发酵工程设计概论课件第九讲
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发酵工厂工艺设计PPT课件
工厂设计是把科学技术转化为生产力的一门 综合性科学。它是扩大再生产，更新改造原有企业， 增加产品品种，提高产品质量，节约能源和原材料， 促进国民经济和社会发展的重要技术经济活动的组 成部分。
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• 设计工作的任务和内容 任务：作出体现国家有关方针政策，切合实际，
安全适用，技术先进，经济效益好的设计，为 国家经济建设服务、为委托单位服务。 内容：参加建设项目的决策、各个阶段设计文件 的编制、施工配合和验收、项目总结的全过程。
第15页/共99页
二、基本建设程序内容
1．建设前期阶段
工作内容包括： 项目建议书 可行性研究报告 设计任务书 初步设计 总概算
第16页/共99页
工作程序为：
一个工程项目从社会发展、工业布局、市场需求 和地区、行业发展规划—→项目建议书—→前期工作计 划—→可行性研究—→设计任务书—→上报审批—→初 步设计、总概算工作—→初步设计图纸、文件、总概 算—→上报审批
第5页/共99页
总(整)体设计：
凡是设计范围涉及到整个工业企业的，称总 体设计。——发酵工厂的总体设计有总平面、工艺、供排水、
供电、供汽、土木建筑等设计以及有关厂址选择、生产检测与控 制仪表、环境保护、生产组织与劳动定员、技术经济与概算等内 容。
局部设计：
凡是设计的范围不涉及整个工业企业的全部 内容，而只是其中的某些部分，甚至于某一个 部分或某一个设备，称局部设计。——新建厂的设计
对于大、中型工程项目国家有严格的管理规定，需 要按程序报国家有关部门批准。
对于小型工程项目，项目建议书由主管部门批准， 可按明确的设计方案，直接进行施工图设计，使设计程 序得以简化。
第(1)项目名称； (2)建设项目提出的必要性和依据； (3)产品方案、市场预测、拟建规模和建设地点的
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• 设计工作的任务和内容 任务：作出体现国家有关方针政策，切合实际，
安全适用，技术先进，经济效益好的设计，为 国家经济建设服务、为委托单位服务。 内容：参加建设项目的决策、各个阶段设计文件 的编制、施工配合和验收、项目总结的全过程。
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二、基本建设程序内容
1．建设前期阶段
工作内容包括： 项目建议书 可行性研究报告 设计任务书 初步设计 总概算
第16页/共99页
工作程序为：
一个工程项目从社会发展、工业布局、市场需求 和地区、行业发展规划—→项目建议书—→前期工作计 划—→可行性研究—→设计任务书—→上报审批—→初 步设计、总概算工作—→初步设计图纸、文件、总概 算—→上报审批
第5页/共99页
总(整)体设计：
凡是设计范围涉及到整个工业企业的，称总 体设计。——发酵工厂的总体设计有总平面、工艺、供排水、
供电、供汽、土木建筑等设计以及有关厂址选择、生产检测与控 制仪表、环境保护、生产组织与劳动定员、技术经济与概算等内 容。
局部设计：
凡是设计的范围不涉及整个工业企业的全部 内容，而只是其中的某些部分，甚至于某一个 部分或某一个设备，称局部设计。——新建厂的设计
对于大、中型工程项目国家有严格的管理规定，需 要按程序报国家有关部门批准。
对于小型工程项目，项目建议书由主管部门批准， 可按明确的设计方案，直接进行施工图设计，使设计程 序得以简化。
第(1)项目名称； (2)建设项目提出的必要性和依据； (3)产品方案、市场预测、拟建规模和建设地点的
发酵工程ppt章节[可修改版ppt]
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可以根据Q10估算。
表5-6a 估算的芽孢不同温度大概灭菌时间
温度/℃
10 0
110
115
12 1
12 5
13 0
时 间 / m in
12 00
15 0
51
15
6. 4
2. 4
表5-6b 一些细菌芽孢的实际杀灭时间
二、培养基的灭菌
（一）培养基的灭菌方法 1. 分批灭菌
概念： 又称为间歇灭菌，就是将配制好的培养基全 部输入到发酵罐内或其它装置中，通入蒸汽 将培养基和所用设备加热 至灭菌温度后维持 一定时间，再冷却到接种温度。也称为实罐 灭菌或实消。
E
k Ae RT (5-3)
式中：
A为比例常数，s-1； △E为活化能，J/mol； R为气体常数，8.314 J/(mol·K)； T为绝对温度，K。
k 值与活化能的关系 活化能处于指数项，可见其与 k 值的变化关系密切。 高温瞬时灭菌 (HTST) 营养损失小的原理，可以从 细菌与一些营养物的不同活化能得到解释。
生物。 防腐剂：抑制体系 (主要是食品)表面和内部微
生物的生长繁殖。 注意：抑菌和杀菌甚至溶菌作用是相对的。
一、化学灭菌
常用的化学药剂
主要有石碳酸、甲醛、氯化汞、碘酒、酒精高 锰酸钾等。
共同规律：杀菌强度有别，但在低浓度时都有 促进微生物生长的刺激作用，在浓度升高后依 次表现出制菌、杀菌和溶菌的现象。
一、湿热灭菌的基本原理
微生物的热阻
热阻指在某一特定条件下 (主要是指温度和加热方 式等) 微生物细胞的致死时间，表征了不同微生物 细胞对热的相对抵抗力。
例如一些微生物的相对热阻和抵抗力如表5-1.
