發(fā)酵工程知識教學(xué)PPT

1、logo第二組第二組2 一、發(fā)酵的定義一、發(fā)酵的定義二、發(fā)酵工程二、發(fā)酵工程三、發(fā)酵方法的類別與流程三、發(fā)酵方法的類別與流程四、發(fā)酵工程的應(yīng)用及展望四、發(fā)酵工程的應(yīng)用及展望3一、發(fā)酵的定義一、發(fā)酵的定義1 1、傳統(tǒng)發(fā)酵、傳統(tǒng)發(fā)酵2 2、生化和生理學(xué)意義的發(fā)酵、生化和生理學(xué)意義的發(fā)酵3 3、工業(yè)上的發(fā)酵、工業(yè)上的發(fā)酵、發(fā)酵食品、發(fā)酵食品41、傳統(tǒng)發(fā)酵 來源于拉丁文來源于拉丁文“fervere（發(fā)泡）發(fā)泡）” 描述酵母菌作用于果汁或麥芽汁產(chǎn)生氣泡描述酵母菌作用于果汁或麥芽汁產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象（沸騰現(xiàn)象）的現(xiàn)象（沸騰現(xiàn)象）酵母在厭氧條件下分解糖酵母在厭氧條件下分解糖產(chǎn)生產(chǎn)生52、生化和生理學(xué)意義的發(fā)酵(

2、狹義的發(fā)酵) 指微生物在無氧條件下，分解各種有機(jī)物指微生物在無氧條件下，分解各種有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生能量的一種方式，或者更嚴(yán)格地說，質(zhì)產(chǎn)生能量的一種方式，或者更嚴(yán)格地說，發(fā)酵是以有機(jī)物作為電子受體的氧化還原發(fā)酵是以有機(jī)物作為電子受體的氧化還原產(chǎn)能反應(yīng)。產(chǎn)能反應(yīng)。 如葡萄糖在無氧條件下被微生物利用產(chǎn)生如葡萄糖在無氧條件下被微生物利用產(chǎn)生酒精并放出酒精并放出coco2 2。63、工業(yè)上的發(fā)酵（廣義的發(fā)酵） 泛指通過大規(guī)模培養(yǎng)微生物來制造或生產(chǎn)某些產(chǎn)品泛指通過大規(guī)模培養(yǎng)微生物來制造或生產(chǎn)某些產(chǎn)品的過程的過程 包括：包括：(1) 厭氧培養(yǎng)的生產(chǎn)過程，如酒精，乳酸等。厭氧培養(yǎng)的生產(chǎn)過程，如酒精，乳酸等。(2)

3、通氣（有氧）培養(yǎng)的生產(chǎn)過程，如抗生素、氨基通氣（有氧）培養(yǎng)的生產(chǎn)過程，如抗生素、氨基酸、酶制劑等。酸、酶制劑等。 產(chǎn)品有細(xì)胞代謝產(chǎn)物，也包括菌體細(xì)胞、酶等產(chǎn)品有細(xì)胞代謝產(chǎn)物，也包括菌體細(xì)胞、酶等7、發(fā)酵食品 包括發(fā)酵主食品：面包，饅頭包括發(fā)酵主食品：面包，饅頭 發(fā)酵副食品：豆腐乳，泡菜發(fā)酵副食品：豆腐乳，泡菜 發(fā)酵調(diào)味品：醋，醬油發(fā)酵調(diào)味品：醋，醬油 發(fā)酵乳制品：酸奶、奶酪發(fā)酵乳制品：酸奶、奶酪8二、發(fā)酵工程二、發(fā)酵工程1 1、定義：、定義： 采用現(xiàn)代化工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特采用現(xiàn)代化工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)

