發(fā)酵課后習題總結

第八章

1.發(fā)酵工程的基本任務是什么？

答：發(fā)酵工程的基本任務就是最大限度地利用微生物的潛在能力，以較低的能耗和物耗換取最大

限量的產(chǎn)品。

2.發(fā)酵工程的組成和應用前景？

答：（1）組成：發(fā)酵工程可分為三部分組成：上游工程：包括生產(chǎn)菌株的選育，最佳發(fā)酵條件的

確定，培養(yǎng)物的制備等；中游工程：生物反應器研制，選型，菌體的大批量培養(yǎng)或生產(chǎn)代謝產(chǎn)物

的調控管理技術。下游工程：從發(fā)酵物料中分離和純化產(chǎn)品的技術包括固液分離技術，細胞破壁

技術，蛋白質純化技術，產(chǎn)品的包裝和制備技術。（2）應用前景：隨著科學技術的進步，發(fā)酵工

程也有很快的發(fā)展，已能達到人為控制和改造微生物，使微生物為人類生產(chǎn)大量的有用物質或目

的產(chǎn)品，作為現(xiàn)代生物技術支撐，具有廣闊的應用前景。例如，用基因工程技術改造菌種以提高

產(chǎn)量；利用工程菌發(fā)酵生產(chǎn)重要藥品，如胰島素、干擾素和生長素等。

3.在發(fā)酵過程中需要檢測哪些參數(shù)？

答：

物理參數(shù)化學參數(shù)間接參數(shù)

常用的有待發(fā)展的

溫度pH值金屬離子濃度攝氧率（OUR）

壓力氧化還原電位Mg2,K+,Ca+2CO2生成率（CER）

功率輸入溶解氧濃度Na+,Fe+2,SO/呼吸商（RQ）

攪拌轉速溶解CO2濃度PO4總氧利用

空氣流量排氣02分壓DNA體積傳遞系數(shù)（KLa）

泡沫水平排氣CO2分壓RNA細胞濃度（X）

加料速率其它排氣成分細胞成分細胞生長率

基質成分濃度蛋白質細胞得率（YX/S）

前體糖糖利用率

誘導物產(chǎn)物氧利用率

培養(yǎng)液質量氮比基質消耗率

培養(yǎng)液體積關鍵酶活力前體利用率

生物熱產(chǎn)物量（P）

黏度比生產(chǎn)率

積累消耗功率、功率準數(shù)

基質雷諾數(shù)

酸細胞量

堿生物熱

消泡劑碳平衡

細胞量能量平衡

氣泡含量

氣泡表面積

表面張力

4.什么是生物熱？怎樣測量生物熱？

答：當交換器傳熱面積滿足情況下，即保持發(fā)酵罐內液溫恒定時，可通過測量進出水溫（T進,T出）

計算出發(fā)酵熱，但此種算法尚不準確，受其它因素的影響，實際發(fā)酵熱可用下式表示：Q生成=Q+

Q散+Q顯一Q攪拌+CdT/dt式中：Q散-發(fā)酵罐散熱Q顯-空氣或逃液帶走的顯熱（KJ/h）Q攪拌-

攪拌熱（ks/h）t-發(fā)酵罐液溫（℃）C-水的比熱［KJ/（kg℃）］T-時間。由于用上法測量生物熱，

干擾因素較多，難于精確，隨后相繼出現(xiàn)了絕熱量計，這些量熱器都能比較精確地測試出生物熱。

5.發(fā)酵過程中的料液計量與液位控制有哪些方法？

答：在微生物的深層培養(yǎng)過程中，通常要用補料來達到控制發(fā)酵的目的，比如流加糖液、氨水、

來補充碳源和調節(jié)酸堿度，加入微量元素，生長素前體以促進產(chǎn)物合成等。目前要實現(xiàn)自動控制

則需要對料液的進入，貯存應有精確的計量。其計量方法有，壓差法、重量測量法、體積計量法、

流量計量法和液位探針法。

6.怎樣測量發(fā)酵液中的溶解氧？目前常用哪種儀表？

答：在工業(yè)生產(chǎn)中，常用以電化學為基礎的電極法進行溶解氧的測量，目前有發(fā)酵工廠常使用復

膜氧電極。

7.怎樣測量發(fā)酵液中的菌體濃度？有哪些測量方法？

答：微生物在其生命活動中總是伴隨著繁殖與生長，繁殖是指細胞個數(shù)的增加，生長是指菌體組

分和質量上的變化。在發(fā)酵過程中，根據(jù)菌株的生長規(guī)律，要隨時了解它的生長繁殖情況，目前

檢測方法有：稱重法，離心法，濁度法，細胞蛋白測定法，核酸測定法，染色計數(shù)法和平板計數(shù)

