发酵工程及其在食品工业中的应用.ppt

第四章
发酵工程与食品产业
第五章
发酵工程及其在食品工业中的应用
发酵一词的来源
“发酵”(Fermentation)一词是拉丁语“沸腾”(fervere)的派生词,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。
第一部分发酵工程概述
狭义“发酵”的定义
在生物化学上发酵:指微生物在无氧条件下,分解各种有机物质产生能量的一种方式。
如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出二氧化碳。同时获得能量,***酸被还原为乳酸而获得能量等等。
广义“发酵”的定义
工业上所称的发酵:泛指利用微生物细胞制造某些产品或净化环境的过程,它包括厌氧培养的生产过程,如酒精、***、丁醇、乳酸等,以及通气(有氧)培养的生产过程,如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。
产品既有细胞代谢产物,也包括菌体细胞、酶等。
发酵工程的概念:指采用现代工程技术手段,利用微生物的某些特定功能,为人类生产有用的产品,或直接把微生物应用于生产过程的一种新技术。又称为微生物工程。
发酵工程技术主要包括提供生产菌种的菌种技术,实现低成本、大规模产品生产的发酵技术和最终获得合格产品的分离纯化技术。
典型的发酵过程示意图
二、发酵工程的特点
1、发酵过程一般都是在常温常压下进行的生物化学反应,反应安全,要求条件比较简单。
2、发酵所用的原料简单粗放。
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。微生物因不同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。基于这一特性,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。
发酵工程的内容
主要内容:
生产菌种的选育
发酵条件的优化与控制
反应器的设计
产物的分离、提取与精致等
发酵工程的内容随着科学技术的发展而不断扩大和充实, 不仅包括菌体生产和代谢产物的发酵生产, 还包括微生物机能的利用。
①发酵过程以生命体的自动调节方式进行,数十个反应过程能够在发酵设备中一次完成;
②在常温常压下进行,条件温和,能耗少,设备较简单;
③原料通常以糖蜜、淀粉等碳水化合物为主,可以是农副产品、工业废水或可再生资源,微生物本身能有选择地摄取所需物质;
发酵工程的特点
④容易生产复杂的高分子化合物(酶、核苷酸),能高度选择地在复杂化合物的特定部位进行氧化、还原、官能团引入或去除等反应;
⑤富含维生素、蛋白质、酶等有用物质,除特殊情况外,发酵液一般对生物体无害。
⑥发酵过程中需要防止杂菌污染,大多情况下设备需要进行严格的冲洗、灭菌,空气需要过滤等。
发酵工程的特点