2. 微生物热死亡的数学规律
《发酵工程》课件
产物分离纯化的优化
分离纯化方法
常见的分离纯化方法包括过滤、离心、萃取、蒸馏、膜分离等。
优化策略
根据产物的性质和发酵液的特点，选择合适的分离纯化方法，并优化工艺参数，以提高产物的纯度和收率。
06
未来发酵工程的发展趋势
新技术应用与设备改进
生物信息学
利用生物信息学技术，对微生物基因组学、转录组学和蛋白质组学 进行深入研究，为发酵工程提供更精确的微生物代谢调控手段。
为防止发酵污染，应定期对菌种进行 纯化、复壮，严格控制培养基和设备 的灭菌温度和时间，加强发酵过程中 的监控和检测。
发酵效率的提高
影响因素
影响发酵效率的因素包括菌种特性、培养基成分、发酵温度、pH值、溶解氧浓度等。
优化方法
通过调整培养基成分、控制发酵温度、调节pH值、提高溶解氧浓度等方法，可以有效提高发酵效率。
合成生物学
利用合成生物学技术，设计和构建具有特定功能的微生物细胞工厂， 实现高效、定向的物质转化。
基因编辑技术
通过基因编辑技术，改造和优化微生物的代谢途径，提高发酵产物 的产量和品质。
可持续性与环保
1 2
节能减排
通过优化发酵工艺和设备，降低能源消耗和减少 废弃物排放，实现发酵工程的绿色可持续发展。
抗菌素
抗菌素是一类具有抗菌活性的物质，通过抑制或杀死病原微生物，达到防治病害 的目的。抗菌素在医疗、农业、食品工业等领域广泛应用。
其他发酵产物及其应用
柠檬酸
柠檬酸是发酵工程中重要的有机酸之一，主要用于食品、 化工、医药等领域。柠檬酸具有抗氧化、抗菌、提高口感 等作用。
氨基酸
氨基酸是蛋白质的基本组成单位，通过发酵工程生产出的 各种氨基酸，如谷氨酸、赖氨酸等，在食品、饲料、医药 等领域广泛应用。
《发酵工程总论》课件
基因工程广泛应用于医药、农业、工业等领域，如胰岛素 、干扰素、生长激素等的生产。
基因工程具有高效率、低能耗、低污染等优点，是现代生 物技术的核心技术之一。
04 发酵工程的应用实例
酒精发酵
酒精发酵简介
酒精发酵是一种通过酵母菌将糖 类物质转化为乙醇和二氧化碳的 过程，广泛应用于酒精饮料、燃
料等领域。
微生物的遗传与改造
微生物的遗传物质
阐述微生物基因组的结构和功能特点。
基因突变与诱变育种
介绍基因突变原理和诱变育种方法，如化学 诱变和物理诱变等。
基因克隆与表达
讲解如何通过基因克隆和表达技术，在微生 物中表达外源基因。
基因编辑与合成生物学
讲解基因编辑技术和合成生物学在微生物改 造中的应用。
03 发酵工程的主要技术
。
化学工业
如生物塑料、生物农药 、生物燃料等产品的生
产。
环境治理
如废水处理、废气处理 和土壤修复等环保领域
的应用。
02 发酵工程的基本原理
微生物的代谢与调控
微生物的能量代谢
主要介绍微生物如何通过氧化还 原反应产生能量，如呼吸作用和 光合作用等。
微生物的合成代谢
阐述微生物如何利用简单小分子 合成复杂大分子，如蛋白质、核 酸和多糖等。
酵母菌的工业化生产流程
主要包括菌种选育、种子制备、发酵、提取和精制等步骤，需要严格控制温度、湿度、 pH值等环境因素。
酵母菌的应用
酵母菌主要用于面包、酒类等食品的发酵制作，还可用于饲料、制药等领域，具有广阔的 市场前景。
生物农药的制备
生物农药简介
生物农药是一种利用微生物代谢产物制成的 农药，具有高效、低毒、环保等特点。
01
基因工程具有高效率、低能耗、低污染等优点，是现代生 物技术的核心技术之一。
04 发酵工程的应用实例
酒精发酵
酒精发酵简介
酒精发酵是一种通过酵母菌将糖 类物质转化为乙醇和二氧化碳的 过程，广泛应用于酒精饮料、燃
料等领域。
微生物的遗传与改造
微生物的遗传物质
阐述微生物基因组的结构和功能特点。
基因突变与诱变育种
介绍基因突变原理和诱变育种方法，如化学 诱变和物理诱变等。
基因克隆与表达
讲解如何通过基因克隆和表达技术，在微生 物中表达外源基因。
基因编辑与合成生物学
讲解基因编辑技术和合成生物学在微生物改 造中的应用。
03 发酵工程的主要技术
。
化学工业
如生物塑料、生物农药 、生物燃料等产品的生
产。
环境治理
如废水处理、废气处理 和土壤修复等环保领域
的应用。
02 发酵工程的基本原理
微生物的代谢与调控
微生物的能量代谢
主要介绍微生物如何通过氧化还 原反应产生能量，如呼吸作用和 光合作用等。
微生物的合成代谢
阐述微生物如何利用简单小分子 合成复杂大分子，如蛋白质、核 酸和多糖等。
酵母菌的工业化生产流程
主要包括菌种选育、种子制备、发酵、提取和精制等步骤，需要严格控制温度、湿度、 pH值等环境因素。
酵母菌的应用
酵母菌主要用于面包、酒类等食品的发酵制作，还可用于饲料、制药等领域，具有广阔的 市场前景。