法。這些方法大都用于離線取樣，?些連續(xù)菌量測定法如濁度法，熒光測量法，電容測定法，排

氣分析法已相繼用于發(fā)酵工程。

8.發(fā)酵的自動控制包括哪些內容？發(fā)酵自控體系由哪些主要硬件組成？

答：內容：（1）控制與發(fā)酵密切相關的重要目標：如溫度、酸堿度、底物濃度、生物量等；

（2）控制操作：如管道閥門的開關，泵的起動或停止。（3）控制動作對過程狀態(tài)影響的模型：如

在控制細胞生長率時，基質的濃度和加入基質速率之間的關系數(shù)學式。硬件組成：傳感器、變迭

器、執(zhí)行機構、轉換器、過程接口和監(jiān)控計算機組成。除了直接用于發(fā)酵過程檢測的傳感器外，

還有變量估計器，或稱“網(wǎng)間”傳感器或“算法”傳感器。

第九章

1.發(fā)酵生產(chǎn)中若基質被污染雜菌，會產(chǎn)生哪些不良后果？

答：（1）使培養(yǎng)基營養(yǎng)組分和產(chǎn)物因雜菌消耗而損失，造成生產(chǎn)力下降。（2）消耗底物后產(chǎn)生的代

謝物給提取帶來了困難，造成產(chǎn)率低、質量下降。（3）有些雜菌會分解目的產(chǎn)物，造成生產(chǎn)失敗。

（4）污染菌的代謝物改變發(fā)酵環(huán)境、PH變化等，使反應發(fā)生異常變化。（5）如遇噬菌體污染，

則造成發(fā)酵生產(chǎn)失敗。

2.在工業(yè)發(fā)酵過程中常用哪些滅菌方法？

答：（1）加熱滅菌①干熱滅菌火焰滅菌：直接用火焰灼燒熱空氣滅菌：在干燥箱內，升溫

160-170℃/l-2h,可達到滅菌目的，多用于玻璃和金屬等。②濕熱滅菌巴氏滅菌：將原料在60C

加熱30分鐘或70℃加熱15分鐘，可殺滅原料中的營養(yǎng)菌體。間歇滅菌：即常溫滅菌，在100C

滅30-60分鐘，待24h后，再滅?次，如此重復三次達到殺滅芽抱的目的。高壓蒸汽滅菌：

1.Ikg/cm2（121℃）維持20-30分鐘，可殺滅基質中所有營養(yǎng)體和芽抱。（2）射線滅菌：常用射線

為紫外線，波長為2100-3100A的紫外線有滅菌作用。常用波長為2537A,用于設備、器皿表面以

及空氣消毒。此外也可用X射線和丫射線等高能滅菌。（3）過濾除菌：①常用過濾器。用于過濾

病毒或一些不宜加熱的維生素、氨基酸、血清等。②空氣過濾：進入發(fā)酵罐的空氣必須經(jīng)過過濾,

工業(yè)上常用玻璃纖維、活性炭，石棉、紙板等介質作為過濾材料。

3.批量滅菌可分為哪幾個階段？要獲得滅菌成功有哪些要素？

答：批量滅菌過程可分為三個階段：即升溫、保溫和冷卻，滅菌主要是在保溫階段實現(xiàn)的，獲得

批量滅菌成功的三要素為：（1）合理的設備內部結構：即無死角，焊縫、軸封等裝置可靠，蛇管、

保溫層等無穿孔現(xiàn)象。（2）蒸汽壓力穩(wěn)定：一般保持在5-8kg/cm2（中小型發(fā)酵罐）（3）合理的操

作方法

4.怎樣計算批量滅菌的加熱時間？蒸汽耗量？

答：（1）將培養(yǎng)基中所有的殺菌定格在滅菌保溫期間殺滅，可根據(jù)對數(shù)殘留定律求的滅菌所需的

時間:直接加熱：根據(jù)公式T=WC/KFIn（tl-t2S）/（tl-t2f）計算加熱時間。間接加熱:根據(jù)公

式:T=GC（tf-ti）+Q/（X-cw）s（2）蒸汽耗量：S=l.19T{P/v）（根號）

5.連續(xù)滅菌有哪些設備？怎樣計算滅菌時間？

答：（1）加熱設備：塔式加熱器，噴射式加熱器。（2）維持設備（3）冷卻設備：噴淋冷卻器，

套管冷卻器，板式冷卻器。滅菌時間:連續(xù)滅菌時間仍可使用對數(shù)定律：t=2.303/KlogN0/NS

6.比較批量滅菌和連續(xù)滅菌各有哪些優(yōu)缺點？

答：批量滅菌缺點：會給一些細菌留有存活機會，只要細菌體內形成了芽抱（一種休眠體）就

很難將其殺死。優(yōu)點：有針對性。

連續(xù)滅菌缺點：較為盲目，會將一些有用的菌種殺死。設備比較復雜，投資較大。

優(yōu)點：不給細菌留有存活的可能，可以保存基質中較高的有效成分，同時提高發(fā)酵罐的利用率。

7.板式冷卻器的原理怎樣？有哪些優(yōu)缺點？

答：原理：一種新型高效的熱換設備，由許多片具有特殊波紋的金屬板疊合而成。冷熱流體在相

鄰的板間進行熱交換。優(yōu)點：體積小、傳熱面積大、傳熱效率高，易拆卸清洗。缺點：流通道較

小，對粘稠狀基質阻力較大，密封周邊長，要保持板間疊合嚴密，否則會造成污染。

8.噴淋冷卻器和套管冷卻器的原理怎樣？各有哪些優(yōu)缺點？

答：（1）噴淋冷卻器：原理：即料液經(jīng)過排管，排管上方用冷水噴淋。料液從排管下方進入，上

部排出。優(yōu)點：具有結構簡單，清洗方便，傳熱效率高。（2）套管冷卻器：原理：一種內管

走熱料液，補管間隙走冷卻水的噴淋。優(yōu)點：熱利用合理，傳熱系數(shù)高。缺點：消耗材料較

多，若內管出現(xiàn)漏洞不易發(fā)現(xiàn)，修補難。

9.噴射式加熱器的原理怎樣？

答：料液與蒸汽接觸迅速，混合充分，在瞬間內完成。簡單的噴射式加熱只是一個噴嘴裝置，蒸

汽油噴嘴噴出，料液從側面進入器內，被蒸汽加熱。

10.維持設備的作用和原理怎樣？

答：又稱保溫設備，即料液加熱滅菌后進入維持罐保藏一段時間以達到徹底滅菌，保溫設備?般

不再加熱，僅在其設備外圍加上保溫層絕熱材料，防止冷卻即可。

第十章

1.一個良好的發(fā)酵罐應具備哪些條件？

答：（1）結構嚴密：耐高溫高壓，耐腐蝕，內壁光滑，內部附件少，無死角。（2）良好的氣、液

混合性能：有利于物質傳遞、氣液交換的有效進行。（3）適宜的高、徑比：?般在4:1.7左

右。罐體越長，氧利用率越高。（4）有良好的要交換面積：以利于滅菌、控溫等。（5）有消

沫裝置：減少泡沫生成，提高裝料系數(shù)。（6）有必要、可靠的檢測控制儀表。

2.一個標準的發(fā)酵罐有哪些幾何尺寸？

答：H/D=l.7-4.0d/D=l/2-l/3W/d=l/8-l/12B/D=0.8-1.0（S/d）2=1.5-2.5（S/d）3=1.0-2.0

H-發(fā)酵罐筒身高度D-發(fā)酵罐內徑d-攪拌器直徑W-擋板的寬度B-下攪拌槳至底部的距離S-

兩攪拌槳間距離HL-液位高度

3.什么叫公稱容積？怎樣計算？

答：公稱容積（Vo）是指發(fā)酵罐筒身容積（Vc）和底部封頭容積（Vb）之和，可通過以下公式計

算：Vo=Vc+Vb=IT/4D2H+0.15D2

4.通用式發(fā)酵罐由哪些配件組成？有哪些開口？

答：罐體、攪拌器、擋板、冷卻裝置?？諝夥植佳b置、軸封、變速裝置、消泡裝置等。具有取樣

口和放料口。

5.其他發(fā)酵罐有哪些類型？各有何優(yōu)缺點？

答：帶升式流式發(fā)酵罐：優(yōu)點：節(jié)約動力、節(jié)省鋼材、無操作噪聲、填裝料可達罐體容積的80-90%,

且不需要加消沫劑。此外還具有維修、操作、清洗方便等優(yōu)點。缺點：還不能代替好氣量小

的通用式發(fā)酵罐，對黏度答得發(fā)酵液其溶氧系數(shù)低。帶升環(huán)流式發(fā)酵罐分為內環(huán)流式和外環(huán)