4、品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種新技術(shù)物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種新技術(shù)9 發(fā)酵已經(jīng)從過去簡單的生產(chǎn)酒精類飲料、生產(chǎn)醋酸和發(fā)酵面發(fā)酵已經(jīng)從過去簡單的生產(chǎn)酒精類飲料、生產(chǎn)醋酸和發(fā)酵面包發(fā)展到今天成為生物工程的一個極其重要的分支，成為一包發(fā)展到今天成為生物工程的一個極其重要的分支，成為一個包括了微生物學(xué)、化學(xué)工程、基因工程、細(xì)胞工程、機(jī)械個包括了微生物學(xué)、化學(xué)工程、基因工程、細(xì)胞工程、機(jī)械工程和計算機(jī)軟硬件工程的一個多學(xué)科工程。工程和計算機(jī)軟硬件工程的一個多學(xué)科工程。 現(xiàn)代發(fā)酵工程不但生產(chǎn)酒精類飲料、醋酸和面包，而且生產(chǎn)現(xiàn)代發(fā)酵工程不但生產(chǎn)酒精類飲料、醋酸和面包，而且生產(chǎn)胰島素、干擾素、生

5、長激素、抗生素和疫苗等多種醫(yī)療保健胰島素、干擾素、生長激素、抗生素和疫苗等多種醫(yī)療保健藥物，生產(chǎn)天然殺蟲劑、細(xì)菌肥料和微生物除草劑等農(nóng)用生藥物，生產(chǎn)天然殺蟲劑、細(xì)菌肥料和微生物除草劑等農(nóng)用生產(chǎn)資料，在化學(xué)工業(yè)上生產(chǎn)氨基酸、香料、生物高分子、酶產(chǎn)資料，在化學(xué)工業(yè)上生產(chǎn)氨基酸、香料、生物高分子、酶以及維生素和單細(xì)胞蛋白等。以及維生素和單細(xì)胞蛋白等。 102、獲得發(fā)酵產(chǎn)品的條件 適宜的微生物 保證或控制微生物進(jìn)行代謝的各種條件 進(jìn)行微生物發(fā)酵的設(shè)備 精制成產(chǎn)品的方法的設(shè)備113、發(fā)酵工程組成從廣義上講，由三部分組成：上游工程、上游工程、發(fā)酵工程、下游工程發(fā)酵工程、下游工程12（1 1）上游工程技術(shù)上

6、游工程技術(shù) 物料的輸送和原料的預(yù)處理物料的輸送和原料的預(yù)處理 發(fā)酵培養(yǎng)基的選擇、制備和滅菌發(fā)酵培養(yǎng)基的選擇、制備和滅菌 菌種的選育、保藏、復(fù)壯和擴(kuò)大培養(yǎng)菌種的選育、保藏、復(fù)壯和擴(kuò)大培養(yǎng) 發(fā)酵過程的動力學(xué)發(fā)酵過程的動力學(xué) 發(fā)酵醪的特性發(fā)酵醪的特性 氧的傳遞、溶解和吸收氧的傳遞、溶解和吸收 發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計、選型和計算發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計、選型和計算 發(fā)酵過程的工藝技術(shù)控制發(fā)酵過程的工藝技術(shù)控制13（2 2）下游工程技術(shù)）下游工程技術(shù) 發(fā)酵液的預(yù)處理及發(fā)酵醪與菌體的分離發(fā)酵液的預(yù)處理及發(fā)酵醪與菌體的分離 發(fā)酵產(chǎn)物的分離提取發(fā)酵產(chǎn)物的分離提取 發(fā)酵產(chǎn)物的精制純化發(fā)酵產(chǎn)物的精制純化 發(fā)酵產(chǎn)物的成品加工

7、發(fā)酵產(chǎn)物的成品加工（3 3）輔助工程技術(shù)）輔助工程技術(shù) 空氣凈化除菌與調(diào)節(jié)系統(tǒng)空氣凈化除菌與調(diào)節(jié)系統(tǒng) 水處理和供水系統(tǒng)水處理和供水系統(tǒng) 加熱和制冷系統(tǒng)加熱和制冷系統(tǒng) 在上述研究內(nèi)容中，在上述研究內(nèi)容中，上游工程技術(shù)上游工程技術(shù)是發(fā)酵是發(fā)酵工程技術(shù)研究的主要內(nèi)容。工程技術(shù)研究的主要內(nèi)容。144、 典型的微生物發(fā)酵工藝流程圖生產(chǎn)發(fā)酵罐搖瓶保存菌種鍋爐培養(yǎng)液成品包裝廢棄物處理精制提取無細(xì)胞澄清液細(xì)胞分離菌體空氣過濾器空氣壓縮機(jī)培養(yǎng)基原料培養(yǎng)基的配置種子罐培養(yǎng)基的滅菌菌種選育155、發(fā)酵罐示意圖166、發(fā)酵工程涉及領(lǐng)域、發(fā)酵工程涉及領(lǐng)域17三、三、發(fā)酵方法的類別與流程1 1、類別：、類別： 根據(jù)對氧的

