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生物發酵工程是生物工程的一個重要組成部分,微生物利用碳水化合物發酵生產各種工業溶劑和化工原料。乙醇、丙酮-丁醇、丁醇-異丙醇、丙酮-乙醇、2,3-丁二醇和甘油發酵是微生物進行溶劑發酵的幾種形式
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更新時間:2020-05-04 16:27:05瀏覽次數:322
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生物發酵工程是生物工程的一個重要組成部分,微生物利用碳水化合物發酵生產各種工業溶劑和化工原料。乙醇、丙酮-丁醇、丁醇-異丙醇、丙酮-乙醇、2,3-丁二醇和甘油發酵是微生物進行溶劑發酵的幾種形式
從廣義上講,發酵工程由三部分組成:是上游工程,中游工程和下游工程。其中上游工程包括優良種株的選育,適發酵條件(pH、溫度、溶氧和營養組成)的確定,營養物的準備等。中游工程主要指在適發酵條件下,發酵罐中大量培養細胞和生產代謝產物的工藝技術。這里要有嚴格的無菌生長環境,包括發酵開始前采用高溫高壓對發酵原料和發酵罐以及各種連接管道進行滅菌的技術;在發酵過程中不斷向發酵罐中通入干燥無菌空氣的空氣過濾技術;在發酵過程中根據細胞生長要求控制加料速度的計算機控制技術;還有種子培養和生產培養的不同的工藝技術。此外,根據不同的需要,發酵工藝上還分類批量發酵:即一次投料發酵;流加批量發酵:即在一次投料發酵的基礎上,流加一定量的營養,使細胞進一步的生長,或得到更多的代謝產物;連續發酵:不斷地流加營養,并不斷地取出發酵液。在進行任何大規模工業發酵前,必須在實驗室規模的小發酵罐進行大量的實驗,得到產物形成的動力學模型,并根據這個模型設計中試的發酵要求,后從中試數據再設計更大規模生產的動力學模型。由于生物反應的復雜性,在從實驗室到中試,從中試到大規模生產過程中會出現許多問題,這就是發酵工程工藝放大問題。下游工程指從發酵液中分離和純化產品的技術:包括固液分離技術(離心分離,過濾分離,沉淀分離等工藝),細胞破壁技術(超聲、高壓剪切、滲透壓、表面活性劑和溶壁酶等),蛋白質純化技術(沉淀法、色譜分離法和超濾法等),后還有產品的包裝處理技術(真空干燥和冰凍干事燥等)。