《发酵工艺的控制》课件

《发酵工艺的控制》ppt课件CATALOGUE目录发酵工艺简介发酵工艺流程发酵工艺控制要素发酵设备与操作发酵工艺优化与改进案例分析01发酵工艺简介发酵的定义发酵是一种生物化学过程，通过微生物或酶的作用，将有机物质转化为更简单的化合物或能量。发酵的历史发酵工艺起源于古代，人们利用自然发酵的方法制作食品和饮料，如酸奶、面包和酒等。随着科技的发展，人们逐渐掌握了发酵的原理和技术，发展出了现代发酵工业。发酵的定义与历史酒精发酵将糖类物质转化为乙醇和二氧化碳，用于生产酒类、燃料等。乳酸发酵将糖类物质转化为乳酸，用于制作酸奶、酸菜等食品。酵母发酵利用酵母菌将糖类物质转化为乙醇和二氧化碳，用于制作面包、啤酒等。酶发酵利用酶将底物转化为产物，用于生产氨基酸、抗生素等。发酵的类型与特点食品工业医药工业农业环境治理发酵的应用领域01020304面包、啤酒、酸奶、调味品等食品的生产。抗生素、维生素、氨基酸等药物的生产。肥料、饲料、生物农药等的生产。废水处理、废气处理等环境保护领域。02发酵工艺流程根据发酵需求选择具有高代谢活性的菌种，如酵母、霉菌等。菌种选择菌种保藏菌种扩大培养采用低温、干燥等方法保藏菌种，确保菌种活性。将保藏的菌种进行扩大培养，为发酵提供足够的菌体量。030201菌种选择与制备根据菌种需求确定培养基成分，如碳源、氮源、无机盐等。培养基成分按照配方准确称量各成分，混合均匀后调节pH值。培养基配制采用高温或高压灭菌法，杀灭培养基中的有害微生物。培养基灭菌培养基的配制与灭菌将扩大培养的菌种按一定比例接入灭菌后的培养基中。接种根据菌种最适生长温度调整发酵温度，保持恒温发酵。温度控制监测发酵过程中培养基pH值变化，适时调节以维持适宜范围。pH控制通过搅拌速度和通气量调节，控制溶氧量以满足菌种生长需求。溶氧量控制接种与发酵过程控制采用离心、过滤等方法从发酵液中提取产物。产物提取通过沉淀、萃取等方法初步分离产物与其他杂质。初步分离采用色谱、结晶等方法进一步纯化产物，提高纯度。精制纯化产物提取与分离纯化03发酵工艺控制要素03温度控制的设备包括温度传感器、温度控制器和加热/冷却设备等，用于实时监测和控制发酵温度。01温度对发酵的影响温度是影响发酵过程的重要因素，过高或过低的温度都可能导致发酵过程受阻或失败。02温度控制的方法通过调节发酵罐内的冷却水流量、加热棒的开关以及外部环境的温度，使发酵过程维持在适宜的温度范围内。温度控制pH值控制的方法通过添加酸或碱来调节发酵液的pH值，使其维持在最佳的范围内。pH值控制的设备包括pH传感器和pH控制器等，用于实时监测和控制发酵液的pH值。pH值对发酵的影响pH值是影响发酵过程的关键因素之一，适宜的pH值范围是保证发酵顺利进行的前提。pH值控制溶氧浓度控制的方法通过调节搅拌速度、通气流量和补料速率等来控制溶氧浓度。溶氧浓度控制的设备包括溶氧传感器和溶氧控制器等，用于实时监测和控制发酵液的溶氧浓度。溶氧浓度对发酵的影响溶氧浓度是影响微生物生长和代谢的重要因素，适宜的溶氧浓度可以提高发酵效率。溶氧浓度控制过多的泡沫可能导致发酵液溢出，影响发酵效率甚至导致生产事故。泡沫对发酵的影响通过添加消泡剂、调节搅拌速度和通气流量等方式来控制泡沫的产生。泡沫控制的方法包括泡沫探测器和消泡器等，用于实时监测和控制发酵罐内的泡沫高度。泡沫控制的设备泡沫控制04发酵设备与操作生物反应器类型与特点搅拌罐式反应器适用于多种类型的发酵，具有较好的混合和传质效果，但能耗较高。塔式反应器适用于好气性发酵，具有较大的比表面积，有利于气体的传递和氧的溶解，但操作弹性较小。膜式反应器适用于各种类型的发酵，具有高传质效率和低能耗等特点，但膜的清洗和更换成本较高。固定床反应器适用于固态发酵，操作简便，可实现连续操作，但传质和传热效果较差。确保罐体密封良好，无泄漏现象。罐体密封性检查根据发酵工艺要求，控制罐内压力在适宜范围内。罐内压力控制实时监测罐内温度，通过调节冷却水流量或加热装置，保持温度稳定。温度监测与控制根据发酵工艺需要，合理调节搅拌转速和功率，确保良好的混合效果。搅拌转速与功率调节发酵罐的操作与维护按照先洗涤剂清洗、后清水冲洗的顺序进行设备清洗。清洗流程灭菌方法清洗与灭菌周期安全注意事项采用高温灭菌或化学药剂灭菌等方法对设备进行灭菌处理，确保无菌状态。根据设备使用情况和发酵工艺要求，合理制定清洗与灭菌周期。在清洗与灭菌过程中，需注意安全操作，防止意外事故发生。发酵设备的清洗与灭菌05发酵工艺优化与改进通过调整培养基成分、优化发酵条件等手段，提高目标产物的浓度。通过控制发酵过程中的某些参数，降低副产物的生成，提高目标产物的收率。基于代谢产物的优化策略副产物生成的抑制目标产物浓度的优化温度控制根据不同菌种的生长和代谢特性，合理设置发酵温度，提高发酵效率。pH控制通过调节培养基的pH值，为菌种的生长和代谢创造适宜的环境。溶氧控制优化溶氧水平，满足菌种对氧的需求，提高发酵产物的质量和产量。基于过程参数的优化方法123通过基因工程技术改造菌种，提高发酵产物的产量和质量。基因工程技术的应用实现发酵过程的连续化，提高设备的利用率和产物的产量。连续发酵技术利用固定化细胞技术，实现细胞的高密度培养和产物的高效分离。固定化细胞技术的应用新型发酵技术的研究进展06案例分析总结词谷氨酸发酵是利用微生物发酵生产谷氨酸盐的工业过程，是重要的氨基酸类营养源。详细描述谷氨酸发酵生产中，通过控制温度、pH、溶氧和营养物质等工艺参数，提高菌体生长速率和谷氨酸产量。同时，采用生物反应器技术，实现连续发酵和自动化控制，提高生产效率和产品质量。谷氨酸发酵生产案例柠檬酸发酵是利用微生物发酵生产柠檬酸的重要过程，广泛应用于食品、医药和化工等领域。总结词柠檬酸发酵生产中，通过控制温度、pH、溶氧和碳源等工艺参数，促进菌体生长和柠檬酸代谢。同时，采用分批补料发酵技术，提高柠檬酸产量和降低生产成本。详细描述柠檬酸发酵生产案例酒精发