生物农药的制备
生物农药简介
生物农药是一种利用微生物代谢产物制成的 农药，具有高效、低毒、环保等特点。
01
发酵工程PPT教学课件
15、分解代谢：又称异化作用，是指由复杂的营养物质分 解成简单化合物的过程。
16、合成代谢：又称同化作用，是指由简单化合物合成复 杂的细胞物质的过程。
一 17、代谢控制发酵：是利用遗传学的方法或其他生物化学
、 方法，人为地在DNA分子水平上改变和控制微生物的代谢，
概 述
使有用目的产物大量生成和积累的发酵。
容
稀释
表型 → 出现表型
2、发酵
（1）发酵生物反应器
二 、
① 类型 p203：搅拌式生物反应器、鼓泡式反应器、
发 气升式反应器
酵
工
② 优点：染菌率极低、发酵设备大型化、利用生物
程 的
技术提高了产量和降低了本、提高了产品的回收率和
内 质量
容
③ 要求：内壁与管道焊接部位都要求平整光滑、无
裂缝、无塌陷，便于测量器内的温度、pH值和氧气含量
一 、
有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化
概 的生物化学过程。
述
21、膜生物反应器：利用膜的阴留性能将生物催化剂限制
在膜组件的固定空间，供给所需的底物和营养物，即可在
固定空间内进行生物反应，而产生的产物造成真空膜，进
入膜的另一侧空间，脱离生物催化剂，达到了生物反应与
产物分离同时进行的目的。
始的。当时主要是以酒精发酵、甘油发酵和丙醇发酵等为
一 、
主。20世纪40年代，弗莱明发现了青霉素，开始采用深层
概 发酵法大量生产。此后，链霉素等几十种重要的抗菌素相
述 继问世，带动了抗菌素工业的诞生。发酵工业由无氧条件
下的发酵发展到了有氧发酵。
长期以来，几乎都是以碳水化合物作为发酵的原料，
而到60年代增加了正烷烃、醋酸、醇类和天然气等。发酵
《发酵工程绪论》PPT课件
h
22
一、发酵工程的特征
（p13）
1、原料：发酵所用的原料通常以淀粉、糖蜜或其他 农副产品为主，只要加入少量的有机和无机氮源 就可进行反应。可以利用废水和废物等作为发酵 的原料进行生物资源的改造和更新。
2、菌种：微生物菌种是进行发酵的根本因素，通过 变异和菌种选育，可以获得高产的优良菌株并使 生产设备得到充分利用，也可以因此获得按常规 方法难以生产的产品。
h
10
4、发酵的现代概念
• 利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程， 统称为发酵。
h
11
利用微生物的特点：
• 发酵工程所利用的微生物：细菌、放线菌，酵母菌和霉菌等。 • 利用微生物的特点：
(1)对周围环境的温度、压强、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力。 (2)有极强的消化能力。 (3)有极强的繁殖能力。
h
16
（三）发酵工程产品的类型
• 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食品 、医疗保健药物；
• 天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用 生产资料；
• 氨基酸、香料、生物高分子、酶以及维生素； • 单细胞蛋白等微生物菌体。 • 生物能 • 微生物冶炼 • （p3 ）
病用的疫苗等。 • 特点：细胞的生长与产物积累成平行关系，生长速率最大时期也是产物合成速率
最高阶段，生长稳定期产量最高。
h
30
2、微生物代谢产物发酵
• 包括初级代谢产物、中间代谢产物和次级代谢产物。 • 对数生长期形成的产物是细胞自身生长所必需的，称为初级代谢产物或中间代谢
产物。 • 各种次级代谢产物都是在微生物生长缓慢或停止生长时期即稳定期所产生的，来
发酵工程--ppt课件(2024版)
罐，中间除了空气进入和尾气排出，与外部没 有物料交换。 ➢ 传统的生物产品发酵多用此过程。
分批发酵的优缺点
➢ 优点 操作简单 操作引起染菌的概率低 不会产生菌种老化和变异问题
➢ 缺点 非生产时间较长、设备利用率低
➢ 根据不同发酵类型，每批发酵需要十 几个小时到几周时间。
➢ 全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的 培养基、接种、发酵过程、放罐和洗 罐，所需时间的总和为一个发酵周期。
典型的分批发酵工艺流程图
微生物分批培养的生长曲线
1.延滞期 2.加速生长期 3.指数生长期 4.减速期 5.稳定期 6.衰亡期
4.3.1.2 连续发酵
