《发酵动力学》PPT课件

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1、发酵工程http://211.84.144.22/jing/C76/zcr-1.htm南阳师范学院生命科学与技术学院新能源国家高技术产业基地企业-南阳天冠集团第一章发酵工程总论第二章发酵设备第三章发酵工业原料及其处理第四章发酵工业灭菌第五章发酵菌种的制备第六章发酵工业放大第七章微生物发酵机制第八章发酵动力学第九章发酵过程工艺控制第十章发酵染菌及防治第十一章发酵工业废物、废水处理和资源化技术第十二章展望发酵工程发酵工程知识点复习1.糖酵解（EMP）途径有何意义和特点？2.糖酵解EMP途径三个关键酶?3.简述糖酵解EMP途径的三个阶段。4.

2、抗生素产生菌的主要代谢途径有哪几种方式？5.简述抗生素产生菌的代谢调节机制。第八章发酵动力学1.发酵过程动力学描述和分类2.微生物反应过程中的质量和能量平衡3.微生物发酵动力学发酵工程生物反应分为两类发酵动力学发酵工程1)是使底物在酶(包括游离酶和固定化酶)的作用下进行反应，如淀粉的液化、异构糖的生产、无侧链青霉素(6–APA)的制造等。2)是通过细胞的培养，利用细胞产生的酶系统，把培养基中的物质通过复杂的生物化学反应转化成新的细胞及其代谢产物。发酵动力学研究内容生物反应动力学研究生物反应的规律。重点研究细胞反应动力学，即微生物发酵过程

3、中菌体生长、基质消耗、产物生成的动态平衡及其内在规律。发酵工程研究意义:发酵动力学发酵工程1.最佳发酵生产工艺条件的控制。2.设计合理的发酵过程，也必须以发酵动力学模型作为依据。3.为工厂的试验比拟放大，为分批发酵过渡到连续发酵提供理论依据。1发酵过程的反应描述及速度概念XS（底物）─→X（菌体）＋P（产物）发酵研究的内容：发酵过程反应的描述菌种的来源——找到一个好的菌种发酵过程的工艺控制——最大限度发挥菌种的潜力1.1菌体生长速率P178发酵过程动力学描述采用群体生物量的变化来表示。在液体培养基中的群体生长，其生长速率即单位体积(或面

4、积)、单位时间里微生物群体生长的菌体量。在表面上的群体生长，其生长速率以单位表面积来表示。菌体量一般指其干重。发酵工程比生长速率是菌体浓度除菌体的生长速率和菌体浓度除菌体的繁殖速率。在平衡条件下，比生长速率μ的定义式为：1dc(X)或dc(X)式中，t—时间，h；Vx—菌体生长速率，g／(L·h)菌体生长速率Vx与微生物的浓度c(X)成正比。比生长速率μ除受细胞自身遗传信息支配外，还受环境因素的影响。c(X)dtμ=dtVX==μc(X)1.1菌体生长速率发酵工程典型微生物的生长速度OrganismGrowthrateU(h-1)Dou

5、bloingtime(h)E.coli20.35Yeast0.32.3发酵工程1.2基质消耗速率以菌体得率系数为媒介，可确定基质消耗速率与菌体生长速率的关系。基质的消耗速率Vs可表示为：Vs＝Vx／Ｙx/s式中，Ｙx／s一菌体得率系数又称细胞得率系数，g/moL。基质的消耗速率常以单位菌体表示，称为基质的比消耗速率，以υ表示。υ＝Vsc(X)单位时间内单位菌体消耗基质或形成产物（菌体）的量称为比速，是生物反应中用于描述反应速度的常用概念。1.3代谢产物的生成速率代谢产物有分泌于培养液中的，也有保留在细胞内的，因此讨论生成速率的数学模式有

6、必要区分这两种情况。与生长速率和基质消耗速率相同，当以体积为基准时，称为代谢产物的生成速率，记为VP；当以单位质量为基准时，称为产物的比生成速率，记为Q，相关式为：Q＝Vp/c(X)c(X)c(P)c(S)ttt各比速率是分批发酵过程时间t的函数，与对数生长期相一致，即：比生长速率、产物生成速率及基质比消耗速率μ=1/c（X）×dc（X）/dt=Dlnc（X）/dt图1菌体生长拟合曲线图2产物形成拟合曲线图3底物消耗拟合曲线dX/dt=0.147(1–X/22.6)XdP/dt=0.0888X+0.0052dX/dt-dS/dt=0.0

7、052dX/dt+17.94dP/dt返回请点我呀宋文军等.L2色氨酸产生菌分批发酵动力学模型.无锡轻工大学学报,2002,21(4)2发酵反应动力学的研究内容研究反应速度及其影响因素并建立反应速度与影响因素的关联反应动力学模型反应器特性+反应器的操作模型操作条件与反应结果的关系，定量地控制反应过程返回请点我呀已建立动力学模型的类型机制模型：根据反应机制建立几乎没有现象模型（经验模型）：目前大多数模型能定量地描述发酵过程http://211.84.144.22/jing/C76/zcr-1.htm能反映主要因素的影响3微生物生长动力学的

8、基本概念3.1微生物在一个密闭系统中的生长情况时间菌体浓度延迟期指数生长期减速期静止期衰亡期延迟期：指数生长期:倍增时间：td减速期:静止期：;衰亡期:3.2、微生物的生长动力学、Monod方程微生物的生长