《發(fā)酵工藝的控制》課件

《發(fā)酵工藝的控制》ppt課件CATALOGUE目錄發(fā)酵工藝簡介發(fā)酵工藝流程發(fā)酵工藝控制要素發(fā)酵設備與操作發(fā)酵工藝優(yōu)化與改進案例分析01發(fā)酵工藝簡介發(fā)酵的定義發(fā)酵是一種生物化學過程，通過微生物或酶的作用，將有機物質(zhì)轉化為更簡單的化合物或能量。發(fā)酵的歷史發(fā)酵工藝起源于古代，人們利用自然發(fā)酵的方法制作食品和飲料，如酸奶、面包和酒等。隨著科技的發(fā)展，人們逐漸掌握了發(fā)酵的原理和技術，發(fā)展出了現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)。發(fā)酵的定義與歷史酒精發(fā)酵將糖類物質(zhì)轉化為乙醇和二氧化碳，用于生產(chǎn)酒類、燃料等。乳酸發(fā)酵將糖類物質(zhì)轉化為乳酸，用于制作酸奶、酸菜等食品。酵母發(fā)酵利用酵母菌將糖類物質(zhì)轉化為乙醇和二氧化碳，用于制作面包、啤酒等。酶發(fā)酵利用酶將底物轉化為產(chǎn)物，用于生產(chǎn)氨基酸、抗生素等。發(fā)酵的類型與特點食品工業(yè)醫(yī)藥工業(yè)農(nóng)業(yè)環(huán)境治理發(fā)酵的應用領域01020304面包、啤酒、酸奶、調(diào)味品等食品的生產(chǎn)?？股亍⒕S生素、氨基酸等藥物的生產(chǎn)。肥料、飼料、生物農(nóng)藥等的生產(chǎn)。廢水處理、廢氣處理等環(huán)境保護領域。02發(fā)酵工藝流程根據(jù)發(fā)酵需求選擇具有高代謝活性的菌種，如酵母、霉菌等。菌種選擇菌種保藏菌種擴大培養(yǎng)采用低溫、干燥等方法保藏菌種，確保菌種活性。將保藏的菌種進行擴大培養(yǎng)，為發(fā)酵提供足夠的菌體量。030201菌種選擇與制備根據(jù)菌種需求確定培養(yǎng)基成分，如碳源、氮源、無機鹽等。培養(yǎng)基成分按照配方準確稱量各成分，混合均勻后調(diào)節(jié)pH值。培養(yǎng)基配制采用高溫或高壓滅菌法，殺滅培養(yǎng)基中的有害微生物。培養(yǎng)基滅菌培養(yǎng)基的配制與滅菌將擴大培養(yǎng)的菌種按一定比例接入滅菌后的培養(yǎng)基中。接種根據(jù)菌種最適生長溫度調(diào)整發(fā)酵溫度，保持恒溫發(fā)酵。溫度控制監(jiān)測發(fā)酵過程中培養(yǎng)基pH值變化，適時調(diào)節(jié)以維持適宜范圍。pH控制通過攪拌速度和通氣量調(diào)節(jié)，控制溶氧量以滿足菌種生長需求。溶氧量控制接種與發(fā)酵過程控制采用離心、過濾等方法從發(fā)酵液中提取產(chǎn)物。產(chǎn)物提取通過沉淀、萃取等方法初步分離產(chǎn)物與其他雜質(zhì)。初步分離采用色譜、結晶等方法進一步純化產(chǎn)物，提高純度。精制純化產(chǎn)物提取與分離純化03發(fā)酵工藝控制要素03溫度控制的設備包括溫度傳感器、溫度控制器和加熱/冷卻設備等，用于實時監(jiān)測和控制發(fā)酵溫度。01溫度對發(fā)酵的影響溫度是影響發(fā)酵過程的重要因素，過高或過低的溫度都可能導致發(fā)酵過程受阻或失敗。02溫度控制的方法通過調(diào)節(jié)發(fā)酵罐內(nèi)的冷卻水流量、加熱棒的開關以及外部環(huán)境的溫度，使發(fā)酵過程維持在適宜的溫度范圍內(nèi)。溫度控制pH值控制的方法通過添加酸或堿來調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH值，使其維持在最佳的范圍內(nèi)。pH值控制的設備包括pH傳感器和pH控制器等，用于實時監(jiān)測和控制發(fā)酵液的pH值。pH值對發(fā)酵的影響pH值是影響發(fā)酵過程的關鍵因素之一，適宜的pH值范圍是保證發(fā)酵順利進行的前提。pH值控制溶氧濃度控制的方法通過調(diào)節(jié)攪拌速度、通氣流量和補料速率等來控制溶氧濃度。溶氧濃度控制的設備包括溶氧傳感器和溶氧控制器等，用于實時監(jiān)測和控制發(fā)酵液的溶氧濃度。溶氧濃度對發(fā)酵的影響溶氧濃度是影響微生物生長和代謝的重要因素，適宜的溶氧濃度可以提高發(fā)酵效率。溶氧濃度控制過多的泡沫可能導致發(fā)酵液溢出，影響發(fā)酵效率甚至導致生產(chǎn)事故。