第一章 总论
1、发酵工程的含义：是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工业生产过程的一种新技术。
2、发酵工业生产流程：①原料预处理；②培养基配制；③发酵设备和培养基灭菌；④无菌空气的制备；⑤微生物菌种制备和扩大培养；⑥发酵；⑦发酵产品的分离和纯化。P3
第二章 发酵工业微生物菌种制备原理和技术
3、微生物菌种选育的方法：（1）自然选育；（2）诱变选育；（3）杂交育种；（4）原生质体融合。P23
4、菌种退化：通常是指在较长时间传代保藏后，菌株的一个或多个生理性状和形态特征逐渐减退或消失的现象。
5、复壮：使衰退的菌种重新恢复原来的优良特性，称为复壮。
6、种子制备的过程：①斜面培养基中活化；②扁瓶固体培养基中过摇瓶培养基中扩大培养，完成实验室种子制备；③一级种子罐，制备生产用种子；视情况确定扩大级数，完成生产车间种子制备；④种子转种至发酵罐。P34
7、种子扩大培养的方法：液体深层培养法，深层培养基本操作的三个控制点：①灭菌；②温度控制；③通气、搅拌。几种深层液体培养法：控制培养法、载体培养法、两步法、放大法、分配培养法、连续培养法、流加法。P37
8、初级代谢产物：微生物自身生长繁殖所必须的代谢产物，称为初级代谢产物，如氨基酸、核苷酸、多糖、维生素、有机酸、蛋白质、核酸等。
9、次级代谢产物：与微生物生长繁殖无明确关系，称为刺激代谢产物，如抗生素、生物碱、色素等。
10、培养基的配置原则：（1）选择适宜的营养物质；（2）营养物质浓度及配比合适；（3）选择合适的pH；（4）氧化还原点位的影响。
第三章 发酵工业原料及其处理
11、发酵培养基中的营养成分：碳源、氮源、无机盐、生长因子和水，有时还会有前体、促进剂和抑制剂等物质。
前体：指某些化合物加入到发酵培养基中，直接通过微生物的生物合成过程结合到产物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高。（如：在青霉素生产中加入玉米浆）
促进剂：那些既不是营养物又不是前体，但却能提高产量的添加剂。（如巴比妥盐能使利福霉素单位增加。）
抑制剂：抑制其它代谢途径向所需产物途径转化。（如亚硫酸氢纳是乙醇代谢的抑制剂，促使甘油形成）
12、淀粉水解糖的制备方法
（1）酸解法：以酸(无机酸或有机酸)为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。
优点：生产方便、设备简单、水解时间短，设备生产能力大
缺点：高温高压、酸性条件、过程复杂、副反应多、损失大
要求：淀粉颗粒不宜过大、大小要均匀，淀粉乳浓度也不宜过高。
（2）酶解法（双酶法）：利用专一性很强的淀粉酶和糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的工艺。 优点：酶反应条件温和，酶的作用专一性强，副反应少，可在较高的淀粉乳浓度下水解，
可用粗原料，糖液颜色浅，较纯净、无苦味、质量高。
缺点：酶解时间长、需要专门的设备，酶是蛋白质，易引起糖液过滤困难。
（3）酸酶结合水解法
a. 酸酶法：是酸先将淀粉水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解为葡萄糖的工艺 。 如玉米、小麦等谷物原料的淀粉，淀粉颗粒坚硬，所以液化采用酸法。 优点：酸液化速度快，糖化时可采用较高的淀粉乳浓度。
b. 酶酸法：是将淀粉乳先用 淀粉酶液化到一定的程度，然后用酸水解成葡萄糖。 如碎米淀粉，若用酸水解，往往水解不均匀，出糖率低。
优点：可采用粗原料淀粉，淀粉浓度较酸法高，生产易控制。时间短，淀粉水解副反应少。
13、灭菌的原理和方法：
消毒：杀死物体表面及内部一部分对人体有害的病原菌的营养体，而对被消毒的物体基本无害的措施，如对皮肤、水果、饮用水的消毒，啤酒、牛奶、果汁等消毒。
灭菌 ：杀死任何物体内外的一切微生物的方法，灭菌后的物体不再有可存活的微生物。 灭菌方法：干热灭菌法、湿热灭菌法、射线灭菌法、化学药品灭菌法、过滤除菌法等。
14、微生物的热死定律——对数残留定律
t = 1/k lnN0/Nt 或 t = 2.303/k lgN0/Nt
t—灭菌时间，min
N0—开始灭菌时原有活菌数（个）
Nt—经过t 时间灭菌后的残留菌数（个）
K—反应速率常数，min-1