以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基， 同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐 内的液量维持，微生物在稳定状态（恒定的基 质浓度、恒定的产物浓度、恒定的pH、恒定的 菌体浓度、恒定的比生长速率）下生长。
4 发酵工程
【学习目的】
1. 掌握发酵工程的基本类型和基本原理。 2. 了解典型发酵产品的生产工艺。 3. 认识发酵的基本过程及常用的发酵设备。
发酵（Fermentation）
最初来自拉丁语“发泡”（fervere），是指酵 母作用于果汁或者发芽谷物产生CO2的现象。
巴斯德：酵母在无氧环境下的呼吸过程。 生物化学：微生物在无氧时的代谢过程。
草莓栽培
微生物酶发酵 酶普遍存在于动植物中，在人类生活中发挥着
非常重要的作用。
微生物代谢产物发酵 ①氨基酸、蛋白质、核酸——初级代谢产物 ②抗生素、生长因子等——次级代谢产物
微生物转化发酵 利用微生物把一种化合物转变成结构相关的更
有经济价值的产物。 葡萄糖→Grapevine
生物工程发酵 DNA重组的“工程菌”理论上可以生产出多种代 谢产物。
分批发酵的优缺点
➢ 优点 操作简单 操作引起染菌的概率低 不会产生菌种老化和变异问题
➢ 缺点 非生产时间较长、设备利用率低
➢ 根据不同发酵类型，每批发酵需要十 几个小时到几周时间。
➢ 全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的 培养基、接种、发酵过程、放罐和洗 罐，所需时间的总和为一个发酵周期。
典型的分批发酵工艺流程图
微生物分批培养的生长曲线
1.延滞期 2.加速生长期 3.指数生长期 4.减速期 5.稳定期 6.衰亡期
4.3.1.2 连续发酵
以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基， 同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐 内的液量维持，微生物在稳定状态（恒定的基 质浓度、恒定的产物浓度、恒定的pH、恒定的 菌体浓度、恒定的比生长速率）下生长。
4 发酵工程
【学习目的】
1. 掌握发酵工程的基本类型和基本原理。 2. 了解典型发酵产品的生产工艺。 3. 认识发酵的基本过程及常用的发酵设备。
发酵（Fermentation）
最初来自拉丁语“发泡”（fervere），是指酵 母作用于果汁或者发芽谷物产生CO2的现象。
巴斯德：酵母在无氧环境下的呼吸过程。 生物化学：微生物在无氧时的代谢过程。
草莓栽培
微生物酶发酵 酶普遍存在于动植物中，在人类生活中发挥着
非常重要的作用。
微生物代谢产物发酵 ①氨基酸、蛋白质、核酸——初级代谢产物 ②抗生素、生长因子等——次级代谢产物
微生物转化发酵 利用微生物把一种化合物转变成结构相关的更
有经济价值的产物。 葡萄糖→Grapevine
生物工程发酵 DNA重组的“工程菌”理论上可以生产出多种代 谢产物。
发酵工程 ppt课件
100%
酵母菌
单细胞真菌，具有真核细胞结构 ，有产孢子繁殖和水生、好气性 生长及醇发酵和糖发酵等类型。
80%
霉菌
丝状真菌的俗称，意即多细胞的 真菌，在自然界中广泛存在。
微生物的营养需求
水
微生物细胞的主要组成部分， 是良好的溶剂，能维持酶活性 ，参与代谢反应。
无机盐
参与细胞构成和代谢反应，对 细胞的渗透压平衡和酸碱平衡 起着重要作用。
利用发酵技术生产面包、啤酒 、酸奶等食品。
医药工业
生产抗生素、疫苗、干扰素等 生物药物。
化学工业
生产燃料、化学品、塑料等物 质。
环境治理
利用微生物处理废水、废气， 实现环境保护和治理。
02
发酵工程的基本原理
微生物的种类与特性
80%
细菌
根据形态可分为球菌、杆菌、螺 旋菌等，根据对人类的关系可分 为致病菌、条件致病菌和益生菌 。
细胞分离
通过离心、过滤等技术将菌体从发酵液中分离出 来。
产物纯化
通过一系列的分离纯化技术，如蒸馏、结晶、色 谱等，将产物纯化至所需的规格和纯度。
04
发酵工程的应用实例
酒精发酵Βιβλιοθήκη 010203
酒精发酵简介
酒精发酵是一种通过酵母 菌将糖类物质转化为乙醇 的过程，广泛应用于酒精 饮料、化工等领域。
酒精发酵工艺流程
提高产物的产量与质量
代谢工程
通过代谢工程手段，对微生物的代谢途径进行优化，提高目标产 物的产量和纯度。
过程控制
采用先进的传感器和在线监测技术，实时监测发酵过程，实现精 准控制，提高产物质量。
降低生产成本与环境污染
节能减排技术
