学年第二学期期末考试《发酵工程》整理版

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1、2009-2010学年第二学期期末考试《发酵工程》整理版第1页第1页过滤除菌法：采用定期灭菌的干燥介质来阻截流过空气中所包含的微生物，从而获得无菌空气的除菌方法。常用的过滤介质：棉花、玻璃纤维、活性炭、超细玻璃纤维纸、石棉滤板。第七章发酵过程的工艺控制临界氧浓度：指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。氧饱和度：发酵液中氧的浓度/临界溶氧溶度。饱和溶氧浓度：在一定温度和压力下，空气中的氧在水中的溶解度。(mol/m3)如何调节摇瓶发酵的供氧水平（影响摇瓶kla的因素）？摇瓶机往复，频率80-120分/次，振幅8cm。旋转，偏心距转速250rpm。

2、装液量，一般取1/10体积左右。影响发酵罐供氧因素搅拌：搅拌功率增大对氧的利用效果明显，但过于激烈的搅拌，产生很大的剪切力，可能对细胞造成损伤。且增加传热的负担。空气流量：一定限度内，Kla随着空气流量的增加而增加。培养液性质（密度、黏度、表面张力、扩散系数等）微生物生长的影响：细胞浓度增加，Kla值逐渐变小温度的影响：温度降低可得到较高的氧溶解度。发酵液中的体积氧传递方程：OTR=KLα(C*–CL）以单位体积的液体中所具有的氧的传递面积为a(m2/m3)，OTR单位体积培养液中的氧传递速率，KLα以氧浓度为推动力的容积氧传递系数，反映了设

3、备的供氧能力，C*与气相氧平衡时液相氧浓度（mol/m3），CL：液相溶解氧浓度。如何调节通气搅拌发酵罐的供氧水平发酵初期较大的通风和搅拌而产生过大的剪切力，对菌体的生长会产生不利的影响，所以发酵初期采用小通风，停搅拌，但是通气增大的时间一定要把握好。CO2浓度对发酵的影响溶解在发酵液中的CO2对氨基酸、抗生素微生物的发酵具有刺激和抑制作用，大多数微生物适应低浓度的CO2（0.02%—0.04%V/V）。CO2浓度的控制1.发酵过程通过通气量的控制，可以调节CO2浓度的大小，通气量大搅拌速度快CO2浓度就会减小。2.通过控制罐压来调节CO2浓

4、度：罐压升高发酵液中CO2浓度增加，罐压降低CO2浓度随着下降。3.CO2浓度的产生与补料有密切的关系，如：青霉素发酵中，补料可增加发酵液中的CO2的含量和降低发酵液的pH。泡沫对发酵的影响1.占据大量空间，降低生产能力。2.引起原料流失，造成浪费。3.气泡中充满的二氧化碳不能与空气中氧进行交换，影响到菌的呼吸。4.泡沫增多而引起逃液，在排气管中粘上培养基容易长菌。泡沫的控制1.机械消泡法：在搅拌上部安装消泡桨。机械消泡节省原料，减少培养液性质的变化，对提炼无副作用。但消泡的效果不如化学方法消泡。2.消泡剂消泡：发酵工业常用的消泡剂包括天然油

5、脂类、聚醚类、高级醇类、硅树脂类。温度对发酵的影响1.温度影响反应速率：发酵过程，酶反应有一个最适温度：μ=Ae-E/RT。2.温度对微生物细胞生长的影响：在适合微生物生长的范围内，温度高微生物生长速度快、呼吸强，酶失活速度快，菌体提前衰老。温度低，发酵周期延长，影响设备的利用率。微生物的共同特点是：对低温的适应力要强于对高温的适应力。3.温度对产物形成的影响：如，柠檬酸生产，黑曲霉的生长最适温度33℃~37℃，积累酸的最适温度为32℃，若温度高于32℃，菌体生长快，产酸降低。4.温度影响发酵方向：如，四环素产生菌金色链霉菌同时产生金霉素和四

6、环素，当温度低于300C时，这种菌合成金霉素能力较强；温度达到350C时，金霉素的合成几乎停止，只产生四环素。5.温度还影响氧在基质中的溶解度，从而影响菌对某些基质的分解吸收。引起发酵过程温度变化的因素Q发酵＝Q生物＋Q搅拌－Q蒸发－Q辐射发酵热是发酵过程中释放出来的净热量，发酵热是引起发酵过程温度变化的原因。生物热的大小与哪些因素有关？1.生物热与发酵类型有关：微生物进行有氧呼吸产生的热比厌氧发酵产生的热多一摩尔。2.生物热的产生具有强烈的时间性：培养初期，菌体处于适应期，菌数少，呼吸作用缓慢，产生热量较少。对数生长期时，菌体繁殖迅速，呼吸

7、作用激烈，产生的热量多。培养后期，菌体已基本上停止繁殖，产生热量不多。pH值对发酵的影响1.pH影响酶的活性。2.pH影响微生物细胞膜所带电荷，从而改变细胞膜的透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢物的排泄。3.pH值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离，从而影响微生物对这些物质的利用4.pH值影响代谢方向。5.pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响。pH对菌体生长影响比产物合成影响小。pH值的控制1.调节好基础料的pH(特别注意C/N)。2.在基础料中加入维持pH的物质，如CaCO3，或具有缓冲能力的试剂，如磷酸缓冲液等。3.通过补料调节p

8、H，在发酵过程中根据糖氮消耗需要进行补料。4.发酵的不同阶段控制不同的pH值。第5页发酵过程中pH是不断变化的1.糖代谢，特别是快速利用的糖，使pH下降。糖缺乏，p