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发酵工艺与设备 食品与生物工程学院 教师：黄达明 张志才 Email: damingh@163.com (黄) zhangzhicai2001@(张) Tel黄张） 前言 学 时： 45 + 15 （其中：讲课学时：45 实验学时：15） 先修课程：生物化学、微生物学、化工原理、生物工艺学等 适用专业：微生物与生化药学、生物制药、生物工程、 生物技术等 教 材：发酵工程设备，粱世中，中国轻工业出版社，2002年第一版 本课程的内容和任务： 《生物工程设备》是生物制药、生物技术等专业的专业基础课。 该课程是在学习完《生物化学》、《微生物学》、《化工原理》等课程后开设的一门专业基础课。通过《生物工程设备》的学习，将技术基础课和专业课与发酵工艺与设备的操作原理结合起来，了解发酵工艺及设备要求的共性及特性，并且熟悉发酵的工艺流程及常用设备，为今后从事生物制药等相关科研和生产打下良好的基础。 此外，生物工程设备的最基本问题是发酵工艺的学习和对发酵常用设备的认知，通过本课程的学习，对上述过程工程问题与生物学基础有较深入的认识，对有关交叉学科的前沿技术在发酵工程中的应用有一定的了解。 教学安排 参考教材 高孔荣主编，《发酵设备》，中国轻工业出版社，1991年10月第一版 王树青、元英进编著，《生化过程自动化技术》，化学工业出版社，1999年第一版。 黎润钟主编，《发酵工厂设备》，中国轻工业出版社，1991年9月第一版 第一章 绪 论 第一节 发酵工业历史、现状及发展方向 第二节 发酵工业的基本概念 第三节 发酵过程的组成部分及设备 第四节 发酵工业的应用 第一节 发酵工业的历史和现状 一、自然发酵阶段（人类出现到19世纪中期） 二、发酵工程早期阶段（19世纪50年代到20世纪40年代） 三、液态发酵阶段——通气搅拌发酵设备（20世纪40年代末到70年代末） 四、菌种选育、发酵过程的中间控制 五、生物技术建立及对生物工程的影响 一、自然发酵 1、酒精饮料 远古时的原始人类靠捅杀兽类为生。在他们发现了吃剩并经过贮存后的兽肉比鲜肉的口味更好，以及发现了过熟的或开始有些腐烂的果子发出醉人的香味后，就逐渐掌握了制作“风肉”以及“果洒”、‘‘酸奶”等食物和饮料的技术。 古埃及人民在公九前40世纪已用经发酵的面团制作面包，公元前20世纪时亦已掌握了用裸麦制作“啤酒”的技巧。 公元前25世纪古巴尔干人开始制作酸奶 中国在4000年以前开始用黏高粱造酒。 一、自然发酵 2、醋的生产 原先是在浅层容器中进行，或是在未充满啤酒的木桶中，将残留的酒经缓慢氧化而生产醋，并散发出一种天然香味 3、酱、酱油 、泡菜、奶酒、干酪等的制作以及面团发酵，粪便和秸秆的沤制 用大豆制造酱也约有4000午的历史； 约在3000多年前的商代后期．人们发现发了霉的豆腐可以治外伤； 在约3500年前的商代，就开始了用人畜的粪便和以桔梗、杂草沤制堆肥； 二、发酵工程早期阶段 1667年荷兰人列文霍克（Antony Van leowen hoek）首先发明了显微镜，认识到微生物的存在； 1850～1880年，巴斯德（Louis Pasteur）通过试验发现了发酵原理，认识到酒精发酵是由活的酵母引起的，发酵是由微生物的活动引起的； 1897年，德国的毕希纳进一步发现磨碎了的酵母仍然能使糖变成酒精，并将此具有发酵能力的物质成为酶（酵素）——揭示了发酵的本质，1907年获得诺贝尔化学奖 二、发酵工程早期阶段 19世纪末，德国和法国开始用微生物处理污水。 1913年德国的Michaelis L.提出了酶反应动力学方程。 这一时期主要产品特点为初级代谢产物（primary metabolites）:主要是与生长有关的如核酸、蛋白质、氨基酸、蛋白质，以及与能量代谢有关的副产物，诸如乙醇、丙酮、丁醇等。 二、发酵工程早期阶段 有机溶剂：乙醇、丙醇、丁酮 有机酸：葡萄糖酸、乳酸、柠檬酸、乙 酸 多元醇：甘油（丙三醇） 酶制品：淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、果胶酶、凝乳酶和纤维素酶 疫苗： 液态发酵阶段——通气搅拌发酵设备 1928年由 Fleming发现青霉素，1945年获得诺贝尔生理医学奖 1941年美国和英国合作对青霉素进行生产研究 40u/ml（表面培养：1升扁瓶或锥形瓶） 200u/ml （深层发酵培养：5m3 ，1943） ①、由于实验工厂的崛起，使发酵工业得到进一步的发展，它可以在半生产规模中试验新技术。 ②、大规模回收青霉素的萃取过程，