发酵过程中工艺参数的检测和控制

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1、第七章发酵过程中工艺参数的检测和控制发酵涉及到微生物学、生物化学及发酵工艺学知识。要想获得高产，对生产菌的生活规律要充分了解。除了生产经验外，还需要科学的检测手段。第一节工业发酵的重要类型第二节发酵过程的主要控制参数第三节菌体及基质浓度对发酵的影响及控制第四节溶氧的浓度对发酵的影响及控制第五节pH对发酵的影响及控制第七章发酵工艺控制第六节温度对发酵的影响及控制第七节二氧化碳对发酵的影响及控制第八节补料及泡沫对发酵的影响及控制第九节工业发酵染菌的防治第十节发酵终点的判断第一节工业发酵的主要类型一、按投料方式分微生物培养有三种方式，分批、连续培养和分批补料。二、按菌体生长与产物形

2、成关系分微生物发酵过程中的动力学类型类型I、类型II、类型III第一节工业发酵的主要类型㈠分批发酵法(batchfermentation)分批发酵又称分批培养，发酵工业中常见的分批发酵方法是采用单罐深层分批发酵法。每一个分批发酵过程都经历接种、生长繁殖、菌体衰老进而结束发酵，最终提取出产物。第一节工业发酵的主要类型（二）连续发酵法(continuousfermentation)在发酵罐中一方面以一定速度连续不断地流加新鲜液体培养基，另一方面又以同样的速度连续不断地将发酵液排出，使发酵罐中的菌体进行连续生长和发酵。Flash1第一节工业发酵的主要类型（三）补料分批发酵法(fed

3、-batchfermentation)补料分批发酵又称半连续发酵，是指在分批发酵过程中，间歇或连续地补加新鲜培养基的培养方法。与传统分批发酵相比，其优点在于使发酵系统中维持很低的基质浓度。☆第一节工业发酵的主要类型二、按菌体生长与产物形成关系分微生物发酵过程中的动力学类型类型I、类型II、类型III微生物发酵过程中的动力学类型比速率：是1克细胞每小时形成产物的克数或每克细胞每小时利用糖的克数（g/g.h）或每克细胞每小时繁殖细胞的克数。类型I：菌体的生长、碳源的利用与产物形成的比速率曲线均有一个高峰，且高峰基本上在相同的时间出现。如单细胞蛋白生产等。类型II：可粗略的分为两个

4、节段，在发酵的第一期菌体迅速生长，产物形成很少或全无，在第二个阶段产物高速形成，菌体生长和糖耗也相应增加。如柠檬酸和某些氨基酸发酵。类型III：生长和产物是来自两个代谢途径，而不是来自分解代谢途径，在基质消耗和菌体生长之后，菌体利用中间代谢反应来形成产物，也就是，初级代谢和产物形成是完全分开的，如许多抗生素发酵。Flash2第二节、发酵过程的主要控制参数工厂设备越先进，产品附加值越高，检测的参数就越多。但工厂生产讲究越简单越好。发酵控制一般分为物理、化学、生物三类。一、物理参数1．温度：最适生长温度，它与酶反应速率，氧的溶解、产物合成都有关。①如四环素生产菌在30℃时合成金霉

5、素，35℃时，只产生四环素，合成方向会改变。②生长温度与合成温度不同。如青霉素，生长30℃，合成24.7℃。2．压力（Pa，帕斯卡）。98070Pa=1Kg/cm21Mpa﹦103Kpa=106Pa。灭菌压力1Kg/cm2=0.11Mpa。发酵罐压一般为0.02~0.05Mpa。3．搅拌转速（r/min）。罐体积转速（r/min）通风量（m3/m3.min）50L5501：0.650000L1101：0.12一般来说，假如小罐与大罐的几何相同。但为什么转速会相差这么大？原因大罐气液接触时间长，氧的溶解率高，搅拌和通气均可小些，一、物理参数4．搅拌功率（KW）P/VKW/m3生

6、产上：一般用瓦特计直接测量电动机的耗用功率，从中减去各项传动摩擦所损耗的功率。对小罐，误差较大。用电阻应变式动力计测量。一、物理参数5．通气量（V/V.min）气体流量用转子流量计测量。用m3/m3.min，指每分钟每立方米发酵液通进1立方米空气，用1︰1表示。如柠檬酸1︰0.15，而青霉素1︰1。6．粘度Pa·s(秒）Pa=1N/m2是细胞生长和细胞形态的一项标志，它的大小可改变氧传递的阻力，又可表示相对菌体的浓度。7．浊度：反映单细胞生长状况的参数。如大肠杆菌，用光密度650nm上检测或计数板计数。8．料液流量（L/min）这是控制流体进料的参数。二、化学参数1．PH：发

7、酵过程中产酸或产碱的生化反应的综合结果。细菌是多少？酵母、霉菌、放线菌？二、化学参数2．基质浓度：指营养成分的浓度，发酵过程中必须定时测定还原糖，总糖，磷酸盐、氮（氨基酸或氨氮）等基质的浓度。二、化学参数3．溶解氧浓度：mmol/L,mg/L,ppm或用%（指饱和浓度的百分数）表示。利用它的变化可了解生产菌对氧利用的规律也能反映发酵的异常情况。科研上用于检测设备供氧能力的指标。二、化学参数5．产物的浓度：ug/ml，生产中合成期产物的浓度需要测定，如柠檬酸生产用NaOH滴定，抗生素用抑菌圈大小测定。二、