發(fā)酵設(shè)備與反應(yīng)器

1、發(fā)酵設(shè)備與反應(yīng)器發(fā)酵設(shè)備與反應(yīng)器發(fā)酵設(shè)備與反應(yīng)器發(fā)酵設(shè)備與反應(yīng)器p生物反應(yīng)器的分類生物反應(yīng)器的分類p發(fā)酵罐的放大發(fā)酵罐的放大生物反應(yīng)器的分類生物反應(yīng)器的分類酶催化反應(yīng)器酶催化反應(yīng)器細(xì)胞生物反應(yīng)器細(xì)胞生物反應(yīng)器 p按所用的生物催化劑的不同分按所用的生物催化劑的不同分生物反應(yīng)器的分類生物反應(yīng)器的分類p按反應(yīng)器結(jié)構(gòu)特征分按反應(yīng)器結(jié)構(gòu)特征分釜式、管式、塔式、膜式等類型釜式、管式、塔式、膜式等類型生物反應(yīng)器的分類生物反應(yīng)器的分類p根據(jù)細(xì)胞或組織的代謝要求根據(jù)細(xì)胞或組織的代謝要求厭氧生物反應(yīng)器厭氧生物反應(yīng)器 好氧生物反應(yīng)器好氧生物反應(yīng)器 光照生物反應(yīng)器光照生物反應(yīng)器膜生物反應(yīng)器膜生物反應(yīng)器厭氧發(fā)酵罐厭氧發(fā)

2、酵罐p用于用于酒精、啤酒、丙酮丁醇酒精、啤酒、丙酮丁醇等嫌氣發(fā)酵等嫌氣發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)，由于發(fā)酵過程中不需供氧，產(chǎn)品的生產(chǎn)，由于發(fā)酵過程中不需供氧，所以設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。嫌氣生物反應(yīng)所以設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。嫌氣生物反應(yīng)器也已趨向大容量發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)器也已趨向大容量發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)清洗。清洗。好氧發(fā)酵罐好氧發(fā)酵罐p機(jī)械攪拌型發(fā)酵罐機(jī)械攪拌型發(fā)酵罐p氣升式發(fā)酵罐氣升式發(fā)酵罐p機(jī)械攪拌自吸式發(fā)酵罐機(jī)械攪拌自吸式發(fā)酵罐機(jī)械攪拌型發(fā)酵罐機(jī)械攪拌型發(fā)酵罐 主要組成部分有主要組成部分有 殼體、控溫部分、攪殼體、控溫部分、攪拌部分、通氣部分、拌部分、通氣部分、進(jìn)出料口、測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)出料口、測(cè)量系統(tǒng)和附屬系統(tǒng)等

3、。和附屬系統(tǒng)等。機(jī)械攪拌型發(fā)酵罐機(jī)械攪拌型發(fā)酵罐目前使用最多的一種發(fā)酵罐目前使用最多的一種發(fā)酵罐優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：使用性好、適應(yīng)性強(qiáng)、放大容易，：使用性好、適應(yīng)性強(qiáng)、放大容易，從小型到中型直至大型的微生物培養(yǎng)過從小型到中型直至大型的微生物培養(yǎng)過程都可以應(yīng)用。程都可以應(yīng)用。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：罐內(nèi)的機(jī)械攪拌切力容易損傷嫩的罐內(nèi)的機(jī)械攪拌切力容易損傷嫩的細(xì)胞，造成某些細(xì)胞培養(yǎng)過程減產(chǎn)。細(xì)胞，造成某些細(xì)胞培養(yǎng)過程減產(chǎn)。 氣升式發(fā)酵罐氣升式發(fā)酵罐p在環(huán)流管底置有空氣噴嘴，空氣在噴嘴在環(huán)流管底置有空氣噴嘴，空氣在噴嘴口以口以250-300m/s250-300m/s的高速噴入環(huán)流管，由的高速噴入環(huán)流管，由于噴射作用，氣泡

4、被分散于液體中，借于噴射作用，氣泡被分散于液體中，借助與環(huán)流管內(nèi)氣液混合物的密度與反助與環(huán)流管內(nèi)氣液混合物的密度與反應(yīng)主體之間的密度差，使管內(nèi)氣一液混應(yīng)主體之間的密度差，使管內(nèi)氣一液混合物連續(xù)循環(huán)流動(dòng)。合物連續(xù)循環(huán)流動(dòng)。氣升式發(fā)酵罐氣升式發(fā)酵罐 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能耗低，液體中的剪切作用小，結(jié)能耗低，液體中的剪切作用小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且由于省去了機(jī)械攪拌而不需構(gòu)簡(jiǎn)單，且由于省去了機(jī)械攪拌而不需機(jī)械密封，避免了因機(jī)械密封不良造成機(jī)械密封，避免了因機(jī)械密封不良造成的雜菌污染。的雜菌污染。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：它不適用于高粘度或含大量固體的它不適用于高粘度或含大量固體的培養(yǎng)液。培養(yǎng)液。 機(jī)械攪拌自吸式發(fā)酵罐機(jī)械攪拌自吸

