《微生物的发酵工程》课件

《微生物的发酵工程》发酵过程的历史发展古代发酵现代发酵人类利用微生物进行发酵，已有数千年的历史，如酿酒、酿醋、随着科学技术的发展，发酵工程已成为生物技术的重要组成部分制作酱油等，在工业生产中发挥着重要作用微生物在发酵中的作用细菌酵母霉菌细菌参与多种发酵过程，例如乳酸发酵母在酿酒、面包生产、生物燃料等霉菌参与生产酱油、抗生素、有机酸酵、酒精发酵、醋酸发酵等方面发挥着重要作用等发酵产品细菌参与的发酵过程乳酸发酵酒精发酵乳酸菌将乳糖转化为乳酸，生产酸奶酵母菌将葡萄糖转化为酒精，生产啤、乳酪等发酵乳制品酒、葡萄酒等酒精饮料醋酸发酵醋酸菌将酒精氧化为醋酸，生产醋等酸性食品酵母在发酵中的应用面包生产1酵母利用糖类发酵产生二氧化碳，使面包膨胀，形成松软口感酿酒2酵母将葡萄糖发酵产生酒精，生产啤酒、葡萄酒等酒精饮料生物燃料3酵母可发酵生物质原料，生产乙醇等生物燃料，减少对化石燃料的依赖霉菌在发酵工程中的作用抗生素生产1青霉菌、链霉菌等霉菌可生产青霉素、链霉素等抗生素有机酸生产2曲霉菌可生产柠檬酸、谷氨酸等有机酸，广泛应用于食品、医药等领域酱油酿造3曲霉菌参与酱油的酿造，赋予酱油独特的味道和色泽好氧发酵与厌氧发酵好氧发酵微生物在有氧条件下进行发酵，例如醋酸发酵、抗生素生产等厌氧发酵微生物在无氧条件下进行发酵，例如乳酸发酵、酒精发酵等发酵培养基的配制12碳源氮源为微生物生长提供碳元素，例如葡萄为微生物提供氮元素，例如氨基酸、糖、麦芽糖、淀粉等蛋白胨、酵母粉等34无机盐生长因子为微生物提供生长所需的无机盐类，为微生物生长提供必需的维生素、氨例如磷酸盐、硫酸盐等基酸等，例如生物素、硫胺素等发酵条件的优化温度控制1根据微生物的最佳生长温度进行控制，以保证发酵效率控制pH2控制发酵液的值，以维持微生物的最佳生长环境pH通气量控制3根据微生物的氧气需求量控制通气量，保证氧气供应搅拌速度控制4控制搅拌速度，保证培养基的均匀混合和氧气的充分溶解生物反应器的类型和选择搅拌釜式气升式固定化细胞适合液体发酵，搅拌效果好，但能耗高适合培养需氧微生物，节能环保，但混合提高微生物浓度，提高产量，但操作复杂效果较差，成本高生物反应器的工艺参数控制温度溶解氧搅拌速度pH保持最佳温度，有利于微生控制发酵液的酸碱度，维持控制溶解氧浓度，满足微生控制搅拌速度，保证培养基物生长和产物合成微生物的最佳生长环境物的呼吸需求的均匀混合和氧气的充分溶解发酵产物的分离和纯化过滤离心12分离发酵液中的菌体或其他固利用离心力分离发酵液中的菌体颗粒体或其他固体颗粒萃取结晶34利用溶剂将发酵产物从发酵液将发酵产物从溶液中析出，形中提取出来成晶体发酵产品的质量检测发酵工程的环境因素废水处理1对发酵过程产生的废水进行处理，减少污染废气处理2对发酵过程产生的废气进行处理，减少空气污染固体废物处理3对发酵过程产生的固体废物进行处理，减少环境污染发酵过程的能量平衡分析123输入能量输出能量能量效率包括培养基、蒸汽、电力等消耗的能量包括发酵产物、热量、废气等能量释放衡量发酵过程的能量利用效率，提高能量利用率，降低能耗成本发酵过程的动力学研究微生物生长动力学研究微生物在发酵过程中的生长规律，预测微生物生长速度和产量产物合成动力学研究发酵产物合成规律，预测发酵产物的产量和合成速度发酵工艺的控制策略反馈控制前馈控制根据发酵过程中的实时数据，实根据历史数据和经验，预测未来时调整控制参数，确保发酵过程可能发生的变化，提前调整控制稳定进行参数，预防发酵过程出现问题自适应控制根据发酵过程的变化，自动调整控制参数，以适应环境变化，提高发酵效率生物反应器的设计与建造功能需求1根据发酵过程的需要，确定生物反应器的功