流式兩種。自吸式發(fā)酵罐：優(yōu)點：節(jié)省空壓機、冷卻器、油水分離、空氣貯罐、總過濾器等

設備，減少了廠房占地面積，減少工廠發(fā)酵設備投資30%左右，設備便于自動化，連續(xù)化、

降低勞動強度，酵母發(fā)酵周期短，酵母濃度高，廢液少；設備結構相對簡單，溶氧效果高，

操作方便。缺點：罐壓低，好氧較多的發(fā)酵中易造成污染。高位塔式發(fā)酵罐：優(yōu)點：略去了

機械攪拌裝置，其造價為通用式發(fā)酵罐的1/3左右。如培養(yǎng)基濃度適宜，操作得當，在不增

加空氣流量的情況下，基本能達到的通用發(fā)酵罐的水平。篩板對空氣有阻礙，使空氣在罐中

停留較長時間，可提高氧的利用率。這樣可以節(jié)省50%的空氣，和30%的動力。缺點：空氣

需要較高的壓強；由于罐體高，安裝不便在屋內，一般在室外；底部時有沉淀物，溫度高時

難于降溫。文氏發(fā)酵罐：優(yōu)點：吸氧效率高、氣、液、固三相均勻混合；設備簡便，無須空

氣壓縮機及攪拌器，省動力。缺點：氣體吸入量與液體循環(huán)量之比較低，不適合發(fā)酵好氧量

大的微生物。伍式發(fā)酵罐：優(yōu)點：發(fā)酵液在套筒處上升，筒內下降，從而形成料液、氣循環(huán)。

缺點：設備結構復雜，消耗率高。

6.自吸式發(fā)酵罐由哪些配件組成？其工作原理怎樣？

答：自吸式發(fā)酵罐山皮帶輪，排氣管，消沫器，冷卻排管，定子，軸，雙端面軸封，連軸帶，馬

達，自順轉子，端面軸封組成。自吸式發(fā)酵罐是一種用于好氣發(fā)酵的發(fā)酵罐，但是它的與眾

不同是不需要進行攪拌讓空氣進入，而是因為它裝有一種特殊設計的機械攪拌裝置，當這種

攪拌槳滾動時，緊密貼在槳底的導氣管可借槳葉排出液體時所產(chǎn)生的局部真空把大氣中空氣

經(jīng)由濾后吸入罐內發(fā)酵罐的攪拌器山罐底向上伸入的主軸帶動。葉輪旋轉時葉片不斷排開附

近的液體使其背側形成真空，由導氣管吸入罐外空氣。吸入的空氣與發(fā)酵液充分混合后在葉

輪末端排出，并立刻通過導輪向罐壁分散，經(jīng)擋板折流涌向液面，平均分布。

7.生物反應器根據(jù)哪些條件來分類？各有哪些類型？

答：（1）按照微生物生長代謝需要分類：好氣：抗生素，酶制劑，酵母，氨基酸、維生素等產(chǎn)品。

厭氣：丙酮，丁醇，酒精、乳酸從用厭氣生物反應器。差別是由于對無菌空氣的需求不同，

前者需要強烈的通風攪拌裝置，目的是提高發(fā)酵液中的體積氧傳遞系數(shù)KL。，后者則不需

要通氣。（2）按照生物反應器特點分類：機械攪拌通風發(fā)酵罐：循環(huán)式，伍氏發(fā)酵罐、文氏

發(fā)酵罐以及非循環(huán)式的通風發(fā)酵罐和自吸式發(fā)酵罐?非機械攪拌通風發(fā)酵罐：循環(huán)式的氣提

式、液提式發(fā)酵罐以及非循環(huán)式的排管式和噴射式發(fā)酵罐。（3）按容積分類：500L-下的實

驗室生物反應器，500~5000L中式生物反應器，5000以上，生產(chǎn)規(guī)模的生物反應器。（4）按

微生物生長環(huán)境分類：懸浮生長系統(tǒng)：微生物細胞生長是浸泡在培養(yǎng)液中且伴隨著培養(yǎng)液一

起流動。支持生長系統(tǒng)：微生物細胞生長在與培養(yǎng)液接觸的界面形成一層薄膜。按操作方式

分類：批量發(fā)酵：發(fā)酵工藝條件隨營養(yǎng)液的消耗和產(chǎn)物形成而變化。每批發(fā)酵結束，要放罐

清洗和重新滅菌，再開始新一輪的發(fā)酵。連續(xù)發(fā)酵：新鮮營養(yǎng)液連續(xù)流加入發(fā)酵罐內，同時

產(chǎn)物連續(xù)流入發(fā)酵罐。其他類型的生物反應器中，還有一種新型的超濾生物反應器，在進行

發(fā)酵時，成熟的發(fā)酵液中通過一個超濾膜使產(chǎn)物能透過膜進行提取，酶可以通過管道返回發(fā)

酵罐繼續(xù)發(fā)酵，新鮮的底物可以源源不斷地加入罐內。

第H■章

1.空氣進入發(fā)酵罐前要作哪些處理？為什么？

答：空氣進入發(fā)酵罐前要作除菌處理。微生物好氧發(fā)酵過程中需要氧氣，通常以空氣作為氮源。

由于空氣中攜帶有各種雜菌，這些雜菌一旦進入純培養(yǎng)液，在適宜條件下會大量繁殖，甚至反客

為主，給純種發(fā)酵造成事故。

2.空氣除菌系統(tǒng)由哪些部件組成？它們各有何作用？

答：粗過濾器：捕集灰塵顆粒，保護空壓機，減輕其磨損，同時也減輕后續(xù)過濾器的負荷?？諝?/p>

壓縮機:?？諝鈨?。一級空氣冷卻器:。旋風分離器:。二級空氣器:。絲網(wǎng)除沫器:?？諝饧訜?/p>

器:。空氣總過濾器:?？諝夥诌^濾器：。

3.空氣過濾器的介質除菌原理有哪些？

答：空氣溶膠的過濾除菌原理與通常的液體過濾原理不一樣，一是空氣溶膠中氣體引力較小，介

質的間隙大于顆粒直徑；而液體過濾的介質間隙必須小于顆粒直徑。充填系數(shù)為8%時，其網(wǎng)格

空隙為20~50um,微粒隨氣流通過濾層時，網(wǎng)格阻礙氣流前進，使氣流無數(shù)次改變運動速度和

方向，繞過纖維前進，這些改變引起微粒對纖維網(wǎng)格產(chǎn)生慣性沖擊、阻攔、重力沉降、布朗擴散、

靜電吸附等作用，將微粒滯留在纖維表面上。

4.什么是相對含水量？絕對含水量和露點？

答:空氣中的水蒸氣分壓與同溫度下的飽和蒸汽壓之比稱為相對含水量。可用下式表示：8=Pw/Ps

1kg干空氣中所含水蒸氣的質量(kg)稱作空氣的濕度或絕對濕度含量(X)：X=0.622Pw/(P-Pw)

當相對濕度＜p升高到1時，空氣中的水蒸汽已飽和，這時的溫度稱為露點

5.怎樣計算壓縮空氣的熱量？怎樣處理壓縮空氣？

答：空氣經(jīng)壓縮后，其溫度會顯著上升，且壓力越大溫度越高.壓力和溫度之間存在以下關系：

T2=T1(P2/P1)k-1/kT1,T2-壓縮前后空氣的熱力學溫度(K)P1,P2-壓縮前后空氣的

絕對壓強k-絕對熱指數(shù)，空氣為1.4。從空壓機出來的空氣，先冷卻到適當?shù)臏囟?，除去油和?

再加熱到30~35℃,最后通過總過濾器和分過濾器除菌，從而獲得潔凈度、壓力、溫度和流量都

符合要求的無菌空氣。

6.粗過濾器有哪些種類和部件？

答：分為布袋，填料過濾器，油浴洗滌裝置：濾網(wǎng)，加油斗，油鏡，油層和水霧除塵裝置：空氣

出口，過濾網(wǎng)，高壓水入口，空氣入口。

7.填料分離器一般采用哪些填料和材質？

答：焦炭，活性碳，瓷環(huán)、金屬、玻璃纖維、塑料絲網(wǎng)等填料介質有很高的分離率，可以出去細

小微粒(5u)但對霧沫濃度很大的空氣有阻力，故分離效果一般。分離細霧可采用200-300mm

介質常數(shù)的濾器，通過介質的最佳速度為1~3m/s。

第十二章

1.目前工業(yè)生產(chǎn)中有哪些產(chǎn)品屬于厭氣發(fā)酵？

答：釀酒，制曲、檸檬酸以及青貯飼料，酒精，啤酒。

2.厭氣固態(tài)發(fā)酵有哪些特點？

答：(1)溫度：采用比較低的溫度使糖化和發(fā)酵同時進行。(2)水份：生產(chǎn)上將蒸鐳過的酒精作

連續(xù)發(fā)酵，即每次去掉部分老料，增加部分新料，水份控制53-62%,原料輕，反復多次充分利

用。(3)傳統(tǒng)工藝：固態(tài)發(fā)酵主要靠手工操作，菌種是數(shù)曲或曲汁類型進行拌料，然后入窖或封

缸發(fā)酵。其發(fā)酵過程中固、液、氣三態(tài)并存，故其產(chǎn)品的風味與液態(tài)發(fā)酵有明顯區(qū)別。(4)敞口

操作：整個操作過程中，除原料蒸煮過程能起到滅菌作用外，拌料所用的工具、水、空氣。場地

等都能將大量微生物帶入料酷中，它們將與曲種協(xié)同作用，從而產(chǎn)生出豐富的香味物質，因此固

態(tài)發(fā)酵是多菌種的混合發(fā)酵。

3.厭氣液體發(fā)酵與好氣液體發(fā)酵有何異同？

答：

4.酒精發(fā)酵設備有哪些開口和裝置？

答：整體為柱形

罐頂開口：①進出口②入孔③接種管④排氣孔⑤壓力表⑥視鏡

罐底開口：排料口和排污口(兩口可合并)。中下部設：①取樣口②溫度、儀表插孔。

內部：①蛇管換熱器②噴射洗滌裝置厭氣發(fā)酵相關尺寸：H/D=l.1-1.5(M)

