第7章发酵理论与过程控制工程.ppt

发酵理论与过程控制工程
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一、发酵基本理论
1) 工业微生物发酵过程
2) 提高发酵产物产量的方法
3) 发酵动力学
二、发酵过程控制
1) 温度对发酵的影响及其控制
2) pH对发酵的影响及其控制
3) 溶解氧对发酵的影响及其控制
4) 泡沫对发酵的影响及其控制
5) 自动控制技术在发酵过程控制中的应用
本章主要内容
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一、概述
二、工业微生物发酵过程
三、提高发酵产物产量的方法
四、发酵动力学
一、发酵基本理论
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生化产品生产方法
提取分离法
(Extraction)
生物合成
(Biosynthesis)
化学合成
(chemicalsynthesis)
SOD - blood
Papain-Papaya
Chymotrypsin-Pancrea
……
organ/tissue/cell
Amylase from Bacillus
Protease from Bacillus
Phosphatase from Bacillus
Glucoamylase from Aspergillus
……
Plant cell culture
Animal cell culture
Few example
一、概述
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1) 微生物生长繁殖快，生活周期短。因此，用微生物来生产酶产品，生产能力（发酵）几乎可以不受限制地扩大，能够满足迅速扩张的市场需求。
2) 微生物种类繁多，它们散布于地球的各个角落，而且在不同的环境下生存的微生物有不同的代谢方式，能分解利用不同的底物。这一特征为微生物酶品种的多样性提供了物质基础。
3)当基因工程介入时，动植物细胞中存在地酶，几乎都能够利用微生物细胞获得。因此，有计划地筛选微生物菌种，通常可以获得能够生产几乎任何一种酶的适当细胞。
微生物发酵的优点
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二、工业微生物发酵过程
电动机
pH检测及控制
培养液
无菌空气
排气口
冷却水出口
冷却水进口
搅拌浆
加料口
放料口
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从自然界分离的菌种
产品
基因工程
诱变育种
细胞工程
生产用菌种
扩大培养
原料
微生物菌体
代谢产物
分离　提纯
发酵过程控制与
工艺参数优化
接种
培养基配制
灭菌
代谢工程
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1) 不是致病菌
2) 菌株不易变易和退化
3) 不易感染噬菌体
4) 发酵周期短、产酶量高
5) 酶的性质符合应用的需要，最好为胞外酶
6) 易于分离和提取
7) 营养要求低
1、对菌种的要求
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培养基（medium）是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。
培养基是对微生物进行研究和利用工作的基础。任何培养基都应该具备微生物生长所需要五大营养要素。
五大要素：碳源、氮源、无机盐、生长因子、水。
2、培养基
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1、选择适宜的营养物质
2、营养物的浓度及配比合适
3、物理、化学条件适宜
4、经济节约
5、精心设计、试验比较
培养基的设计原则
培养不同的微生物必须采用不同的培养条件；
培养目的不同，原料的选择和配比不同；
不同阶段，培养条件也有所差异。
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