泡沫對發(fā)酵的影響通過添加消泡劑、調(diào)節(jié)攪拌速度和通氣流量等方式來控制泡沫的產(chǎn)生。泡沫控制的方法包括泡沫探測器和消泡器等，用于實時監(jiān)測和控制發(fā)酵罐內(nèi)的泡沫高度。泡沫控制的設備泡沫控制04發(fā)酵設備與操作生物反應器類型與特點攪拌罐式反應器適用于多種類型的發(fā)酵，具有較好的混合和傳質(zhì)效果，但能耗較高。塔式反應器適用于好氣性發(fā)酵，具有較大的比表面積，有利于氣體的傳遞和氧的溶解，但操作彈性較小。膜式反應器適用于各種類型的發(fā)酵，具有高傳質(zhì)效率和低能耗等特點，但膜的清洗和更換成本較高。固定床反應器適用于固態(tài)發(fā)酵，操作簡便，可實現(xiàn)連續(xù)操作，但傳質(zhì)和傳熱效果較差。確保罐體密封良好，無泄漏現(xiàn)象。罐體密封性檢查根據(jù)發(fā)酵工藝要求，控制罐內(nèi)壓力在適宜范圍內(nèi)。罐內(nèi)壓力控制實時監(jiān)測罐內(nèi)溫度，通過調(diào)節(jié)冷卻水流量或加熱裝置，保持溫度穩(wěn)定。溫度監(jiān)測與控制根據(jù)發(fā)酵工藝需要，合理調(diào)節(jié)攪拌轉速和功率，確保良好的混合效果。攪拌轉速與功率調(diào)節(jié)發(fā)酵罐的操作與維護按照先洗滌劑清洗、后清水沖洗的順序進行設備清洗。清洗流程滅菌方法清洗與滅菌周期安全注意事項采用高溫滅菌或化學藥劑滅菌等方法對設備進行滅菌處理，確保無菌狀態(tài)。根據(jù)設備使用情況和發(fā)酵工藝要求，合理制定清洗與滅菌周期。在清洗與滅菌過程中，需注意安全操作，防止意外事故發(fā)生。發(fā)酵設備的清洗與滅菌05發(fā)酵工藝優(yōu)化與改進通過調(diào)整培養(yǎng)基成分、優(yōu)化發(fā)酵條件等手段，提高目標產(chǎn)物的濃度。通過控制發(fā)酵過程中的某些參數(shù)，降低副產(chǎn)物的生成，提高目標產(chǎn)物的收率。基于代謝產(chǎn)物的優(yōu)化策略副產(chǎn)物生成的抑制目標產(chǎn)物濃度的優(yōu)化溫度控制根據(jù)不同菌種的生長和代謝特性，合理設置發(fā)酵溫度，提高發(fā)酵效率。pH控制通過調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值，為菌種的生長和代謝創(chuàng)造適宜的環(huán)境。溶氧控制優(yōu)化溶氧水平，滿足菌種對氧的需求，提高發(fā)酵產(chǎn)物的質(zhì)量和產(chǎn)量?；谶^程參數(shù)的優(yōu)化方法123通過基因工程技術改造菌種，提高發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量。基因工程技術的應用實現(xiàn)發(fā)酵過程的連續(xù)化，提高設備的利用率和產(chǎn)物的產(chǎn)量。連續(xù)發(fā)酵技術利用固定化細胞技術，實現(xiàn)細胞的高密度培養(yǎng)和產(chǎn)物的高效分離。固定化細胞技術的應用新型發(fā)酵技術的研究進展06案例分析總結詞谷氨酸發(fā)酵是利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸鹽的工業(yè)過程，是重要的氨基酸類營養(yǎng)源。詳細描述谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中，通過控制溫度、pH、溶氧和營養(yǎng)物質(zhì)等工藝參數(shù)，提高菌體生長速率和谷氨酸產(chǎn)量。同時，采用生物反應器技術，實現(xiàn)連續(xù)發(fā)酵和自動化控制，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)案例檸檬酸發(fā)酵是利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的重要過程，廣泛應用于食品、醫(yī)藥和化工等領域?？偨Y詞檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)中，通過控制溫度、pH、溶氧和碳源等工藝參數(shù)，促進菌體生長和檸檬酸代謝。同時，采用分批補料發(fā)酵技術，提高檸檬酸產(chǎn)量和降低生產(chǎn)成本。詳細描述檸檬酸發(fā)酵生產(chǎn)案例酒精發(fā)