发酵工程-第三章-发酵工业原料及其处理.ppt

发酵工程流程发酵培养基是啥……？第三章发酵工业原料及其处理本章内容学习目的和要求第一节发酵工业原料的种类和成分一、发酵培养基成分发酵培养基的要求二、工业上常用作碳源的原料淀粉质原料三、工业上常用作氮源的原料无机氮源被菌体作为氮源利用后，在培养液中留下酸性或碱性物质，这种经微生物生理作用（代谢）后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质，如硫酸铵；若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质，如硝酸钠。发酵工业常用的蛋白质原料主要有黄豆饼粉、花生饼粉、棉子饼粉、玉米浆、蛋白胨、酵母膏、鱼粉等。无机氮源包括氨水，尿素，硝酸盐。各种原料应注意进行选择，对发酵影响较大。四、发酵培养基中的无机盐和生长因子1.磷酸盐2.硫酸镁（硫元素、镁元素）钾不参与细胞结构物质的组成，是许多酶的激活剂菌体生长所需钾量约为0.1g/LKH2PO4、K2HPO44.微量元素例：铁离子青霉素发酵中，铁离子的浓度要小于20μg/mL，发酵罐必须进行表面处理。加入到发酵培养基中，能在生物合成过程中直接被微生物合成到产物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，却能提高产物产量的小分子物质。例：青霉素发酵添加玉米浆产量提高用法：普遍采用流加的方法前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生长不利前体相对价格较高，添加过多，容易引起挥发和氧化，流加也有利于提高前体的转化率工业上常见的前体非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后可以影响微生物的正常代谢，或促进中间代谢产物的积累，或提高次级代谢产物产量的添加剂。专一性强，用量极微，需注意选择品种及确定用量。添加剂促进剂提高产量的机制还不完全清楚，其原因是多方面的：有些促进剂本身是酶的诱导物；有些促进剂是表面活性剂，可改善细胞的透性，改善细胞与氧的接触从而促进产物的分泌与生产；对发酵产物具有稳定作用；对发酵微生物有益，使发酵过程更顺利。加入后可抑制某些代谢途径的进行，同时刺激另一代谢途径，以致改变微生物的代谢途径的添加剂。产物发酵培养基与种子培养基主要区别在哪……？发酵培养基的组成特点第二节淀粉水解糖的制备一、淀粉糖化及淀粉水解糖淀粉水解总的趋势是大分子向小分子转化，随着淀粉水解程度的增加，糖化液的还原性不断增加。淀粉水解的化学反应可简单表示如下：（C6H10O5)n+nH2On(C6H12O6)淀粉1.淀粉的水解反应2.葡萄糖的复合反应葡萄糖脱水：5-羟甲基糠醛→乙酰丙酸→甲酸等对发酵有害：产生色素，影响糖液质量影响因素：加热时间、pH值、葡萄糖浓度三、淀粉水解的方法1.酸水解法（1）淀粉酸水解法工艺流程（2）淀粉酸水解法工艺条件确定①淀粉原料酸水解对淀粉质量的要求②无机酸种类与用量③水解温度与压力④淀粉乳浓度⑤糖化终点（3）糖化设备结构对质量影响（4）水解糖液的中和与脱色除杂中和时注意（为什么？）边中和边测定pH值，pH值控制在4.6-5.0温度在80C以下，一般控制60-70C②脱色除杂除去中和、脱色糖化液中凝聚的蛋白质及其他不溶性杂质和加入的脱色剂，通常是用板框过滤机。压滤操作温度不宜过高，一般60-70℃为宜，保证糖液黏度和蛋白质的沉淀度合适，可达到较好效果。2.酶水解法（1）淀粉酶及其水解作用（1）淀粉酶及其水解作用Ⅰ液化理论①淀粉的糊化②淀粉的老化③淀粉的液化淀粉的液化方法（了解）一次加酶液化法加酶的方法二次加酶液化法三次加酶液化法中温酶法酶耐温性高温酶法高温-中温酶法原料粗细淀粉质原料直接液化法精制淀粉液化法间歇液化法（直接升温法）半连续液化法喷射液化法（连续液化法）Ⅱ液化程度的控制(研究)Ⅲ液化工艺（了解）一次加酶喷射液化工艺（DDS公司）二次加酶喷射液化工艺（DDS公司）二次喷射的工艺过程（3）淀粉糖化及糖化终点的控制①糖化理论（研究）②糖化终点控制（研究）③糖化工艺3.酸酶结合水解法第三节发酵培养基灭菌一、消毒与灭菌的原理和方法1.化学试剂灭菌法4.湿热灭菌法二、培养基和设备灭菌（一）培养基湿热灭菌原理（二）灭菌温度与时间的计算和选择2.培养基灭菌温度的选择（三）影响培养基灭菌效果的因素1.培养基成分和物理状态2.培养基pH值3.培养基中微生物因素4.空气、搅拌和泡沫三、发酵培养基灭菌工艺（一）间歇灭菌（常用）1.间歇灭菌的温度变化2.间歇灭菌的工艺操作(了解)2.间歇灭菌的工艺操作（二）连续灭菌1.连续灭菌的温度变化2.连续灭菌的工艺流程（1）预热旋涡泵（2）加热套管式连消塔汽液混合式连消器1.喷嘴2.吸入口3.吸入室4.混合喷嘴5.混合段6.扩大管（3）保温管式维持器圆管内不同流动形式流体的速度分布情况（4）冷却喷淋冷却器板式换热器板式换热器原理图板式换热器板式换热器2.连续灭菌的工艺流程喷射加热——真空冷却连续灭菌系统连消注意事项1）连消前，应先进行空罐、维持罐（管）、冷却系统的