，选择不同的材料配制培养基。
②培养基应满足微生物在碳源、氮源、生长因子、水、无机盐等方面的营养要求，并为微生物提供适宜的pH，以利于产物的合成。
③应尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益。
5．灭菌和接种：发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。
一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。
因此，培养基和发酵设备必须经过严格的灭菌，接种过程中要注意防止杂菌污染。
6．发酵罐内发酵—发酵工程的中心环节7．分离、提纯产物，获得发酵产品发酵产品分离、提纯方法必会知识二发酵工程的应用1．在食品工业上的应用(1)生产传统的发酵产品①以大豆为主要原料，利用产生蛋白酶的霉菌(如黑曲霉)，将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，然后经淋洗、调制成的酱油产品：②以谷物或水果等为原料，利用酿酒酵母发酵生产的各种酒类。
发酵工程及其应用知识点
发酵工程及其应用知识点发酵工程及其应用知识点1. 发酵工程的定义发酵工程是一门综合性的学科，它研究微生物在合适培养基条件下生长和代谢所产生的产物，通过合适的发酵工艺控制微生物的生长和代谢，从而获得所需要的产物。
2. 发酵工程的基本原理发酵工程主要利用微生物的生长、代谢特性，以及合适的发酵工艺控制，来实现所需产物的生产。
其基本原理包括：- 微生物生长与代谢特性：包括微生物的生长曲线、生长速率、代谢产物的合成途径等。
- 发酵工艺控制：包括发酵培养基的选择和优化、气体供应和搅拌的控制、温度、pH 值等环境因素的控制。
- 发酵工程设备：包括发酵罐、气体供应系统、温度、pH 值控制系统等。
3. 发酵工程的应用领域发酵工程广泛应用于食品、制药、化工等领域，主要包括以下几个方面：- 食品工业：发酵工程用于葡萄酒、啤酒、面包、味精等食品的生产，通过微生物的代谢产生的产物，提高产品品质。
- 制药工业：发酵工程用于抗生素、维生素、酶、多肽等药物的生产，通过微生物大规模培养来获得药物原料。
- 化工工业：发酵工程用于合成某些化学品，如有机酸、氨基酸等，在提高产量和降低成本的同时，减少了对传统化工工艺的依赖。
- 环境保护：发酵工程利用微生物的代谢能力，对有机废水、有机废气等进行处理，达到净化环境的目的。
4. 发酵工程中的微生物发酵工程中常用的微生物有细菌、真菌、酵母、嗜热菌等。
根据不同的生产需求和工艺特点，选择不同的微生物进行培养。
其中，酵母菌在食品工业和酒精工业中应用广泛，细菌如大肠杆菌在制药工业中应用较多。
5. 发酵培养基的选择和优化发酵培养基是微生物生长的营养物质来源，其组成的选择和优化对发酵工程的成功至关重要。
发酵培养基的组成包括碳源、氮源、无机盐、微量元素等。
优化发酵培养基的目的是提高产量、降低生产成本。
常用的优化方法包括统计优化方法、响应面法等。
6. 发酵工艺的控制发酵工艺的控制包括温度、pH 值、气体供应和搅拌等方面。
高考生物一轮复习课件第34讲发酵工程
淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液通过发酵获得微生物菌体（单细胞蛋白）
教材延伸
1.在制作果酒的过程中，除了酵母菌，是否还有其他微生物生长? 它们会对果酒发酵产生影响吗? 如果有，如何避免这种影响? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)对发酵工程概念的理解
①微生物：包括来自自然界的微生物(即“常规菌”)和基因重组的微生物(即“工程菌”)。②产品：通过微生物的大量繁殖获得所需产品。包括利用酵母菌发酵制造的啤酒、果酒，利用乳酸菌发酵制造的酸奶，及利用工程菌生产的人胰岛素。 ③实质：利用微生物进行产品生产(如次生代谢物和菌体本身)。
2.某生产谷氨酸的发酵装置，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸，但在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和 乙酰谷氨酰胺，由此你可得出什么结论。____________________________________________________________________。
