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发酵工业主要包括哪些生产流程

发布时间:2022-09-23 04:36:17

‘壹’ 微生物发酵工程工作流程

微生物发酵过程即微生物反应过程,是指由微生物在生长繁殖过程中所引起的生化反应过程。 根据微生物的种类不同(好氧、厌氧、兼性厌氧),可以分为好氧性发酵和厌氧性发酵两大类。(1)好氧性发酵 在发酵过程中需要不断地通人一定量的无菌空气,如利用黑曲霉进行柠檬酸发酵、利用棒状杆菌进行谷氨酸发酵、利用黄单抱菌进行多糖发酵等等。(2)厌氧性发酵 在发酵时不需要供给空气,如乳酸杆菌引起的乳酸发酵、梭状芽抱杆菌引起的丙酮、丁醇发酵等。(3)兼性发酵 酵母菌是兼性厌氧微生物,它在缺氧条件下进行厌气性发酵积累酒精,而在有氧即通气条件下则进行好氧性发酵,大量繁殖菌体细胞。 按照设备来分,发酵又可分为敞口发酵、密闭发酵、浅盘发酵和深层发酵。 一般敞口发酵应用于繁殖快并进行好氧发酵的类型,如酵母生产,由于其菌体迅速而大量繁殖,可抑制其他杂菌生长。所以敞口发酵设备要求简单。相反,密闭发酵是在密闭的设备内进行,所以设备要求严格,工艺也较复杂。浅盘发酵(表面培养法)是利用浅盘仅装一薄层培养液,接人菌种后进行表面培养,在液体上面形成一层菌膜。在缺乏通气设备时,对一些繁殖快的好氧性微生物可利用此法。深层发酵法是指在液体培养基内部(不仅仅在表面)进行的微生物培养过程。 液体深层发酵是在青霉素等抗生素的生产中发展起来的技术。同其他发酵方法相比,它具有很多优点:①液体悬浮状态是很多微生物的最适生长环境。②在液体中,菌体及营养物、产物(包括热量)易于扩散,使发酵可在均质或拟均质条件下进行,便于控制,易于扩大生产规模。③液体输送方便,易于机械化操作。④厂房面积小,生产效率高,易进行自动化控制,产品质量稳定。⑤产品易于提取、精制等。因而液体深层发酵在发酵工业中被广泛应用。 发酵的一般过程 生物发酵工艺多种多样,但基本上包括菌种制备、种子培养、发酵和提取精制等下游处理几个过程。 发酵是微生物合成大量产物的过程,是整个发酵工程的中心环节。它是在无菌状态下进行纯种培养的过程。因此,所用的培养基和培养设备都必须经过灭菌,通人的空气或中途的补料都是无菌的,转移种子也要采用无菌接种技术。通常利用饱和蒸汽对培养基进行灭菌,灭菌条件是在120℃(约0.IMPa表压)维持20~30min。空气除菌则采用介质过滤的方法,可用定期灭菌的干燥介质来阻截流过的空气中所含的微生物,从而制得无菌空气。发酵罐内部的代谢变化(菌丝形态、菌浓、糖、氮含量、pH值,溶氧浓度和产物浓度等)是比较复杂的,特别是次级代谢产物发酵就更为复杂,它受许多因素控制。 发酵结束后,要对发酵液或生物细胞进行分离和提取精制,将发酵产物制成合乎要求的成品

‘贰’ 发酵工程的发酵生产流程三个阶段

发酵工程从工程学的角度把实现发酵工艺的发酵工业过程分为菌种、发酵和提炼(包括废水处理)等三个阶段,这三个阶段都有各自的工程学问题,一般分别把它们称为发酵工程的上游、中游和下游工程。

发酵工程的三个阶段均分别有它们各自的工艺原理和设备及过程控制原理,它们一起构成发酵工程原理。

千百年,特别是最近几十年的发酵工业生产的实践证明:微生物是发酵工程的灵魂。近年来,对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化,发酵工程正在走近科学。

从生物学的角度重新审视发酵工程,发现发酵工程最基本的原理是其生物学原理,而前述的发酵工程原理均必须建立在发酵工程的生物学原理的基础上。因此,发酵工程的生物学原理是发酵工程最基本的原理,并且可以把它简称为“发酵原理”。