8、需要區(qū)分：根據(jù)對氧的需要區(qū)分： 厭氧和好氧發(fā)酵厭氧和好氧發(fā)酵 根據(jù)培養(yǎng)基物理性狀區(qū)分：根據(jù)培養(yǎng)基物理性狀區(qū)分： 液體和固體發(fā)酵液體和固體發(fā)酵 根據(jù)從微生物生長特性區(qū)分：根據(jù)從微生物生長特性區(qū)分： 分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵182、液態(tài)好氧發(fā)酵的流程空氣加熱器空氣加熱器油水分離器油水分離器冷卻器冷卻器貯氣罐貯氣罐空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)空氣空氣總過濾器總過濾器分過濾器分過濾器發(fā)酵液預(yù)處理發(fā)酵液預(yù)處理發(fā)酵罐發(fā)酵罐 種子罐種子罐三角瓶或茄子瓶三角瓶或茄子瓶生產(chǎn)用斜面（多管）生產(chǎn)用斜面（多管）純化復(fù)壯純化復(fù)壯保存菌種（砂土管、凍干、液氮、斜面）保存菌種（砂土管、凍干、液氮、斜面）菌種菌種預(yù)處理預(yù)

9、處理原料原料過濾、離心、提取、精制、干燥過濾、離心、提取、精制、干燥包裝包裝補(bǔ)料補(bǔ)料調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)劑消泡劑消泡劑冷卻冷卻滅菌滅菌配料、調(diào)漿配料、調(diào)漿 滅菌滅菌19四、發(fā)酵工程的應(yīng)用及展望一、氨基酸的生產(chǎn)工藝一、氨基酸的生產(chǎn)工藝 目前用發(fā)酵法生產(chǎn)的氨基酸種類有22種，其中18種系采用直接發(fā)酵法，4種為酶法轉(zhuǎn)化。谷氨酸是目前氨基酸生產(chǎn)中產(chǎn)量大，最成熟的一種，現(xiàn)以谷氨酸發(fā)酵為例介紹氨基酸的生產(chǎn)發(fā)酵。20谷氨酸谷氨酸味精生產(chǎn)工藝流程味精生產(chǎn)工藝流程 味精是谷氨酸生產(chǎn)菌以葡萄糖為碳源，經(jīng)途徑和循環(huán)生成谷氨酸，再與堿中和而制成。其中包括五個部分： （）淀粉水解酶的抽取 （）谷氨酸生產(chǎn)菌種子的擴(kuò)大培養(yǎng) （）谷氨

10、酸發(fā)酵 （）谷氨酸的提取分離 （）由谷氨酸制成味精2122二、有機(jī)酸發(fā)酵生產(chǎn)二、有機(jī)酸發(fā)酵生產(chǎn) 有機(jī)酸是羧酸、磺酸、亞磺酸、硫代羧酸等的總稱。就目前市場占有率而言，以檸檬酸為主，下面就簡單介紹一下檸檬酸的發(fā)酵過程 （）去除菌絲體和其他固形物得到濾液 （）用各種物質(zhì)和化學(xué)方法處理濾液得到初步純化的檸檬酸溶液 （）初步純化的檸檬酸溶液精制后濃縮得到檸檬酸結(jié)晶23碳酸鈣碳酸鈣熱水熱水硫酸硫酸發(fā)酵液預(yù)處理壓濾中和過濾檸檬酸鈣菌渣碳酸鈣過濾粗檸檬酸活性炭脫色陽離子交換法陰離子交換法凈化液蒸發(fā)結(jié)晶離心母液干燥篩分包裝成品檸檬酸提取工藝流程檸檬酸提取工藝流程24三、飲料酒的生產(chǎn)三、飲料酒的生產(chǎn) 目前市場上飲

