合 肥 学 院 生 物 与 环 境 工 程 系 张 洁 发 酵 工 程 与 设 备 Fermentation Engineering and Equipment
合 肥 学 院 生 物 与 环 境 工 程 系 张 洁 发 酵 工 程 与 设 备 Fermentation Engineering and Equipment
一、发 酵 工 程 发酵工程（Fermentation Engineering）属于 生物技术的范畴 。最初是由一位匈牙利工程 师Karl Ereky于1917年提出的。 生物技术的定义：应用自然科学及工程学原 理依靠生物催化剂的作用将物料进行加工以 提供产品或社会服务的技术。 第一章 绪 论
一、发 酵 工 程 发酵工程（Fermentation Engineering）属于 生物技术的范畴 。最初是由一位匈牙利工程 师Karl Ereky于1917年提出的。 生物技术的定义：应用自然科学及工程学原 理依靠生物催化剂的作用将物料进行加工以 提供产品或社会服务的技术。 第一章 绪 论
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发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。 现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸 和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、 抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然 杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产 资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物 高分子、酶以及维生素和单细胞蛋白等
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发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。 现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸 和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、 抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然 杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产 资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物 高分子、酶以及维生素和单细胞蛋白等
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 (1) 有严格的无菌生长环境： 包括发酵开始前采用高温高压对发酵罐和发酵原 料以及各种连接管道进行灭菌的技术； 在发酵过程中不断向发酵罐中通入无菌空气的空 气过滤技术； (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
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 (1) 有严格的无菌生长环境： 包括发酵开始前采用高温高压对发酵罐和发酵原 料以及各种连接管道进行灭菌的技术； 在发酵过程中不断向发酵罐中通入无菌空气的空 气过滤技术； (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)由于生物反应的复杂性，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
(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)由于生物反应的复杂性，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
在发酵技术中一般包括微生物细胞或动植 物细胞的悬浮培养，或利用固定化酶，固定化 细胞所做的反应器加工底物（即有生化催化剂 参加），以及培养加工后产物大规模的分离提 取等工艺。主要是在生物反应过程中提供各种 所需的最适环境条件。如酸碱度、湿度、底物 浓度、通气量以及保证无菌状态等研究内容
在发酵技术中一般包括微生物细胞或动植 物细胞的悬浮培养，或利用固定化酶，固定化 细胞所做的反应器加工底物（即有生化催化剂 参加），以及培养加工后产物大规模的分离提 取等工艺。主要是在生物反应过程中提供各种 所需的最适环境条件。如酸碱度、湿度、底物 浓度、通气量以及保证无菌状态等研究内容
发酵工程的发展历史 • 我国的传统发酵产品酱油、醋、腐乳等享 誉世界 • 我国的酿酒已经有4000多年的历史 • 我国的酱油距今已有3000年的历史 • 1857年巴斯德证明发酵是由于微生物的作 用
发酵工程的发展历史 • 我国的传统发酵产品酱油、醋、腐乳等享 誉世界 • 我国的酿酒已经有4000多年的历史 • 我国的酱油距今已有3000年的历史 • 1857年巴斯德证明发酵是由于微生物的作 用
• 1857年法国化学家、 微生物学的奠基人巴斯 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。” 微生物学的奠基人——伟大的巴斯德
• 1857年法国化学家、 微生物学的奠基人巴斯 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。” 微生物学的奠基人——伟大的巴斯德
• 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；随着科学技术的发展，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分离出来， 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
• 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；随着科学技术的发展，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分离出来， 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
• 1929年Flemming爵士发现了青霉素，从此生产技术 产品中增加一大类新的产品—抗生素 • 20世纪40年代，以获取细菌的次生代谢产物—抗生 素为主要特征的抗生素工业成为生物发酵工业技术 的支柱产业 • 20世纪50年代，氨基酸发酵工业又成为生物技术产 业的又一个成员。实现了对微生物的的代谢进行人 工调节，这又使生物技术进了一步 • 20世纪60年代，生物技术产业又增加了酶制剂工业 这一成员
• 1929年Flemming爵士发现了青霉素，从此生产技术 产品中增加一大类新的产品—抗生素 • 20世纪40年代，以获取细菌的次生代谢产物—抗生 素为主要特征的抗生素工业成为生物发酵工业技术 的支柱产业 • 20世纪50年代，氨基酸发酵工业又成为生物技术产 业的又一个成员。实现了对微生物的的代谢进行人 工调节，这又使生物技术进了一步 • 20世纪60年代，生物技术产业又增加了酶制剂工业 这一成员