发酵工程第一章 绪论.ppt

发 酵 工 程Fermentation Engineering
发酵已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包开展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支，成为一个包括了微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。
现代发酵工程产品：酒精类饮料、醋酸、面包；胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素、疫苗；杀虫剂、细菌肥料、微生物除草剂；氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素、单细胞蛋白等。
FERMENTATION
Process Control
Fermentation engineering
上游工程
UPSTREAM
PROCESSES
下游工程
DOWNSTREAM
PROCESSES
发酵工程组成从广义上讲，由三局部组成： 上游工程、发酵工程、下游工程
UPSTREAM PROCESSES
- genetics, cell …
- Inoculum〔菌种〕 development
media formulation〔配制〕
sterilization
- inoculation
FERMENTATION
Process Control
上游工程
Fermentation engineering
DOWNSTREAM PROCESSES
- product extraction, purification & assay
- waste treatment
by product recovery
FERMENTATION
Process Control
下游工程
The ratio of recovery to fermentation costs for
L-asparaginase〔天冬酰胺〕:
Fermentation engineering
发酵工程：主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术，是化学工程与生物工程技术相结合的产物，它将微生物学、生物化学、化学工程学等的根本原理和技术有机地结合在一起，利用微生物进行规模化生产，是生产加工与生物制造实现产业化的核心技术。
(1) 有严格的无菌生长环境：发酵原料、管道、空气等。
(2)在发酵过程中根据细胞生长要求控制加料速度的计算机控制技术；
(3)种子培养和生产培养的不同的工艺技术。
(4)在进行任何大规模工业发酵前，必须在实验 室规模的小发酵罐进行大量的实验，得到产物形成的动力学模型，并根据这个模型设计中试的发酵要求，最后从中试数据再设计更大规模生产的动力学模型。
(5)由于生物反响的复杂性，在从实验室到中试，从中试到大规模生产过程中会出现许多问题，这就是发酵工程工艺放大问题。
微生物发酵技术
1857年法国化学家、微生物家巴斯德提出了著名的发酵理论：“一切发酵过程都是微生物作用的结果。〞
巴斯德认为，酿酒是发酵，是微生物在起作用；酒变质也是发酵，是另一类微生物在作祟；随着科学技术的开展，可以用加热处理等方法来杀死有害的微生物，防止酒发生质变。 同时，也可以把发酵的微生物别离出来，通过人工培养，根据不同的要求去诱发各种类型的发酵，获得所需的发酵产品。
利用微生物的特点
发酵工程所利用的微生物主要是细菌、放线菌，酵母菌和霉菌
利用微生物的特点： (1)对周围环境的温度、压强、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
Use of Microorganisms
Positive〔益处〕
Biomass
Production
Conversion
Negative〔危害〕
Pathogens
Spoilage〔 酸败)