5.連續(xù)發(fā)酵有哪些優(yōu)缺點？

答：優(yōu)點：（1）發(fā)酵周期短，設備利用率高（2）節(jié)省人力物力，容易實現(xiàn)生產(chǎn)自動化（3）培養(yǎng)

液濃度和代謝物含量相對穩(wěn)定（4）產(chǎn)品的質量和產(chǎn)量相對穩(wěn)定。缺點：尚不能全部代替?zhèn)鹘y(tǒng)的

間歇發(fā)酵，僅在厭氧發(fā)酵中有較多的產(chǎn)品可行如用于好氧發(fā)酵，其污染和菌種突變問題難于解決。

6.固定化技術在工業(yè)發(fā)酵中有哪些應用？有何優(yōu)缺點？

答：固定化細胞是在固定化醐的基礎上發(fā)展起來的一項新技術。它是用一些高分子材料將菌種細

胞吸附，絮凝或包埋后置一定的容器能作連續(xù)發(fā)酵。優(yōu)點：（1）反應迅速、生產(chǎn)能力高（2）連

續(xù)發(fā)酵，料液邊進邊出，不發(fā)生細胞流失現(xiàn)象。（3）可避免批量生產(chǎn)中的反饋抑制現(xiàn)象和產(chǎn)生的

消耗物。（4）操作方便，能較好地實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。缺點：需將細胞固定，其操作較繁，生產(chǎn)中

易早成污染。

7.筒述啤酒發(fā)酵的工藝流程和有關發(fā)酵設備。

答：首先把已經(jīng)發(fā)芽的大麥碾碎，然后加入65.5C的熱水攪拌成糊狀物，經(jīng)過濾后即得麥芽汁，

煮沸麥芽汁，同時加入啤酒花，再冷卻，加入酵母菌，發(fā)酵后的液體就成了啤酒。前發(fā)酵設備：

設備為開口式的發(fā)酵罐：置發(fā)酵室內，長方形或正方形。材料：鋼板、鋼筋混凝土；磚砌后外抹

水泥；為防腐常以瀝青、蠟、環(huán)氧樹脂等涂料作保護層。設備內裝換熱器：如蛇管，維持一定溫

度，目前的新設備，采用室內安裝空調來調控。后發(fā)酵設備：又稱貯酒罐，完成嫩啤酒的繼續(xù)發(fā)

酵，飽和CO2,促進啤酒穩(wěn)定、澄清成熟。形狀：圓筒形密閉容器，分臥式和立式兩種，由于后

發(fā)酵產(chǎn)熱量低，?般不設換熱器。材料：后發(fā)酵槽由于要通入C02,設備耐壓，一般用A3鋼板

制成，內涂防腐涂料?；目前采用不銹鋼。設備裝置開口：入孔；取樣孔；進出啤酒接管；壓縮C02

接管；溫度計，壓力表和安全閥等附屬裝置。露天立式啤酒發(fā)酵罐：?種新型設備，既可作前發(fā)

酵又可作后發(fā)酵用。形狀：立式，一般安裝在室外。內設：冷卻夾套或蛇管，自動洗滌器，中下

部取樣、溫度計接管等。材料：要經(jīng)受管壓l-2kg/cm2,用不銹鋼板制成。規(guī)格：H/D=2-6,底部

錐角60-120。，發(fā)酵填裝系數(shù)為85-90%。立式啤酒發(fā)酵罐式近代啤酒廠主要的發(fā)酵設備。

8.簡述大曲發(fā)酵的工藝流程和有關發(fā)酵設備。

答：（1）制曲：雜糧一混合一粉碎一加水拌勻一踩曲一曲胚一發(fā)霉一晾霉一潮火一大火一后火一

養(yǎng)曲一出房f貯存一成品

菌種主要為根霉，毛霉，曲霉，釀造酵母，細菌等。

（2）釀造：糧食一水淋一蒸煮一攤涼一加曲拌料一撤水下窖f發(fā)酵f蒸微f陳釀一勾兌一包

裝f成品

發(fā)酵設備：

第十三章

1.培養(yǎng)基有哪些類型？工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基是怎樣確定的？

答：按培養(yǎng)基組成物質的化學成分：合成培養(yǎng)基：用化學成分和數(shù)量完全了解的物質配制而成。

成分精確，重復性強，可以減少不能控制的因素，適用于在實驗室范圍作有關營養(yǎng)、代謝、分類

鑒定、生物測定及選育菌種。遺傳分析等定量研究工作。但一般微生物在合成培養(yǎng)基上生長較慢,

有些微生物營養(yǎng)要求復雜，在合成培養(yǎng)基上不能生長。天然培養(yǎng)基：采用化學成分還不清楚或化

學成分還不恒定的各種植物和動物組織或微生物的浸出物、水解液等物質（例如牛肉膏、酵母膏、

麥芽汁、蛋白豚等）制成的。適合于各類異養(yǎng)微生物生長，而一般自養(yǎng)微生物都不能生長。半合

成培養(yǎng)基：多數(shù)培養(yǎng)基配制是采用一部分天然有機物作碳源、氮源和生長因子的來源，再適當加

入一些化學藥品以補充無機鹽成分，使其更能充分滿足微生物對營養(yǎng)的需要。大多數(shù)微生物都能

在此培養(yǎng)基上生長繁殖。因此，在微生物工業(yè)生產(chǎn)上和試驗研究中被廣泛使用。按物理性質：固

體培養(yǎng)基：分類：斜面試管、平板等，是在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑配成的，最常用的凝固劑是

瓊脂。作用：固體培養(yǎng)基在菌種的分離保藏、菌落特征的觀察、活菌計數(shù)和鑒定菌種方面是不可

缺少的。在制曲、酶制劑、檸檬酸等生產(chǎn)中，用來培養(yǎng)霉菌等的固體種子和發(fā)酵培養(yǎng)基是有效皮

等農(nóng)作物加無機元素等制成的。液體培養(yǎng)基：常用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)及生理代謝等基本理論研

究工作。發(fā)酵工業(yè)多用于培養(yǎng)種子和發(fā)酵培養(yǎng)基。根據(jù)微生物對氧的要求狀況，分別作靜止或通

風攪拌培養(yǎng)。在菌種篩選工作和菌種培養(yǎng)工作中，也常用液體培養(yǎng)基進行搖瓶培養(yǎng)微生物在液體

培養(yǎng)基中生長的情況又是也用作鑒定菌種的參考。半固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入0.8%瓊脂,

滅菌冷卻后成柱形，主要用于研究、觀察、保種等方面，作穿刺培養(yǎng)菌種用。按用途：增殖培養(yǎng)

基（富集培養(yǎng)基）：可以配制成適合某種微生物生長而不適合其他微生物生長，從而達到從自然界

分離這種微生物的目的。選擇性培養(yǎng)基：是在培養(yǎng)基內加入某種化學物質以抑制不需要菌的生長,

而促進某種需要菌的生長。鑒別培養(yǎng)基：根據(jù)微生物能否利用培養(yǎng)基中某種營養(yǎng)成分，借助指示

劑的顯色反應，以鑒別不同種的微生物。發(fā)酵生產(chǎn)中的培養(yǎng)基類型：斜面培養(yǎng)基：作用：這供微

生物細胞生長繁殖用的，包括細菌，酵母等斜面培養(yǎng)基以及霉菌、放線菌生抱子培養(yǎng)基或萩曲培

養(yǎng)基等。這類培養(yǎng)基作用是供給細胞生長繁殖所需的各類營養(yǎng)物質。特點：富含有機氮源，少含

或不含糖分。有機氮有利于菌體的生長繁殖，能獲得更多細胞；對于放線菌或霉菌的產(chǎn)抱子培養(yǎng)