能和规格结构设计2设计生物反应器的结构，保证其安全、可靠、高效工艺设计3设计生物反应器的工艺流程，确保发酵过程的正常进行建造施工4按照设计方案，建造生物反应器，并进行调试和验收发酵过程的智能化管理数据采集1实时采集发酵过程中的数据，例如温度、、溶解氧等pH数据分析2对采集到的数据进行分析，识别发酵过程中的异常情况智能控制3根据数据分析结果，自动调整控制参数，优化发酵过程远程监控4通过远程监控系统，实时监控发酵过程，及时发现问题并采取措施发酵技术在制药业的应用抗生素生产疫苗生产酶制剂生产青霉素、链霉素等抗生素的生产，为人类利用发酵技术生产疫苗，预防传染病，保利用发酵技术生产酶制剂，应用于医药、战胜疾病提供了有力武器护人类健康食品、化工等领域微生物发酵在食品工业的作用酿酒面包生产利用酵母发酵生产啤酒、葡萄利用酵母发酵生产面包，使面酒、白酒等酒精饮料包膨大、松软乳制品酱油酿造利用乳酸菌发酵生产酸奶、乳利用曲霉菌等微生物发酵生产酪、奶酪等发酵乳制品酱油，赋予酱油独特的味道和色泽酶工程在工业发酵中的应用酶催化1利用酶的催化作用，提高发酵过程的效率，降低生产成本酶转化2利用酶的转化作用，将原料转化为目标产物，提高发酵产物的产量和质量酶固定化3将酶固定在载体上，提高酶的稳定性，重复利用酶，降低生产成本发酵过程中的污染治理措施废水处理对发酵过程产生的废水进行处理，减少污染，保护环境废气处理对发酵过程产生的废气进行处理，减少空气污染，改善环境质量固体废物处理对发酵过程产生的固体废物进行处理，减少固体废物堆积，保护土壤和水资源微生物发酵与生物经济发展生物能源生物材料利用生物质原料发酵生产生物燃利用微生物发酵生产可降解塑料料，减少对化石燃料的依赖，推、生物纤维等生物材料，减少环动可持续发展境污染，保护生态环境生物医药利用发酵技术生产抗生素、疫苗、酶制剂等生物医药产品，提高人类健康水平发酵工艺的创新与前景12基因工程酶工程利用基因工程技术，改造微生物，提利用酶工程技术，开发新的酶催化剂高发酵效率和产物产量，提高发酵过程的效率和产量34发酵过程模拟发酵过程自动化利用计算机模拟技术，优化发酵过程利用自动化控制技术，提高发酵过程，提高发酵效率和产量的效率和稳定性，降低生产成本发酵工程师的培养与发展高等教育科学研究行业交流加强发酵工程专业人才培养，为行业发展开展发酵技术的研究，推动发酵工程的创加强行业交流合作，促进发酵技术的发展提供人才支撑新发展和应用国内外发酵研究的新动态合成生物学生物催化利用合成生物学技术，设计和利用生物催化技术，开发新的构建新的微生物，实现特定功酶催化剂，提高发酵过程的效能，为发酵工程带来新突破率和产量，降低生产成本生物反应器开发新型生物反应器，提高发酵效率，降低能耗，减少环境污染微生物发酵在可再生能源领域的应用生物燃料1利用生物质原料发酵生产生物燃料，减少对化石燃料的依赖，推动可持续发展生物氢2利用微生物发酵生产生物氢，作为清洁能源，减少碳排放生物甲烷3利用微生物发酵生产生物甲烷，作为可再生能源，减少对化石燃料的依赖生物催化在工业生产中的应用食品工业利用生物催化剂提高食品加工效率，改善食品品质化工工业利用生物催化剂生产化工产品，减少环境污染，提高生产效率医药工业利用生物催化剂生产药物，提高药物的疗效，降低生产成本发酵技术在环境保护中的作用污染物降解生物修复可再生能源利用微生物发酵技术降解环境污染物利用微生物发酵技术修复受污染的土利用生物质原料发酵生产可再生能源，例如废水、废气、土壤污染物等壤和水体，恢复生态环境，减少对化石燃料的依赖，保护环境结语发酵工程在现代社会中扮演着重要角色，未来将继续发挥重要作用，推动经济发展、改善环境、提高人类生活水平。