细胞(cell) 酶 (enzyme) 除菌 检测 空气 控制 生物催化剂 热能(heat) (biocatalyst) (bioreactor) 产品(product) 生物反应器 提取 副产品(by product) (raw material) (extract) 残渣(lee/residue) 原材料 底物 (substrate) 灭菌 (sterilizing) 营养物 (nutrient) 经加工的 培养基(medium) 原材料(processed material) 一般生物反应过程示意图
细胞(cell) 酶 (enzyme) 除菌 检测 空气 控制 生物催化剂 热能(heat) (biocatalyst) (bioreactor) 产品(product) 生物反应器 提取 副产品(by product) (raw material) (extract) 残渣(lee/residue) 原材料 底物 (substrate) 灭菌 (sterilizing) 营养物 (nutrient) 经加工的 培养基(medium) 原材料(processed material) 一般生物反应过程示意图
一般生物反应过程可分为四个部分： １ 发酵原料的预处理： 发酵原料是很丰富的，如薯类、谷类等，但许多工业 微生物都不能直接利用这些发酵原料，通常需要将它们进 行粉碎、蒸煮、水解成葡萄糖以供给微生物利用。还可以 利用废糖蜜、工农业的下脚料。 ２ 发酵过程的准备： 发酵前必须进行种子制备与无菌消毒。无菌消毒是种 子制备与发酵的必要条件，一般在发酵前将发酵原料装入 发酵罐中，通入98千帕的蒸汽高温灭菌，冷却后，在无菌 条件下接入菌种。在发酵过程中要绝对保证无杂菌的污染 ，即没有目标微生物以外的微生物存在，这是发酵成功与 否的关键，对于好氧性发酵，还需要通入无菌空气
一般生物反应过程可分为四个部分： １ 发酵原料的预处理： 发酵原料是很丰富的，如薯类、谷类等，但许多工业 微生物都不能直接利用这些发酵原料，通常需要将它们进 行粉碎、蒸煮、水解成葡萄糖以供给微生物利用。还可以 利用废糖蜜、工农业的下脚料。 ２ 发酵过程的准备： 发酵前必须进行种子制备与无菌消毒。无菌消毒是种 子制备与发酵的必要条件，一般在发酵前将发酵原料装入 发酵罐中，通入98千帕的蒸汽高温灭菌，冷却后，在无菌 条件下接入菌种。在发酵过程中要绝对保证无杂菌的污染 ，即没有目标微生物以外的微生物存在，这是发酵成功与 否的关键，对于好氧性发酵，还需要通入无菌空气
３ 生物反应器及反应条件的选择： 由于使用的微生物不同，其代谢规律不一样，因而有厌氧 发酵和好氧发酵两种方法。厌氧发酵亦称静置发酵，如酒精 (alcohol)、啤酒(beer)、丙酮(acetone)丁醇(butanol)及乳酸(lactic acid)等均为厌氧发酵产品，其发酵设备不需供氧，所以设备和 工艺都较好氧发酵简单。好氧发酵，顾名思义，就是微生物发 酵过程中需要消耗大量的氧气，以供代谢需要。味精、赤霉素 、土霉素等的生产都属此类。 ４ 产品的分离与纯化（下游技术) 分离与纯化是从发酵液中制取符合质量指标的制品。 首先 ，将发酵液进行过滤、离心以除去固体杂质，然后采用吸附法 、溶煤萃取法、离子交换法、沉淀法或蒸馏法等，对发酵液中 的产品进行进一步的提炼，以得到符合要求的目标产品
３ 生物反应器及反应条件的选择： 由于使用的微生物不同，其代谢规律不一样，因而有厌氧 发酵和好氧发酵两种方法。厌氧发酵亦称静置发酵，如酒精 (alcohol)、啤酒(beer)、丙酮(acetone)丁醇(butanol)及乳酸(lactic acid)等均为厌氧发酵产品，其发酵设备不需供氧，所以设备和 工艺都较好氧发酵简单。好氧发酵，顾名思义，就是微生物发 酵过程中需要消耗大量的氧气，以供代谢需要。味精、赤霉素 、土霉素等的生产都属此类。 ４ 产品的分离与纯化（下游技术) 分离与纯化是从发酵液中制取符合质量指标的制品。 首先 ，将发酵液进行过滤、离心以除去固体杂质，然后采用吸附法 、溶煤萃取法、离子交换法、沉淀法或蒸馏法等，对发酵液中 的产品进行进一步的提炼，以得到符合要求的目标产品
生物反应过程的特点: 1. 原料以碳水化合物为主，不含有毒物质，并加入少量 有机和无机氮源。 2. 生物反应过程是以生命体的自动调节方式进行的，多 个反应象一个反应一样，在单一设备中进行。 3. 能容易进行复杂的高分子化合物的生产，如酶、光学 活性体。 4.生产过程通常在常温下进行，操作温和，不考虑防爆 问题，可能使一种设备有多种用途。 5. 能够高度选择性的进行复杂化合物在特定部位的反应， 如氧化、还原、官能团的导入等。 6. 生产产品的生物体本身也是产物，富含维生素、蛋白 质、酶等；除特殊情况外，培养液一般不会对人和动物 造成危害。 7. 生产过程中需要注意防止杂菌以及噬菌体的污染
生物反应过程的特点: 1. 原料以碳水化合物为主，不含有毒物质，并加入少量 有机和无机氮源。 2. 生物反应过程是以生命体的自动调节方式进行的，多 个反应象一个反应一样，在单一设备中进行。 3. 能容易进行复杂的高分子化合物的生产，如酶、光学 活性体。 4.生产过程通常在常温下进行，操作温和，不考虑防爆 问题，可能使一种设备有多种用途。 5. 能够高度选择性的进行复杂化合物在特定部位的反应， 如氧化、还原、官能团的导入等。 6. 生产产品的生物体本身也是产物，富含维生素、蛋白 质、酶等；除特殊情况外，培养液一般不会对人和动物 造成危害。 7. 生产过程中需要注意防止杂菌以及噬菌体的污染
培养基原料 培养基配制 培养基灭菌 储备菌种 摇瓶（种子培养） 种子罐培养 发酵罐培养 空气 空气处理系统 无菌空气 (胞内产品)细胞等固型物 固液分离 培养液 (胞外产品)无细胞清液 产品抽提 产品精制 产品包装 典型发酵过程示意图
培养基原料 培养基配制 培养基灭菌 储备菌种 摇瓶（种子培养） 种子罐培养 发酵罐培养 空气 空气处理系统 无菌空气 (胞内产品)细胞等固型物 固液分离 培养液 (胞外产品)无细胞清液 产品抽提 产品精制 产品包装 典型发酵过程示意图