基，則氮源和碳源均不宜太豐富，否則容易長菌絲而較少形成抱子；斜面培養(yǎng)基中宜加少量無機

鹽類，供給必要的生長因子和微量元素。種子培養(yǎng)基：培養(yǎng)基種子的目的：擴大培養(yǎng)，增加細胞

數(shù)量；同時也必須培養(yǎng)出強壯、健康、活性高的細胞，使細胞迅速進行分裂或菌絲快速生長。種

子培養(yǎng)基特點：必須有較完全和豐富的營養(yǎng)物質，特別需要充足的氮源和生長因子；種子培養(yǎng)基

中各種營養(yǎng)物質的濃度不必太高。供抱子發(fā)芽生長用的種子培養(yǎng)基的主要成分相近，以便種子進

入發(fā)酵罐后能快速生長。發(fā)酵培養(yǎng)基：發(fā)酵培養(yǎng)基是發(fā)酵生產(chǎn)中最主要的培養(yǎng)基，它不僅耗用大

量的原材料?，而且也是決定發(fā)酵生產(chǎn)成功與否的重要因素。發(fā)酵培養(yǎng)基的選擇：（D必須提供合

成微生物細胞和發(fā)酵產(chǎn)物的基本成分。（2）有利于減少培養(yǎng)基原料的單耗，即提高單位營養(yǎng)物質

所合成產(chǎn)物數(shù)量或最大產(chǎn)率。（3）有利于提高培養(yǎng)基和產(chǎn)物的濃度，以提高單位容積發(fā)醛罐的生產(chǎn)

能力。（4）有利于提高提高產(chǎn)物的形成，縮短發(fā)酵周期。（5）盡量減少副產(chǎn)物的形成，便于產(chǎn)物

的分離純化。（6）原料價格低廉，質量穩(wěn)定，取材容易。（7）所用原料盡可能減少發(fā)酵過程中通

氣攪拌的影響，利于提高氧的利用率，降低能耗。（8）有利于產(chǎn)品的分離純化，并盡可能減少產(chǎn)

生“三廢”物質。

2.工業(yè)發(fā)酵常用哪些原料作為碳源和氮源？

答：碳源種類：糖:己糖、蔗糖、麥芽糖、棉子糖、淀粉、纖維素、半纖維素、加殼質和果膠質等,

其中淀粉是大多數(shù)微生物都能利用的碳源。有機酸：糖酸、檸檬酸、反丁烯二酸、琥珀酸、蘋果

酸、丙酮酸、酒石酸。醇類：甘露醇、甘油、低濃度的乙醇。脂肪酸：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸

等低級脂肪酸都可作碳源。油酸和亞油酸等高級脂肪酸：可被不少放線菌和真菌作為碳源和能源

利用，低濃度的高級脂肪酸可刺激細菌生長，但濃度較高時往往有毒害作用。正烷燒：一般是指

從石油裂解得到的14c至18c的直鏈烷燒混合物。葡萄糖：是最易利用的糖，并且作為加速微生

物生長的一種有效的糖。過多的葡萄糖會過分加速菌體的呼吸，以致培養(yǎng)基中的溶解氧不能滿足

需求。蜜餞：是制糖廠生產(chǎn)糖時的結晶母液，是蔗糖廠的副產(chǎn)物。含有較豐富的糖、氨素化合物

和無機維生素等，是微生物工業(yè)的價廉物美的原料。淀粉：一般要經(jīng)菌體產(chǎn)生的胞外酶水解成單

糖后再被吸收利用?？煽朔咸烟谴x過快的弊病。來源豐富，價格比較低廉。常用的為玉米淀

粉、小麥淀粉和甘薯淀。油和脂肪：在微生物分泌的脂肪酶作用下水解為甘油和脂肪酸，在溶解

氧的參與下，氧化成水和CO2,因此用脂肪作碳源時需比糖代謝供給更多的氧。氮源種類：有機

氮源：花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、玉米蛋白粉、蛋白豚、酵母膏、魚粉、蠶蛹粉、

尿素、廢菌絲體和酒糟等。無機氮源：N2、氨水、銹鹽或硝酸鹽、硫酸鐵。

3.種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基有何異同？二者有何聯(lián)系？

答：種子培養(yǎng)基是供抱子發(fā)芽、生長和大量繁殖菌絲體，并使菌體長得粗壯，成為活力強的“種

子”。所以種子培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分要求比較豐富和完全，氮源和維生素的含量也要高些，但總濃度

以略稀薄為好，這樣可達到較高的溶解氧，供大量菌體生長繁殖。種子培養(yǎng)基的成分要考慮在微

生物代謝過程中能維持穩(wěn)定的pH,其組成還要根據(jù)不同菌種的生理特征而定。一般種子培養(yǎng)基

都用營養(yǎng)豐富而完全的天然有機氮源，因為有些氨基酸能刺激泡子發(fā)芽。但無機氮源容易利用，

有利于菌體迅速生長，所以在種子培養(yǎng)基中常包括有機及無機氮源。最后一級的種子培養(yǎng)基的成

分最好能較接近發(fā)酵培養(yǎng)基，這樣可使種子進入發(fā)酵培養(yǎng)基后能迅速適應，快速生長。

發(fā)酵培養(yǎng)基是供菌種生長、繁殖和合成產(chǎn)物之用。它既要使種子接種后能迅速生長，達到一定的

菌絲濃度，又要使長好的菌體能迅速合成需產(chǎn)物。因此，發(fā)酵培養(yǎng)基的組成除有菌體生長所必需

的元素和化合物外，還要有產(chǎn)物所需的特定元素、前體和促進劑等。但若因生長和生物合成產(chǎn)物

需要的總的碳源、氮源、磷源等的濃度太高，或生長和合成兩階段各需的最佳條件要求不同時，

則可考慮培養(yǎng)基用分批補料來加以滿足。

4.何為放大培養(yǎng)？放大培養(yǎng)有哪些注意事項？

答：將微生物在搖瓶基礎上逐級放大以實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。在厭氣發(fā)酵時問題歸結為如何從大型發(fā)

酵罐中除去發(fā)酵熱。為此考慮到如何利用發(fā)酵時生成的二氧化碳引起的液體流動和輔助攪拌，以

提高冷卻效率，這只需進行發(fā)酵罐傳熱面積的設計即可。但在好氧培養(yǎng)中，大多以氧的供給為基

準進行放大。一般從實驗室規(guī)模到工廠生產(chǎn)要經(jīng)過3—5級放大步驟。注意事項：a.氧傳遞速度

相等。b.比較攪拌槳葉頂端速度。c.比較單位液量所需的攪拌動力。d.混合時間相同。e.雷

諾準數(shù)相同。f.通過反饋控制盡量能使重要環(huán)境因子一致。

5.什么是表面培養(yǎng)，固態(tài)培養(yǎng)和深層培養(yǎng)？

答：（1）表面培養(yǎng)是一種好氧靜置培養(yǎng)方法針對容器內培養(yǎng)基物態(tài)又分為液態(tài)表面培養(yǎng)和固態(tài)