采用新型发酵设备，提高设备利用率和能源利用效率，降低能耗和碳排放。
发酵工程 ppt课件
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。
Louis Pasteur 1822-1895
• Paster最终使科学界信服在发酵过程中酵母所遵循的规律
• 其后不久，科赫(Koch)建立了单种微生物分离和纯培养技 术，利用这些技术研究炭疽病时，发现动物的传染病是由 特定的细菌引起的。从而得知，微生物也和高等植物一样， 可以根据它们的种属关系明确地加以区分，从此以后，各 种微生物纯培养技术获得成功。单种微生物分离和纯培养 技术的建立，是食品发酵与酿造技术发展的一个转折点。
• 18世纪后期，Ha nsen在Calsberg 酿造厂建立了酵 母纯种培养技术
发酵工程 ppt课件
科赫 (Koch)
科赫的主要贡献
➢ 发明了固体培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立。
➢ 创造了细菌染色方法。 ➢ 发现了许多病原菌，为以后研究药物和寻找治疗方法提供了依据。
证实炭疽病因 — 炭疽杆菌 发现结核病原菌—结核杆菌
spirillum (螺旋菌 )
spirochaeta 发酵工程 ppt课件 (螺旋体 )
Some particular bacteria morphology
亮发菌的形态 示丝状特殊形态
发酵工程 ppt课件
细菌分裂方式是裂殖，根据其核的分 裂方式不同分无丝分裂核有丝分裂等。
❖生存环境：温暖潮湿、富含有机物的地方，都有大量细菌活
它描述酵母作用于果汁 或麦芽浸出液时产生气泡 的现象。产生气泡的现象 是由浸出液中的糖在缺氧 条件下降解而产生的二氧 化碳所引起的。
发酵工程 ppt课件
发酵工程
发酵工程(fermentation engineering):研究发酵工业生产过程 中，各个单元操作的工艺和设备的一门科学。具体包括菌种选 育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等。
Louis Pasteur 1822-1895
• Paster最终使科学界信服在发酵过程中酵母所遵循的规律
• 其后不久，科赫(Koch)建立了单种微生物分离和纯培养技 术，利用这些技术研究炭疽病时，发现动物的传染病是由 特定的细菌引起的。从而得知，微生物也和高等植物一样， 可以根据它们的种属关系明确地加以区分，从此以后，各 种微生物纯培养技术获得成功。单种微生物分离和纯培养 技术的建立，是食品发酵与酿造技术发展的一个转折点。
• 18世纪后期，Ha nsen在Calsberg 酿造厂建立了酵 母纯种培养技术
发酵工程 ppt课件
科赫 (Koch)
科赫的主要贡献
➢ 发明了固体培养基并用其纯化微生物等一系列研究方法的创立。
➢ 创造了细菌染色方法。 ➢ 发现了许多病原菌，为以后研究药物和寻找治疗方法提供了依据。
证实炭疽病因 — 炭疽杆菌 发现结核病原菌—结核杆菌
spirillum (螺旋菌 )
spirochaeta 发酵工程 ppt课件 (螺旋体 )
Some particular bacteria morphology
亮发菌的形态 示丝状特殊形态
发酵工程 ppt课件
细菌分裂方式是裂殖，根据其核的分 裂方式不同分无丝分裂核有丝分裂等。
❖生存环境：温暖潮湿、富含有机物的地方，都有大量细菌活
它描述酵母作用于果汁 或麦芽浸出液时产生气泡 的现象。产生气泡的现象 是由浸出液中的糖在缺氧 条件下降解而产生的二氧 化碳所引起的。
发酵工程 ppt课件
发酵工程
发酵工程(fermentation engineering):研究发酵工业生产过程 中，各个单元操作的工艺和设备的一门科学。具体包括菌种选 育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等。
《发酵工程课程设计》PPT课件
影响大肠杆菌高密度发酵的因素
• 培养基 • 溶氧浓度 • PH • 温度 • 代谢副产物
• 培养基
• 高密度发酵对基质中营养源的种类和含量比要求 较高，如碳源和氮源的比例偏小，会导致菌体生 长旺盛，造成菌体提前衰老自溶；比例偏大，那 么菌体繁殖数量少，细胞代谢不平衡，不利于产 物积累。
• 葡萄糖是高密度发酵中常用的碳源，但浓度过高， 会产生乙酸，因此要保证较低的葡萄糖浓度。
复原糖的测定
复原糖是具有羰基〔＞ C ＝ O 〕的糖，能将其他 物质复原而其本身被氧化。 (1) 复原糖在碱性条件下加热，在酒石酸钾钠存在 的情况下，可以定量地将二价铜离子复原为一价 铜离子，即产生砖红色的氧化亚铜沉淀，其本身 被氧化。具体反响如下：