15、连续灭菌的工艺流程：
（1）配料预热罐；
（2）连消塔；
（3）维持罐；
（4）冷却管。
第四章 无菌空气的制备
16、空气除菌常用方法：介质过滤除菌法，介质过滤除菌法是让含菌空气通过过滤介质，以阻截空气中所含微生物，而取得无菌空气的方法。通过过滤除菌处理的空气可达到无菌，并有足够的压力和适宜的温度以供好养微生物培养过程之用。
17、空气预处理的目的：（1）提高压缩前空气的洁净度；（2）去除压缩后空气中所带的油和水。
18、空气过滤除菌的工艺过程：吸入空气→前过滤→空气压缩机→压缩空气冷却至适当温度→分离出去油和水→加热至适当温度，相对湿度为50%~60%→空气过滤器→无菌空气
第五章 氧的供需与传递
19、双模理论：氧气的溶解过程是一个由气相进入液相的过程，为实现这一过程，氧气需要跨过由气-液界面构成的屏障，在界面的一侧有气膜，另一侧为液膜，氧的溶解需要经过这两层膜才能实现。因此，根据这一模型建立起来的气体溶解理论称为双膜理论。
20、溶氧传递系数的测定方法——亚硫酸盐氧化法：（原理）
反应原理：
1）Cu2+作催化剂，溶解在水中O2能立即氧化SO3-2，使之成为SO4-2。（氧分子一经溶入液相，立即就被还原掉，即CL趋近于0）
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2）剩余的Na2SO3与过量的碘作用
3）再用标定的Na2S2O3滴定剩余的碘
21、氧传递系数：
第六章 微生物发酵机理
22、代谢控制发酵：人为地改变微生物的代谢调控机制，使有用中间代谢产物过量积累。
23、酵母菌的酒精发酵
第八章 发酵设备与反应器
24、生物反应器：是利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统。
25、密闭厌氧式发酵罐的一般结构：
要求：能封闭，能承受一定压力，有冷却设备，罐内尽量减少装置，消灭死角，便于清洗灭菌。酒精等都属于嫌气发酵产物，其发酵罐因不需要通入无菌空气，因此在设备放大、制造和操作时，都比好氧发酵设备简单得多。
露天式锥底发酵罐：圆筒体锥底立式发酵罐(简称锥形罐)，已广泛用于发酵啤酒生产。 设备外形特点：一般置于室外，罐体圆柱形，罐顶椭圆封头，锥形体底。锥底角取排出角为73~75˚，对于贮酒罐，常取锥角为120~150 ˚
筒体直径(D)和筒体高度(H)是主要特性参数。单酿罐一般是D：H＝1：1~2。对两罐法的发酵罐D：H＝1：3~4，对两罐法的贮酒罐D：H＝1：1~2，也有采用直径为3~4m的卧式圆简体罐作贮酒罐。增加H有利于加速发酵，降低H有利于啤酒的自然澄清。
罐材料：大型C.C.T均采用碳钢加涂料或不锈钢两种材料制成。啤酒是酸性液体，能造成铁的电化学腐蚀，啤酒发酵时产生的H2S、SO2对铁材料会造成氧化还原腐蚀。
冷却：先进的C.C.T均采用换热片式一次性冷媒直接蒸发式换热，一次性冷媒(如氨蒸发温度为 -3~-4℃)蒸发后的压力在1.0MPa~1.2 MPa，也就是说换热片需耐高压。发酵罐或单酿罐内的冷却装置一般分成三段，上段距发酵液面15cm向下排列，中段在筒体的下部距支撑裙座15cm向上排列，锥底段尽可能接近排酵母口，向上排列。
隔热层和防护层：绝热层材料应具有：导热系数低、体积质量低、吸水小、不易燃等特性 啤酒C.C.T绝热层常用如下材料：聚酰氨树脂和自熄式聚苯乙烯泡沫塑料。外防护层一般采用0.7~1.5mm厚的合金铝板或0.5~0.7mm的不锈钢板，特别是瓦楞型板更受欢迎。
CIP清洗系统：啤酒发酵罐的容量正在逐步增大，这类发酵罐大部分安装在室外，原来的清洗方法已不适用，必须采用自动化的喷洗装置。采用较多的是CIP清洗系统，所谓CIP系统，是clean in place的简称，意即内部清洗系统。
缺点：由于罐体比较高，酵母沉降层厚度大，酵母泥使用代数一般比传统低(只能使用5~6代)贮酒时，澄清比较困难(特别在使用非凝聚性酵母)，过滤必须强化。
若采用单酿发酵，罐壁温度和罐中心温度一致，一般要5~7d以上，短期贮酒不能保证温度一致。
优点：发酵快速，易于沉淀收集酵母，减少啤酒及苦味物质的损失，改善泡沫稳定性。
26、好氧发酵罐——机械搅拌型发酵罐：
（1） 罐体
型式：圆柱体、椭圆形或碟形封头焊接而成
容积：实验室0 .5-50L，中试罐200-500L，生产上0.5m3-600m3.