表面培養(yǎng)。相對于容器內培養(yǎng)基體積而言，表面枳越大，越易促進氧氣由氣液（氣固界面向培養(yǎng)基

內傳遞，包括茄子瓶、克氏瓶或瓷盤培養(yǎng)。這種培養(yǎng)方法菌的生長速度與培養(yǎng)基深度有關，單位

體積的表面積越大，生長速度也越快。氧的供給常成為發(fā)酵的限速因素，所以發(fā)酵周期長，占地

面積大。優(yōu)點是不需要深層培養(yǎng)時的攪拌和通氣，節(jié)省動力。如醋酸、檸檬酸發(fā)酵和曲盤制曲。

（2）固體培養(yǎng)又分為淺盤固體培養(yǎng)和深層固體培養(yǎng)，統(tǒng)稱曲法培養(yǎng)。它起源于我國釀造生產(chǎn)特

有的傳統(tǒng)制曲技術。其最大特點是固體曲的酶活力高。固體培養(yǎng)具有以下優(yōu)點：①原料：以谷物

和農(nóng)業(yè)廢物為主要原料，只需外加適量水分、無機鹽等。培養(yǎng)基組成簡單。②防止污染：利用霉

菌能在水分較低的基質表面進行增殖的特性，在這種條件下，細菌生長不好，因此不易引起細菌

污染。③通氣：無論淺盤或深層固體通風制曲，可以在曲房周圍使用循環(huán)的冷卻增濕的無菌空氣

來控制溫濕度，并且能根據(jù)菌種在不同生理時期的需要，靈活加以調節(jié)。在固體培養(yǎng)中，氧氣是

由基質粒子間空隙的空氣直接供給微生物，比液體培養(yǎng)時的用通氣攪拌供給氧氣節(jié)能。（3）液

體深層培養(yǎng)用液體深層發(fā)酵罐從罐底部通氣，送入的空氣由攪拌槳葉分散成微小氣泡以促進氧的

溶解。這種由罐底部通氣攪拌的培養(yǎng)方法，相對于由氣液界面靠自然擴散使氧溶解的表面培養(yǎng)法

來講，稱為深層培養(yǎng)法。特點是容易按照生產(chǎn)菌種對于代謝的營養(yǎng)要求以及不同生理時期的通氣、

攪拌、溫度、與培養(yǎng)基中氫離子濃度等條件，選擇最佳培養(yǎng)條件。

6.怎樣利用正交設計來優(yōu)選發(fā)酵培養(yǎng)基及發(fā)酵參數(shù)？

答：正交試驗是一種適于考察多因素試驗的試驗設計方法，它通過使用正交表來安排試驗和分析

實驗結果。由于它能使參與試驗的各個因素不同水平之間保持嚴密的正交性，是試驗因素的不同

水平的不同水平均衡分布在有限的處理中，用少數(shù)幾個處理就能獲得比較豐富的試驗信息，得出

全面的結論，從而使多因素多水平試驗成為可能。（1）溫度通常在生物學范圍內每升高10C,

生長速度就加快一倍，所以溫度直接影響酶反應，對于微生物來說，溫度直接影響其生長和合成

酶。機體的重要組成如蛋白質、核酸等都對溫度較敏感，隨著溫度的增高有可能遭受不可逆的破

壞。微生物可生長的溫度范圍較廣，總體說在-10—95℃。（2）pH值培養(yǎng)基中的pH值與微生

物生命活動有著密切關系，各種微生物有其可以生長的和最適生長的pH范圍。微生物通過其活

動也能改變環(huán)境的pH值。發(fā)酵過程中，控制發(fā)酵液的pH值是控制生產(chǎn)的指標之一，pH值過高、

過低都會影響微生物的生長繁殖以及代謝產(chǎn)物的積累?？刂苝H值不但可以保證微生物良好的生

長，而且可以防止雜菌的污染。培養(yǎng)基pH在發(fā)酵過程中能被菌體代謝所改變。若陰離子（如醋酸

根、磷酸根）被吸收或氮源被利用后產(chǎn)生NH3,則pH匕升；陽離子（如NH4、K+）被吸收或有機

酸的積累，使pH下降。一般來說，高碳源培養(yǎng)基傾向于向酸性pH轉移，高氮源培養(yǎng)基傾向于

向堿性pH轉移，這都跟碳氮比直接有關。（3）氧微生物對氧的需要不同，是由于依賴獲得能

量的代謝方面的差異。好氣性菌主要是有氧呼吸或氧化代謝，厭氣菌為厭氣發(fā)酵（分子間呼吸），

兼性厭氣菌則兩者兼而有之。不同微生物或同一微生物的不同生長階段對通風量的要求也不相同。

（4）通風和攪拌通氣可以供給大量的氧。通氣量與菌種、培養(yǎng)基性質、培養(yǎng)階段有關。通氣

量的多少，最好按氧溶解的多少來決定。只有氧溶解的速度大于菌體的吸氧量時，菌體才能正常

地生長和合成酶。因此隨著菌體繁殖，呼吸增強，必須按菌體的吸氧量加大通氣量，以增加溶解

氧的量。攪拌則能使新鮮氧氣更好地與培養(yǎng)液混合，保證氧的最大限度溶解，并且攪拌有利于熱

交換，使培養(yǎng)液的溫度一致，還有利于營養(yǎng)物質和代謝物的分散。此外，擋板則有助于攪拌，使

其效果更好。一般來說，若培養(yǎng)罐深，攪拌轉速大，通氣管開孔小或多，氣泡在培養(yǎng)液內停留時

間就長，氧的溶解速度就大，而且在這些因素確定下，培養(yǎng)基的粘度越小，氧的溶解速度也越大。

攪拌可以提高通氣效果，但是過度地劇烈攪拌會導致培養(yǎng)液大量涌泡，容易增加雜菌污染的機會,

液膜表層的酶容易氧化變性，微生物細胞也不宜劇烈攪拌。

7.發(fā)酵污染是由哪些因素引起的？

答：（1）染菌的原因歸結起來是：設備、管道、閥門漏損、滅菌不徹底；空氣凈化不好；無菌

操作不嚴或菌種不純等。（2）染菌的控制必須加強接種室的消毒管理工作，定期檢查消毒效果，

嚴格無菌操作技術。如果新菌種不純，則需反復分離，直至完全純粹為止。對于已出現(xiàn)雜菌菌落

或噬菌斑的試管斜面菌種，應予廢棄。在平時應經(jīng)常分離試管菌種，以防菌種衰退、變異和污染

雜菌。對于菌種擴大培養(yǎng)的工藝條件要嚴格控制，對種子質量更要嚴格掌握，必要時可將種子罐

冷卻，取樣做純種試驗，確證種子無雜菌存在，才能向發(fā)酵培養(yǎng)基中接種。

8.簡敘厭氧培養(yǎng)的一般方法。

答：厭氧培養(yǎng)在發(fā)酵工業(yè)研究卜一是很重要的，發(fā)酵工業(yè)中的制酒等混合發(fā)酵過程有大量厭氧微生

物的有益作用，特別是對己酸菌、丁酸菌、甲烷菌等的研究。細菌在有氧環(huán)境中進行代謝時，常

產(chǎn)生超氧離子（0-）與過氧化氫（H202）,有強烈的殺菌作用。厭氧菌過氧化氫酶）和過氧化物酶，不

能破壞超氧離子和H202,易被殺傷，-故在有氧時不能生長。（1）深層穿刺分離培養(yǎng)：用一根

18-20mm直徑的玻璃管，截成180-200mm長，洗凈烘干。一頭塞入橡皮塞，加入2/3管長的營

養(yǎng)瓊脂，塞上膠塞或塑料帽，滅菌，涼至凝固。穿刺接|種或待分離物。培養(yǎng)后可見到生長的厭氧

微生物菌落。此時拔出橡皮塞，用無菌刀切割，分離再培養(yǎng)。此法對于一般厭氧微生物適用。（2）

深層穿刺與化學吸氧相結合：深層穿刺后，在培養(yǎng)基上部加一層非脫脂棉，再加一層脫脂棉，上

面加入焦性沒食子酸和Na2℃O3粉末的混合物，用膠塞或塑料帽蓋緊。焦性沒食子酸和Na2℃

03在有濕氣（即水分）存在的條件下緩慢作用吸氧和放出C02,造成厭氧狀態(tài)，強化了厭氧條件。