(2) 氧化亚铜在酸性条件下，可将钼酸铵复原，复原 型的钼酸铵再与砷酸氢二钠起作用，生成一种蓝 色复合物即砷钼蓝，其颜色深浅在一定范围内与 复原糖含量〔即被复原的 Cu 2 O 量〕成正比， 用标准葡萄糖与砷钼酸作用，比色后用做标准， 就可测得样品中复原糖含量。
• 测定微生物生长曲线的方法很多，有血球计数法 、平板菌落计数法、称重法、比浊法等。
• 本实验采用比浊法测定，由于细菌悬液的浓度与 混浊度成正比，因此，可利用光电比色计测定菌 悬液的光密度来推知菌液的浓度，并将所测得的 光密度值〔OD 值〕与其对应的培养时间作图， 即可绘出该菌在一定条件下的生长曲线。现已有 直接用试管就可以测定OD 值的光电比色计,只要 接种一支试管，定期用它测定，便可做出该菌的 生长曲线。
• 本实验采取溶氧反响调节措施，具体操作如下：发酵初始 维持电机转速300rpm以便对菌体维持较小的剪切力，通 气量维持在12L/min左右。由于本实验缺少调节空气流量 的电子阀装置，对空气流量只能采取手动设置，随着菌体 的大量繁殖，溶氧浓度迅速下降，当溶氧低于20%时，手 动调节空气流量直至最大，18L/min。而后采取提高搅拌 转速方法，提高溶氧，具体操作为当溶氧低于20%时，发 酵控制器输出信号，驱动电机每次提高转速20转，直至转 速到达最高转速，1500rpm。
《发酵工程》PPT演示课件
应的压力降也较小。
35
36
❖ 过滤器进行灭菌时，一般是自上而下通入0.20.4 Mpa的蒸汽，灭菌45min后用压缩空气吹 干备用。总过滤器约每月灭菌一次。
37
2). 滤纸过滤器：
❖ 介质:超细玻璃纤维纸。 ❖ 孔径:1-1.5μm ❖厚度: 0.25-0.4mm ❖ 实密度:2600Kg/m3 ❖ 填充率:14.8%。
❖ 求灭菌失败几率为0.001 时所需要的灭菌时间
❖
解：N0 = 40 X106 X 2 X105 = 8X 1012个
❖
Nt= 0.001个
❖
K = 1.8 min-1
❖
灭菌时间：t = 2.303 /1.8 lg （8X
1012/0.001） = 20.34min
15
❖ 例2.若将例1中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度 131℃，此温度下灭菌速率为15min-1。求灭菌所 需的维持时间。
连续
便于自 动控制
蒸汽负 荷均衡
22
23
24
25
6.3 空气过滤除菌 一、发酵用无菌空气的质量标准: 发酵用的无菌空气,就是将自然界的空气 经过压缩,冷却,减湿,过滤等过程达到:
26
1
❖连续提供一定流量的压缩空气。
2
空气的压强为0.2-0.4Mpa
3
进入过滤器之前，空气的相对湿度≤ 70%
31
32
❖
2．空气的过滤除菌
绝对过滤
介质的空隙 小于被拦截的 微生物大小， 如用聚四氟乙 烯或纤维素酯 材料做成的微 孔滤膜。
过滤 拦截的微生物 大小，但介质有 一定厚度，机理 是静电，扩散， 惯性及拦截作用。 如棉花过滤器， 超细玻璃纤维纸， 金属烧结管等。
35
36
❖ 过滤器进行灭菌时，一般是自上而下通入0.20.4 Mpa的蒸汽，灭菌45min后用压缩空气吹 干备用。总过滤器约每月灭菌一次。
37
2). 滤纸过滤器：
❖ 介质:超细玻璃纤维纸。 ❖ 孔径:1-1.5μm ❖厚度: 0.25-0.4mm ❖ 实密度:2600Kg/m3 ❖ 填充率:14.8%。
❖ 求灭菌失败几率为0.001 时所需要的灭菌时间
❖
解：N0 = 40 X106 X 2 X105 = 8X 1012个
❖
Nt= 0.001个
❖
K = 1.8 min-1
❖
灭菌时间：t = 2.303 /1.8 lg （8X
1012/0.001） = 20.34min
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❖ 例2.若将例1中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度 131℃，此温度下灭菌速率为15min-1。求灭菌所 需的维持时间。
连续
便于自 动控制
蒸汽负 荷均衡
22
23
24
25
6.3 空气过滤除菌 一、发酵用无菌空气的质量标准: 发酵用的无菌空气,就是将自然界的空气 经过压缩,冷却,减湿,过滤等过程达到:
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1
❖连续提供一定流量的压缩空气。
2
空气的压强为0.2-0.4Mpa