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材质：实验室为玻璃钢和不锈钢；工厂为不锈钢与碳钢
受压容器：通常灭菌的压力0.25MPa
（2） 搅拌装置
作用：打碎气泡，使氧溶解于发酵液中；增加接触界面；延长气液接触时间；有利于传质传热 。搅拌器有轴向式（桨叶式、螺旋桨式）和径向式（涡轮式）两种。
（3） 挡板：通常挡板宽度取（0.1-0.12）D，装设4-6块即可满足全挡板条件（所谓“全挡板条件”是指在一定转速下再增加挡板或其它附件而搅拌功率仍保持不变，漩涡基本消失。 作用：防止液面中心产生漩涡，改变液流的方向，促使液体激烈翻动，增加溶解氧
（4） 轴封
作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄露和污染杂菌。
安装：旋转轴与设备之间
（5） 传热装置
作用：实消时预热和冷却，发酵过程中的冷却和加热
型式：夹套、竖式蛇管、列管，5M3以下发酵罐一般采用夹套冷却，大型发酵罐一般采用蛇管或列管，易腐蚀或磨损穿孔。
（6） 通气部分
作用：吹入无菌空气，使空气均匀分布
形式：单管及环形管等，常用的为单管式，管口对正罐底中央，装于最低一挡搅拌器下面，管口与罐底的距离约40mm，气速20m/s
（7） 消泡装置
作用：打碎泡沫，防止逃逸
长度：约为罐径的0．65倍。
安装在发酵罐内转动轴的上部或安装在发酵罐排气系统上，可将泡沫打破或将泡沫破碎分离成液态和气态两相的装置，最简单实用的是耙式消泡器。
（8） 进出料口
进料口，补料口，罐顶；出料口，罐底。
（9） 测量控制系统：传感器
（10） 附属系统：视镜、取样管等
27、发酵热：发酵过程中产生的热量称为“发酵热”。可由下面的热量平衡方程进行计算： Q = Q1+Q2-Q3-Q4
式中，Q——发酵热；Q1——生物体生命活动产生的热量；Q2——机械搅拌热，搅拌器搅拌液体的机械能转变成的热能；Q3——发酵过程的通风带出的水蒸气蒸发和空气温度上升所需的热量；Q4——发酵罐外壁由于与环境的温差而引起的热量损失。
28、气升式发酵罐原理：把无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进发酵液中，通过气液混合物的湍流作用而使空气泡分割细碎，同时，形成的气液混合物含由于气量多的发酵液密度降低上升，含气量少的发酵液下沉，形成循环流动，实现混合与溶氧传质。
气升式反应器与机械搅拌通风反应器的不同在于无机械搅拌
特点：反应溶液分布均匀，较高的溶氧速率和溶氧效率，剪切力小，对生物细胞损伤小，传热良好，结构简单，易于加工制造。
29、发酵罐的放大：就是使大型发酵罐的性能与小型发酵罐接近，使大型发酵罐与小型发酵罐的生产效率相似。
第九章 发酵过程工艺控制
30、温度。。。。。。
31、泡沫对发酵的影响和消除：
32、补料的原则：补料的原则在于控制微生物的中间代谢，使之向着利于产物积累的方向发展。
第十章 发酵染菌及其防治
33、发酵染菌：是指在发酵培养过程中侵入了有碍生产的其他微生物。
34、染菌污染的途径和防止染菌
第十一章 发酵工程下游技术发展及发酵液的预处理
35、发酵工程下游技术一般工艺过程：
①发酵液或培养液的预处理与固液分离（或称不溶物的去除）；
②初步分离在（或称产物的提取）；