（3）液體培養(yǎng)基法：液體培養(yǎng)基法主要是在培養(yǎng)基中加入一定的還原物質并隔絕空氣。常見的有庖

肉培養(yǎng)基法、硫乙醇酸鈉法、牛心腦浸液培養(yǎng)基法等。（4）厭氧罐培養(yǎng)法：堿性焦性沒食子酸法：

焦性沒食子酸與Na2℃O3反應可釋放出。C02并吸收環(huán)境中的氧。（5）厭氧箱培養(yǎng)法：厭氧培

養(yǎng)箱由厭氧環(huán)境操作箱、恒溫培養(yǎng)箱、高度真空傳遞箱、氣路控制系統(tǒng)、箱架、瓶架等部分組成。

培養(yǎng)箱的溫度能自行調節(jié)控制，氣路安排合理，能任意輸入所需氣體和準確調節(jié)流量。箱內備有

紫外燈，可消毒操作室內空氣。使用厭氧培養(yǎng)箱進行厭氧微生物分離培養(yǎng)時，整個操作過程可在

正壓℃02或氮氣下進行，使整個接種過程在無氧狀態(tài)。因此，厭氧培養(yǎng)箱在分離，研究極端專

性厭氧菌時更有其優(yōu)勢。

第十四章

1.一般發(fā)酵液中存在哪些雜質？

答：a高價無機離子（Ca2+、Mg2+、Fe2+）b雜蛋白

2.何為發(fā)酵的上游工程和下游工程？

答：上游工程：包括生產(chǎn)菌株的選育，最佳發(fā)酵條件的確定，培養(yǎng)物的制備等；下游工程：從發(fā)

酵物料中分離和純化產(chǎn)品的技術包括固液分離技術，細胞破壁技術，蛋白質純化技術，產(chǎn)品的包

裝和制備技術。

4.由于很多發(fā)酵產(chǎn)物不穩(wěn)定，易污染，提取時應注意哪些事項？

答：（1）時間短，速度快（2）溫度盡可能低（3）pH應調至適合產(chǎn)品穩(wěn)定的范圍（4）對發(fā)酵罐及

有關管道設備進行清洗消毒（5）存放發(fā)酵液的容器，管道應具備防腐蝕，易清洗的特點。

5.發(fā)酵產(chǎn)品主要有哪些提取方法？

答：（1）吸附法：可用活性炭，活性白土、氧化鋁、樹脂等介質作為吸附劑，將產(chǎn)物吸附后再萃

取。（2）溶媒萃取法：溶劑萃取使用溶劑如乙酸、乙酸乙酯、乙醇等將產(chǎn)物萃取后，再通過加熱

回收溶劑獲得產(chǎn)品（3）離子交換法：用離子交換樹脂吸附，產(chǎn)品若為陰性則用陽離子交換樹脂;

產(chǎn)品若為陰性，則用陰離子樹脂，吸附后再用緩沖液洗脫，將洗脫液濃縮提取。（4）沉淀法：調

節(jié)pH值，尋找產(chǎn)品的等電點PI（如一些氨基酸）或加入某些無機鹽或有機離子使其與產(chǎn)品形成

復合物而沉淀，然后再用合適溶劑溶解沉淀，精制提取可分為：鹽析法：多用于分離各種蛋白的

酶。有機溶劑沉淀法：多用于生物小分子，多糖及核酸等產(chǎn)品的分離和純化，也可用于蛋白質沉

淀。等電點沉淀法：用于氨基酸，蛋白質及其他兩性物質的沉淀。非離子型聚合物沉底法：多用

于生物大分子的分離。聚電解質沉淀法：用于酶和食品蛋白質的沉淀。生成鹽復合物法：用于多

種化合物尤其是小分子物質的沉淀。熱變性或酸堿變性沉淀法：又稱選擇性變性沉淀，可有選擇

性地除去某些不耐熱或在一定pH的條件下易變性的雜蛋白。其他沉淀法：只針對某一種或某一

類物質產(chǎn)生沉淀的方法。蒸儲法：若產(chǎn)品沸點較低，可采用蒸儲法提取，如酒精、丙酮、丁醇、

甲醇、甘油等。

6.在建立一種提取方法前，應對該產(chǎn)物作哪些測試？

答：（1）根據(jù)產(chǎn)物的物化性質：如①酸性（強酸或弱酸）②中性③堿性（強堿或弱堿）④了解

其pk值（解離常數(shù)）和PI值（等電點）⑤沸點⑥溶媒性質，pH,溫度，以及哪些物質與其產(chǎn)生

沉淀等。（2）根據(jù)產(chǎn)物的穩(wěn)定性質：紙沉析法：測試產(chǎn)物的極性和溶解度產(chǎn)物在極性溶液中的

Rf值（比移值）大，為極性（水溶性）；產(chǎn)物在非極性溶液中Rf值（比移值）大，為非極性（脂

溶性）PH層析：了解產(chǎn)物的酸、堿或兩性性質，擬定萃取時的PH度。紙電泳法：為離子交換樹

脂使用前選型提供依據(jù)，測試出產(chǎn)物為強酸、強堿、弱酸、弱堿或中性等，以便采取相應的措施

和溶媒：強酸（堿）性物質：采用強堿（酸）性樹脂吸附；強堿（酸）性物質：采用強酸（堿）

性樹脂吸附。

?7.發(fā)酵產(chǎn)品的精制常用哪些方法？這些方法有何優(yōu)缺點？

答：

第十五章

1.發(fā)酵工業(yè)中常采用哪些過濾方法？各有何特點？

答：板框過濾：利用板框中的縫隙過濾固體物質，目前在發(fā)酵工業(yè)中仍被廣泛應用。優(yōu)點：結構

簡單，緊湊，過濾推動力大，輔助設備少，耗能少，過濾效果好，維修方便。缺點：設備笨重，

占地面積大，裝卸板框、卸渣等勞動強度大，輔助時間長，對一些黏度大的發(fā)酵液工作效率低。

離心過濾和離心沉降：

2.離子交換樹脂有哪些類型？怎樣使用？

答：強酸性陽離子樹脂：這類樹脂含有大量的酸性基團，如磺酸基-S03H,容易在溶液中離解出

H+,故呈強酸性。樹脂離解后，本體所含的負電基團，如-S03-,能吸附結合溶液中的其他陽離

子，這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強，在酸

性或堿性溶液中均能離解和產(chǎn)生離子交換作用。弱酸性離子樹脂：這類離子樹脂含弱酸性性基團，

如?；?COOH,能在水中離解出H+而呈酸性。樹脂離解后余下的負電基團，如RCOO-,能與溶

液中的其他陽離子吸附結合，從而產(chǎn)生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性及離解性較弱，在低PH

下難以離解和進行離子交換，只能在堿性、中性或微酸性溶液中（如PH5-14）起作用。這類樹

脂亦是用酸進行再生。（比強酸性樹脂較易再生）強堿性陰離子樹脂：這類樹脂含有強堿性基團，

如季胺基一NR30H,能在水中離解出0H-而呈強堿性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離

子吸附結合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用。這種樹脂的離解性很強，在不同PH下都能正常工作。

它用強堿進行再生。弱堿性陰離子樹脂：這類樹脂含有弱堿性基團，如伯胺基-NH2、仲胺基-NHR,

或叔胺基-NR2,它們在水中能離解出0H-而呈弱堿性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子

吸附結合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用。這種樹脂在多數(shù)情況下是將溶液中的整個其他分子吸附。