3
进入过滤器之前，空气的相对湿度≤ 70%
31
32
❖
2．空气的过滤除菌
绝对过滤
介质的空隙 小于被拦截的 微生物大小， 如用聚四氟乙 烯或纤维素酯 材料做成的微 孔滤膜。
过滤 拦截的微生物 大小，但介质有 一定厚度，机理 是静电，扩散， 惯性及拦截作用。 如棉花过滤器， 超细玻璃纤维纸， 金属烧结管等。
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4 法兰
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• 法兰连接是由一对法兰、密封垫片、螺栓、螺母、垫圈等零 件组成的一种可拆连接。法兰是法兰连接中的主要零件。
• 化工设备用的标准法兰有两类： 管法兰:用于管道的连接; 压力容器法兰（设备法兰）:设备筒体（或封头）的连接。
• 标准法兰的主要参数是公称通径（DN）和公称压力（PN）。
第五节 设备装配图
一、化工设备种类
化工设备种类很多，按照它们的结构特点，可分以下四种类型
1 容器 2 换热器 3 反应器 4 塔器
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2
二、化工设备的结构特点
1 壳体以回转形体为主 2 尺寸相差悬殊
3 有较多的开孔和管口 4 大量采用焊接结构
5 广泛采用标准化、通用化、系列化的零部件 6 (封头、法兰、接管、支座等)
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7 补强圈
［例］公称压力1.60 MPa，公称直径800 mm的榫槽密封面 平焊法兰的榫面，其标记为
法兰T 800-1.60 JB/T 4702－2000
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5 手孔与人孔
• 需进行内部清理或安装制造以及检查上有要求的容器，必 须开设手孔与人孔。手孔通常是在容器上接一短管并盖一 盲板构成 。
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6 视镜
• 用来观察设备内物料 及其反应情况，也可 以作为料面指示镜。
• 供观察用的视镜玻璃 夹紧在接缘和压紧环 之间，用双头螺柱连 接，构成视镜装置。
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视镜标记示例
［例］公称压力为0.6MPa，公称直径125mm的带颈衬里视镜标 记为 带颈衬里视镜 PN0.6，DN125，JB 596-64-3
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13
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鞍式支座
- 用于卧式容器的支座。
- 同一直径的鞍式支座分为A型(轻型)和B型(重型)两种，每 种类型又分为F型(固定式)和S型(滑动式)。
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鞍式支座标记示例
- 标准号 鞍座型号 公称直径-鞍座类型 ［例］公称直径DN1200，轻型，滑动式鞍式支座，其标记为 JB/T 4712-1992，鞍座A 1200-S
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9
耳式支座
用于支承固定在钢架、墙体或梁上的立式容器，支脚板 上有螺栓孔，用螺栓固定设备。
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耳式支座标记示例
- 标准号 支座型号 支座号 ［例］A型、带垫板，3号耳式支座，支座材料为Q235AF，标记为
- JB/T 4725 -1992，耳座A3 材料：Q235AF
垫板 筋板 可整理ppt 底板
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2 封头
• 封头与筒体可以直接焊接，形成不可拆卸的连接，也可以 分别焊上法兰，用螺栓、螺母锁紧，构成可拆卸的连接。
• 常见的封头形式有椭圆形、锥形及球冠形。
• 封头标记示例：
公称直径×厚度-封头材料 标准号
［例］公称直径5000 mm、厚度12 mm、材质为16MnR、以内 径为基准的椭圆形封头，标记为
［例1］公称通径1200 mm、公称压力0.6 MPa、突面板式平焊 钢制管法兰，材料为Q235A，其标记为