环境条件不仅影响微生物的生长繁殖，而且也会影响微生物的代谢物的形成
发酵工程电子版
发酵工程电子版(总53页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--发酵工艺原理（发酵工程）讲义适用生物工程、生物技术、制药工程及生物科学专业用王莘第一章绪论发酵工业应用：生物生物学一、发酵定义：从工业微生物角度的发酵：利用培养微生物来获得产物的有氧或厌氧的任何过程，现在有扩大到培养生物细胞（含有动物、植物和微生物）获得产物的所有过程。
从发酵工业角度的发酵：借助微生物在有氧和无氧条件下的生命活动来制备微生物体本身，或共同直接代谢产物或次级代谢产物的过程统称为发酵。
传统发酵：酱油、醋、酒、长毛豆腐。
新兴发酵：有机酸、酶制剂、抗生素。
发酵工业的划分：食品工业（酿造工业）和非食品工业（发酵工业）发酵工业：利用生物的生命活动生产的酶对无机或有机原料进行酶加工获得产品的工业。
二、发酵工业具备的条件：①要有某种适宜的微生物。
②要保证或控制微生物进行代谢的各种条件（培养基组成，温度，溶氧浓度，酸碱度等）。
③要有进行微生物发酵的设备。
④要有将菌体或代谢产物提取出来精制成产品的方法和设备。
三、发酵工业的改革1．天然发酵阶段特点：1）家庭作坊式生产；2）容易感染细菌； 3）厌氧发酵；4）非纯种培养；5）凭经验传授技术； 6）产品质量不稳定。
2．纯培养技术的建立阶段纯培养阶段特点：（1）．多为好氧产品；（2）、均为表面培养；（3）、产品生产过程简单；（4）、设备要求不高；（5）、生产规模不大。
3．通气搅拌发酵技术的建立阶段第二次世界大战爆发，1929年英国人费莱明发现青霉素，迅速形成工业大规摸生产。
1940年英国人费洛里精制分离青霉素医治战伤药物。
发酵工业新篇章：发酵现象→酿造食品工业→非食品工业→青霉素→抗菌素发酵工业→氨基酸,核酸发酵（代谢控制发酵）→基因工程菌→动物细胞大规模培养→植物细胞大规模培养→藻类细胞大规模培养→转基因动物。
发酵工程产业化发展：发酵工程技术给人类社会生产力的发展带来了巨大的潜力，涉及到解决人类所面临的食品与营养、健康与环境、资源与能源等重大问题。
发酵工程
第一章绪论发酵工程:指在最适发酵条件下,在发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的技术。
发酵工程包括代谢工程和发酵工艺两个主要内容。
发酵工程的四个转折点：①天然发酵时代（1000－4000年前）②纯培养时期（第一个转折点，1680年－1932年）③通气搅拌技术时期（第二个转折点，第二次世界大战时期）④代谢控制发酵技术（第三个转折点，1956年氨基酸发酵）⑤现代生物技术时期（第四个转折点）基本问题:过程放大和优化。
第二章工业微生物菌种的来源工业化生产菌种的要求？答：①能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物；②菌种改造的可操作性强；③遗传性相对稳定；④不易感染它种微生物或噬菌体；⑤产生菌及其产物的毒性必须考虑；⑥生产特性要符合工艺要求。
从自然界中分离出发菌株的环节：土样的采取→预处理→培养→菌落的选择→产品的鉴定出发菌株的分离方法：①定向培养:采用特定的有利于目的微生物富集的条件，进行培养，一般从底物、 pH、培养时间、培养温度等方面考虑；②当不可以采用定向培养时，则设计一个分类学中分离的方法；③不能提供任何有助于筛选产生菌的信息时，通过随机分离的办法。
第三章发酵培养基发酵培养基与微生物培养基的不同之处？答：发酵培养基除了满足菌体的生长外还必须促进产物的形成。
①培养基能够满足产物最经济的合成；②发酵后所形成的副产物少；③原料来丰富，价格低，性能稳定，便于储藏。
wk_ad_begin({pid : 21});wk_ad_after(21, function(){$('.ad-hidden').hide();}, function(){$('.ad-hidden').show();});④具有满足工艺要求，如不影响通气、提取、纯化等。
培养基按其组成物质的纯度、状态、用途可分为三大类型：①按纯度分：合成培养基、天然培养基。
②按状态分：固体培养基、半固体培养基、液体培养基。