它只能在中性或酸性條件（如PH1~9）下工作。它可用Na2so3,NH40H進行再生。

3.蒸發(fā)器有哪些裝置？各有何特點？

答：蒸發(fā)分常壓和減壓兩種，按其設備結構型式區(qū)別，常壓有夾套加熱、蛇管加熱器等；減壓蒸

發(fā)設備有循環(huán)蒸發(fā)、橫管、豎式蒸發(fā)器，夾套蒸發(fā)，外循環(huán)式，薄膜蒸發(fā)等。薄膜蒸發(fā)器：薄膜

蒸發(fā)器是一種蒸發(fā)器的類型，特點是物料液體沿加熱管呈膜狀流動而進行傳熱和蒸發(fā)，優(yōu)點是傳

熱效率高，蒸發(fā)速度快，物料停留時間短，因此特別適合熱敏物質的蒸發(fā)。管式薄膜蒸發(fā)器：原

理：利用真空將料液蠟拉成膜狀，迅速加熱以除去其中水分。優(yōu)點：結構簡單、蒸發(fā)速度快、操

作方便、容易維護。缺點：需要蒸汽和真空環(huán)境，因此耗能較大。刮板式薄膜蒸發(fā)器：刮板式薄

膜蒸發(fā)器是在蒸發(fā)器的軸上安裝若干塊刮板，使刮板與加熱壁間距小于1.5mm,轉軸為無極變速,

刮成的膜狀迅速汽化蒸發(fā)，濃縮液由底部排出。

4.干燥器有哪些裝置？各有何特點？

答：空氣干燥：用熱風干燥物料的?種方法，具體有氣流干燥、沸騰干燥、噴霧干燥等幾種分類。

加熱面?zhèn)鳠岣稍铮豪脤狍w向物料供熱，使其揮發(fā)干燥，如真空干燥，箱式干燥。紅外干燥：

利用紅外燈作熱源，即用輻射熱烘干物料。其優(yōu)點是安全、衛(wèi)生。缺點是耗電量大。高頻干燥：

利用高頻電場作用，使物料發(fā)熱氣化除水。優(yōu)點：快速，能干燥厚度大的物料。缺點：耗電量大,

設備復雜。噴霧干燥：對-一些懸浮液或粘滯液體，不宜在高溫下操作，多采用此法。它是將料液

用噴霧器噴成霧狀，在干燥室中用熱空氣在幾秒或幾十秒時間內使其干燥，產(chǎn)品沉積于底部。由

卸料器排除。氣體干燥：又稱瞬間干燥，物料含水量在10~20%,應用時物料成流態(tài)化懸浮于氣

流中，接觸面積大，干燥速度高。沸騰干燥：流動層干燥，將物料進入多孔的金屬鋼板上，熱空

氣從網(wǎng)下通入，使固體離子沸騰起來，熱氣和粒子成均勻的混合狀態(tài)，生產(chǎn)效能高，可連續(xù)進料

和出料。冷凍干燥：將物料冷凍至0℃以下，然后在真空條件下，使冰升華而除去蒸汽，適合于

一些不宜在高溫條件下干燥的產(chǎn)品。優(yōu)點：能很好的保護產(chǎn)品的營養(yǎng)成分，不變性；缺點：投資

大，能耗高。

5.蒸儲設備有哪些類型？各有何特點？

答：簡單蒸儲：又稱微分蒸得，分批操作，蒸出的蒸汽立即被冷凝，蒸發(fā)器內易揮發(fā)物逐漸降低。

優(yōu)點：設備簡單，操作方便。缺點：不能獲得高純度產(chǎn)品。一般用于純度要求不高的產(chǎn)品。水蒸

氣蒸得：水和溶媒劑達到一定沸點時被蒸出，至溶媒完畢，再分層獲得產(chǎn)品，如回收乙酸乙酯，

與水的共沸點907℃,但乙酸乙酯不溶于水，可通過蒸儲后再分離。連續(xù)蒸儲：通過連續(xù)進料與

連續(xù)出料的方式，一般在蒸偲塔內進行，可獲得較高純度的產(chǎn)品，如酒精通過蒸儲獲得高濃度。

單塔式酒精連續(xù)蒸儲：精提微段：上段為酒精段，主要把酒精蒸儲提高到成品濃度；下段為提儲

段，主要是把醪液中絕大部分酒精蒸儲出來，使酒糟含酒精極少。預熱器：使塔頂升至預熱器的

蒸汽，冷凝后再回流至塔內。冷凝冷卻器：使經(jīng)過分凝器尚未冷卻的蒸汽則經(jīng)冷凝冷卻后為工業(yè)

酒精。缺點：單塔式蒸儲的酒精始終達不到醫(yī)藥標準。且塔高，房屋建筑要求高、不經(jīng)濟。目前

已淘汰，但白酒工業(yè)生產(chǎn)中仍有工廠在用。雙塔式蒸儲器：有兩個蒸儲塔，分上下兩段，各部分

功能如下：粗微塔：相當于提儲塔段，將熱醪中的酒精以氣態(tài)或液態(tài)兩種方式進入蒸儲塔制成成

品。精鐳塔：將粗微塔來的酒精蒸儲提濃到成品所需要的濃度，同時分離雜質，成品質量能達到

部頒醫(yī)藥標準；在精微塔下方可分離雜醇油。預熱器：將成熟的醪液預熱至70℃,由粗儲塔頂部

進塔，由精僧塔頂部進入預熱器的酒精蒸汽經(jīng)醪液冷卻后回至精微塔，再度循環(huán)，精儲。分凝器:

經(jīng)預熱冷卻的汽體在分凝器冷卻后回至精儲塔再次提儲。冷凝冷卻器：經(jīng)分凝器尚未冷卻的酒精

蒸汽可由冷凝冷卻器，冷卻成工業(yè)酒精，同時排出醛類汽體。冷卻器：安裝于精饋塔上段，專門

冷卻成品酒精。雙塔式具有設備簡單-，操作穩(wěn)定，能提取雜醇油和排出部分初級雜質，酒精能達

到部頒醫(yī)藥標準。投資生產(chǎn)費用低，故被廣泛使用。三塔式酒精蒸儲器：粗儲塔：酒精蒸汽進入

脫醛塔中部進塔。托醛塔：脫醛的蒸汽逐層上升，經(jīng)頂部進入分凝冷卻器，再回到塔內，未冷卻

的被分為工業(yè)酒精，從脫醛塔底部流入精儲塔提純，排除雜醇油和雜質，得到高純度的成品酒精。

6.試設計一種發(fā)酵產(chǎn)品（如乳酸）的提取工藝。

答：從發(fā)酵液中提取乳酸的工藝，包括發(fā)酵液滅菌、脫蛋白、脫糖、脫色、濃縮結晶、酸解、離

子交換樹脂和濃縮得成品工序，其特征在于：具體操作工序及工藝條件如下：A、在滅菌后的10

升發(fā)酵液中，加入氫氧化鈣37克調節(jié)pH值至13,45C溫度條件下靜置6-7小時；B、將上述靜

置液過濾后，加入10克的硫酸鎂溶液，90℃溫度條件下靜置3-4小時；C、將B工序液體過濾

后放入脫色罐，加入0.2千克顆粒狀活性炭，在50℃-60℃溫度，140rpm轉速的振蕩器中振蕩4-5

小時；D、將振蕩液過濾后，采用弱堿性陰離子交換樹脂進行柱脫色，生成粗乳酸鈣液，工藝參

數(shù)為柱溫40℃,脫色流速為2.5BV/h,上柱樹脂和發(fā)酵液的體積比為1:5（脫色條件）所述弱堿性

陰離子交換樹脂為H-103大孔吸附樹脂；E、將生成的粗乳酸鈣液濃縮至20%后