HG 20592 法兰 PL 1200－0.6 RF Q235A
（PL表示板式平焊法兰）
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压力容器法兰标记示例
• 法兰名称及代号-密封面型式代号 公称直径-公称压力/法 兰厚度-法兰总高度 标准号
整体法兰、承插焊法兰、螺纹法兰、环松套法兰、法兰盖、 衬里法兰盖等。
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法兰密封面型式
• 主要有突面（代号为RF）、凹（FM）凸（M）面、榫（T） 槽（G）面、全平面（FF）和环连接面（RJ）等。
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不同密封面型式的法兰
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管法兰标记示例
• 标准号 法兰 类型代号 公称通径-公称压力 密封面型式代 号 钢管壁厚 材料牌号
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• 孔盖需要经常开闭时，宜选 用快开式人、手孔结构。
• 右图是一种椭圆形快开人孔 的结构。
• 其主要特点是盖的一端有铰 链，可以自由回转启闭，还 采用了活节螺栓，为快速启 闭提供了方便。
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人、手 孔 标 记 示 例
• 名称 材料类别代号 （垫片（圈）代号） 公称直径-公称压力 标准号
பைடு நூலகம்
DN5000×12-16MnR JB/T4746-2002
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7
标准椭圆封头：Dg/2h1＝2 直边高度：h2 随壁厚而定， 一般有25、40、50mm等几种 《生物工程工厂设计概论》附录表15:
以内径为公称直径的椭圆形封头的尺寸、内表面积、容积
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3 支座
• 用来支承设备的重量和固定设备的位置。 • 一般分为立式设备支座、卧式设备支座两大类。 • 三种典型的标准化支座：耳式、支承式和鞍式支座。
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支承式支座
支承式支座多用于安装在距地坪或基准面较近的具有 椭圆式封头的立式容器。
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支承式支座标记示例
- 标准号 支座型号 支座号
［例］钢板焊制的3号支承式支座，支座材料和垫板 材料均为Q235AF，标记为 JB/T 4724 -1992，支座A3 材料：Q235AF/Q235AF
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三、化工设备常用零部件
1 筒体
2 封头
3 支座 4 法兰 5 手孔和人孔 6 视镜
7 补强圈 8 搅拌器
9 轴封
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1 筒体
筒体的主要尺寸是直径、高度(或长度)和壁厚。
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筒体标记示例：DN5000，δ10可，整理Hppt2000，GB/T 9019-2001 6
• 管法兰的公称通径应与所连接的管子直径（无缝钢管的公
称直径，通常相当于外径）相一致。
• 压力容器法兰的公称通径应与所连接的筒体（或封头）公 称直径（通常是指内径）相一致。
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管法兰
• 管法兰用于管道间以及设备上的接管与管道的连接。 • 管法兰按其与管子的连接方式分为平焊法兰、对焊法兰、
［例1］公称直径DN450 mm、采用2707耐酸、碱橡胶板垫片的碳素钢常压 人孔，其标记为
人孔（R·A-2707） 450 HG 21515-1995
［例2］公称压力PN0.6，公称尺寸450×350、采用石棉橡胶板垫片的椭圆 形回转盖人孔，其标记为
人孔（A·G） 450×350-0.6 HG 21526-1995