11、用的酒精飲料可分為釀造酒、蒸餾酒和配置酒。釀造酒指使用酵母發(fā)酵后得到的發(fā)酵液，可直接飲用或經(jīng)過過濾后飲用，如葡萄酒、黃酒、啤酒。蒸餾酒是在釀造酒的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，指凡是用水果、糖類、乳類等原料，經(jīng)過酵母菌發(fā)酵后，蒸餾得到無色透明的液體，再經(jīng)陳釀和調(diào)制成酒精飲品，如威士忌、白酒等。配制酒是以發(fā)酵酒、蒸餾酒和食用酒精為酒基與各種可食物質(zhì)一起進(jìn)行再加工制成的有獨特風(fēng)味的飲用酒25（一）酒的種類（一）酒的種類 、白酒的種類按主要原料分類：糧食酒、薯類酒、代用原料酒按生產(chǎn)工藝分類：固態(tài)法、半固態(tài)法和液態(tài)發(fā)酵白酒按采用糖化和發(fā)酵劑：大曲酒、小曲酒和麩曲白酒按香型分類：濃香型、醬香型、清香型、米香型和其他

12、香型26、葡萄酒的種類、葡萄酒的種類 按就得顏色分類：紅葡萄酒和白葡萄酒 按酒內(nèi)糖分多少分類：干葡萄酒、半干葡萄酒、甜葡萄酒和半甜葡萄酒 按含不含二氧化碳分類：靜酒和氣酒，氣酒用分為天然氣酒和人工氣酒27（二）酒的釀造工藝（二）酒的釀造工藝一）、白酒的生產(chǎn)工藝28 、大曲的生產(chǎn) 大曲以小麥、大麥和豌豆為原料，經(jīng)粉碎成原料加水。壓制成塊狀，在室內(nèi)保溫培養(yǎng)，讓自然界各種微生物在上面富集生長，以產(chǎn)生白酒生產(chǎn)所需的糖化酶和酒化酶，并產(chǎn)生一定的香味物質(zhì)，經(jīng)過風(fēng)干、儲存，即成大曲。29303132、大曲酒的生產(chǎn)工藝、大曲酒的生產(chǎn)工藝33 以甘蔗糖蜜為原料的酒精生產(chǎn)工藝34二）葡萄酒的生產(chǎn)工藝二）葡萄酒的生

13、產(chǎn)工藝 釀造過程去梗去梗：也就是把葡萄果粒從梳子狀的枝梗上取下因枝梗含有特別多的單寧酸，在酒液中有一股令人不快的味道。壓榨果粒壓榨果粒釀制紅酒的時候，葡萄皮和葡萄肉是同時壓的，紅酒中所含的紅色色素，就是在壓榨葡萄皮時候釋放出的。就因為這樣，所有紅酒的色澤才是紅的。35榨汁和發(fā)酵榨汁和發(fā)酵經(jīng)過榨汁后，就可得到釀酒的原料葡萄汁。優(yōu)質(zhì)的葡萄汁是釀制優(yōu)秀葡萄酒的前提，葡萄酒是葡萄汁通過發(fā)酵作用而得的產(chǎn)物。經(jīng)過發(fā)酵，葡萄中所含的糖份會逐漸轉(zhuǎn)成酒精和二氧化碳。因此，在發(fā)酵過程中，糖分越來越少，而酒精度則越來越高。通過緩慢的發(fā)酵過程，可釀出口味芳香細(xì)致的紅葡萄酒。36添加二氧化硫添加二氧化硫要想保持葡萄酒的果味和鮮度，就必須在發(fā)酵過程后立刻添加二氧化硫處理。二氧化硫可以阻止由空氣中的氧使葡萄酒所引起的氧化作用。新酒在發(fā)酵后大約3周左右，必須進(jìn)行第一次沉淀與換桶。第二次沉淀要4至6周。沉淀的次數(shù)和時間上的順序，完全就是所要達(dá)到的口味。3738四、發(fā)酵工業(yè)的意義與展望四、發(fā)酵工業(yè)的意義與展望 利用遺傳工程等先進(jìn)技術(shù)，人工選育和改良菌種利用