工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品,其对应的加工或制作工艺被称为“发酵工艺”。

为实现工业化生产,就必须解决实现这些工艺(发酵工艺)的工业生产环境、设备和过程控制的工程学的问题,因此,就有了“发酵工程”。

‘叁’ 发酵工程包括哪些部分

传统的发酵技术,与现代生物工程中的基因工程、细胞工程、蛋白质工程和酶工程等相结合,使发酵工业进入到微生物工程的阶段。

微生物工程包括菌种选育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等。

现代微生物工程不仅使用微生物细胞,也可用动植物细胞发酵生产有用的产品。例如利用培养罐大量培养杂交瘤细胞,生产用于疾病诊断和治疗的单克隆抗体等。

生物工程和技术被认为是21世纪的主导技术,作为新技术革命的标志之一,已受到世界各国的普遍重视。生物工程将为解决人类所面临的环境、资源、人口、能源、粮食等危机和压力提供最有希望的解决途径,但生物工程真正能应用于工业化生产的,主要还是微生物工程(发酵工程)。基因工程、细胞工程、酶工程、单克隆抗体和生物能量转化等高科技成果,也往往通过微生物才能转化为生产力。

‘肆’ 发酵工程分为哪四大过程

1.自然发酵阶段,在这一阶段人们对微生物的性质尚未认知,只是利用自然接种方法进行发酵制品的生产。此阶段的技术特点是多数产品属嫌气发酵,且非纯种培养,凭经验传授技术和产品的质量不稳定的特点。
2.转折阶段,这一阶段又可分为三个阶段。第一个阶段以纯种培养和无菌操作技术为转折点,这一阶段的技术特点发酵过程避免了杂菌污染,发酵效率逐步提高,生产规模逐渐扩大,产品质量稳定提高。第二个转折点是深层液体通气搅拌纯种培养的采用,这一阶段的技术特点是深层液体通气搅拌纯种培养技术解决了大量培养基和生产设备的灭菌以及大量无菌扛起的制备问题,,且在提取精制中采用离心萃取机,冷冻干燥器等新型高效化工设备,是生产规模,产品质量和收效稳步提高。第三个转折点是利用代谢调控进行微生物菌种选育和发酵条件的控制,技术特点是采用遗传育种方法进行微生物人工右边,选育出某种营养缺陷株或者抗代谢类似物菌株,在控制营养条件的情况下发酵生产大量积累所预期的氨基酸。
3.发酵放大技术的进一步发展阶段,技术特点是发酵罐的容积发展到前所未有的规模,发酵时氧耗大,对发酵设备提出了新的要求,并逐步运用计算机以及自动化控制技术进行灭菌和发酵过程的PH,溶解氧等发酵参数的控制,使发酵生产向连续化,自动化前进了一大步。
4.以基因工程为中心的时代。技术特点是定向的改变生物性状与功能,创造新物种的目的,赋予微生物细胞具有生产较高等生物细胞所产生的和化合物的能里。扩大了微生物的范围,大大丰富了发酵产业的内容,使发酵工业发生了革命性的变化。

‘伍’ 简述发酵工业下游工程的一般程序。

发酵工程上游一般是在实验室:如基因工程等,主要是对发酵菌株、发酵条件的探索。
中游一般就是在工厂:使用实验室的成熟工艺进行大规模的生产即发酵。
下游就是提取,一般也是在工厂,有的也是在实验室。主要程序是发酵产物经过浓缩等精炼程序后,采用特殊手段(如蒸馏、萃取等)分离提纯,然后进一步精提,产品化。

‘陆’ 工业发酵主要有哪些类别,一个典型的发酵过程包括哪些基本步骤

乙醇发酵、食品发酵、微生物发酵

发酵工程的一般过程可分为三个步骤:第一,准备阶段;第二,发酵阶段;第三,产品的分离提取阶段。
准备阶段的任务包括四个方面,即各种器具的准备,培养基的准备,优良菌种的选择或培育,器具和培养基的消毒。
优良菌种是保证发酵产品质量好、产量高的基础。优良菌种的取得,最初是通过对自然菌体进行筛选得到的。20世纪40年代开始使用物理的或化学的诱变剂,如紫外线、芥子气等处理菌种,进行人工诱发突变,从而迅速先育出比自然菌种更优良的菌种。后来,又运用细胞工程和遗传工程的成果来获取菌种。例如,使用大肠杆菌生产人类的胰岛素、生长素、干扰毒等等。
在发酵过程中,还要防止“不速之客”来打扰。发酵工程要求纯种发酵,以保证产品质量。因此,防止杂菌污染是确实保证正常生产的关键之一。其方法是,对于这些不受欢迎的“来客”进行灭菌消毒。在进行发酵之前,对有关器械、培养基等也进行严格的消毒。

‘柒’ 简述工业发酵的一般过程

1、菌种制备
菌种是发酵工业之母,没有菌种,就谈不上微生物发酵。菌种一般分保藏菌种、摇瓶(茄子瓶等)菌种和种子罐菌种。保藏菌种是发酵生产的备用菌种,一般放在低温干燥状态下保存。保藏菌种进入生产接种之前,首先接入斜面进行活化,使菌种从休眠状态转为正常代谢状态。用于活化的培养基一般营养丰富、易于吸收,有利于菌种的生长繁殖。活化后的菌种再进行扩大,将其接人摇瓶(茄子瓶等)中进行培养,此时所用的培养基 比保藏菌种用培养基更粗放,更经济。摇瓶种子进一步扩大,接人种子罐进行培养。种子罐培养基比较接近发酵罐所用培养基成分,目的是让菌种进一步适应发酵培养基的环境。种子罐种子培养好以后可适时进行大罐(通风 曲室)接种。
2、原料处理
发酵原料来源丰富,成分粗放,状态不一,通常不能直接为微生物所利用,因而要进行预处理,才能作为微生物发酵用的培养基的成分。发酵原料一般要经过筛选、粉碎、蒸煮或水解后,再加上其他有关物质配制成发酵培养基。
3、接种培养
发酵培养基配制好以后,进行灭菌。待其冷却后,适时进行接种。接种要保证在无菌条件下进行,以防污染。无菌接种是发酵成败的关键。
4、发酵控制
菌种接好后,提供必要的生长条件,菌体开始生长繁殖,进行新陈代谢,发酵累积代谢产物。必要的生产条件包括培养温度、氧气需求、pH指标、营养成分补充和泡沫消除等。所有这些条件要经常观察、记录、分析、改进,以保证发酵生产正常进行。在发酵过程中,还要经常观察菌体的形态变化,测定代谢产物的积累情况,以决定放罐的最佳时间,进行收获。
5、产品提取
发酵过程一旦完成,及时进行产品提取。根据不同的产品,采取不同的方法进行分离纯化,以求获得最高的产量和最好的质量。提取的方法一般有物理法(如过滤、离心、干燥等)、化学法(吸附、蒸馏、层析、离子交换等)和生物法等。
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‘捌’ 发酵工程的工艺过程

1、菌种制备
菌种是发酵工业之母,没有菌种,就谈不上微生物发酵。菌种一般分保藏菌种、摇瓶(茄子瓶等)菌种和种子罐菌种。保藏菌种是发酵生产的备用菌种,一般放在低温干燥状态下保存。保藏菌种进入生产接种之前,首先接入斜面进行活化,使菌种从休眠状态转为正常代谢状态。用于活化的培养基一般营养丰富、易于吸收,有利于菌种的生长繁殖。活化后的菌种再进行扩大,将其接人摇瓶(茄子瓶等)中进行培养,此时所用的培养基 比保藏菌种用培养基更粗放,更经济。摇瓶种子进一步扩大,接人种子罐进行培养。种子罐培养基比较接近发酵罐所用培养基成分,目的是让菌种进一步适应发酵培养基的环境。种子罐种子培养好以后可适时进行大罐(通风 曲室)接种。
2、原料处理
发酵原料来源丰富,成分粗放,状态不一,通常不能直接为微生物所利用,因而要进行预处理,才能作为微生物发酵用的培养基的成分。发酵原料一般要经过筛选、粉碎、蒸煮或水解后,再加上其他有关物质配制成发酵培养基。
3、接种培养
发酵培养基配制好以后,进行灭菌。待其冷却后,适时进行接种。接种要保证在无菌条件下进行,以防污染。无菌接种是发酵成败的关键。
4、发酵控制
菌种接好后,提供必要的生长条件,菌体开始生长繁殖,进行新陈代谢,发酵累积代谢产物。必要的生产条件包括培养温度、氧气需求、pH指标、营养成分补充和泡沫消除等。所有这些条件要经常观察、记录、分析、改进,以保证发酵生产正常进行。在发酵过程中,还要经常观察菌体的形态变化,测定代谢产物的积累情况,以决定放罐的最佳时间,进行收获。
5、产品提取
发酵过程一旦完成,及时进行产品提取。根据不同的产品,采取不同的方法进行分离纯化,以求获得最高的产量和最好的质量。提取的方法一般有物理法(如过滤、离心、干燥等)、化学法(吸附、蒸馏、层析、离子交换等)和生物法等。

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