5、式發(fā)酵罐p不需空氣壓縮機(jī)提供壓縮空氣，而是利用攪拌不需空氣壓縮機(jī)提供壓縮空氣，而是利用攪拌器旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的抽吸力吸入空氣。器旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的抽吸力吸入空氣。p它的攪拌器是一個(gè)空心葉輪，葉輪快速旋轉(zhuǎn)時(shí)它的攪拌器是一個(gè)空心葉輪，葉輪快速旋轉(zhuǎn)時(shí)液體被甩出，葉輪中形成負(fù)壓，從而將罐外的液體被甩出，葉輪中形成負(fù)壓，從而將罐外的空氣吸到罐內(nèi)，并與高速流動(dòng)的液體密切接觸空氣吸到罐內(nèi)，并與高速流動(dòng)的液體密切接觸形成細(xì)小的氣泡分散在液體之中，氣液混合流形成細(xì)小的氣泡分散在液體之中，氣液混合流體通過導(dǎo)輪流到發(fā)酵液主體。體通過導(dǎo)輪流到發(fā)酵液主體。機(jī)械攪拌自吸式發(fā)酵罐機(jī)械攪拌自吸式發(fā)酵罐p優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：省去了空氣系統(tǒng)，氣體分

6、布均勻省去了空氣系統(tǒng)，氣體分布均勻。p缺點(diǎn)缺點(diǎn)：進(jìn)罐空氣處于負(fù)壓，因而增加了進(jìn)罐空氣處于負(fù)壓，因而增加了染菌機(jī)會(huì)，且攪拌轉(zhuǎn)速甚高，有可能使染菌機(jī)會(huì)，且攪拌轉(zhuǎn)速甚高，有可能使菌絲被切斷，使正常的生長(zhǎng)受到影響。菌絲被切斷，使正常的生長(zhǎng)受到影響。 發(fā)酵罐的放大發(fā)酵罐的放大p微生物培養(yǎng)過程研究的三個(gè)階段微生物培養(yǎng)過程研究的三個(gè)階段工業(yè)發(fā)酵過程的研究，一般分為工業(yè)發(fā)酵過程的研究，一般分為三種規(guī)模三種規(guī)?；蛉齻€(gè)階段或三個(gè)階段：實(shí)驗(yàn)室規(guī)模實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，進(jìn)行菌種，進(jìn)行菌種的篩選和培養(yǎng)基的研究；的篩選和培養(yǎng)基的研究；中試生產(chǎn)規(guī)中試生產(chǎn)規(guī)模模，確定菌種培養(yǎng)的最佳操作條件；，確定菌種培養(yǎng)的最佳操作條件；工廠生產(chǎn)規(guī)模工

7、廠生產(chǎn)規(guī)模，進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，取得，進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，取得經(jīng)濟(jì)效益的過程。經(jīng)濟(jì)效益的過程。發(fā)酵罐的放大發(fā)酵罐的放大p必須使大、小規(guī)模實(shí)驗(yàn)中的菌體所處的必須使大、小規(guī)模實(shí)驗(yàn)中的菌體所處的外界環(huán)境外界環(huán)境能保持完全一致。能保持完全一致。p將將實(shí)驗(yàn)室和中間試驗(yàn)車間試驗(yàn)所取得的實(shí)驗(yàn)室和中間試驗(yàn)車間試驗(yàn)所取得的結(jié)果結(jié)果，應(yīng)用到工業(yè)性大規(guī)模生產(chǎn)中去。，應(yīng)用到工業(yè)性大規(guī)模生產(chǎn)中去。這種轉(zhuǎn)移的過程，叫做這種轉(zhuǎn)移的過程，叫做放大放大發(fā)酵罐的放大發(fā)酵罐的放大p生物發(fā)酵罐的放大的目標(biāo)：生物發(fā)酵罐的放大的目標(biāo)：就是要使大就是要使大型生物發(fā)酵罐的性能與小型發(fā)酵罐接近，型生物發(fā)酵罐的性能與小型發(fā)酵罐接近，從而使大型發(fā)酵罐的生

8、產(chǎn)效率與小型生從而使大型發(fā)酵罐的生產(chǎn)效率與小型生產(chǎn)設(shè)備發(fā)酵罐相似。產(chǎn)設(shè)備發(fā)酵罐相似。發(fā)酵過程的控制發(fā)酵過程的控制發(fā)酵的生產(chǎn)水平高低發(fā)酵的生產(chǎn)水平高低除了取決于除了取決于生產(chǎn)菌本身的性生產(chǎn)菌本身的性能能外，還要受到外，還要受到發(fā)酵條件、工藝發(fā)酵條件、工藝等的影響。只等的影響。只有深入了解生產(chǎn)菌種在合成產(chǎn)物過程中的有深入了解生產(chǎn)菌種在合成產(chǎn)物過程中的代謝代謝調(diào)控機(jī)制調(diào)控機(jī)制以及可能的以及可能的代謝途徑代謝途徑，弄清生產(chǎn)菌種，弄清生產(chǎn)菌種對(duì)對(duì)環(huán)境條件環(huán)境條件的要求，掌握菌種在發(fā)酵的要求，掌握菌種在發(fā)酵 過程中的過程中的代謝變化規(guī)律代謝變化規(guī)律，有效控制，以使生產(chǎn)菌種能始，有效控制，以使生產(chǎn)菌種能始終

9、處于生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成的終處于生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成的優(yōu)化環(huán)境優(yōu)化環(huán)境之中，從而之中，從而最大限度地發(fā)揮生產(chǎn)菌種的最大限度地發(fā)揮生產(chǎn)菌種的合成產(chǎn)物的能力合成產(chǎn)物的能力，進(jìn)而了取得進(jìn)而了取得最大的經(jīng)濟(jì)效益最大的經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)酵過程的控制發(fā)酵過程的控制溫度的影響及其控制溫度的影響及其控制1 1PHPH值影響及其控制值影響及其控制2 2COCO2 2的影響及控制的影響及控制4 4泡沫的影響及其控制泡沫的影響及其控制3 3溫度的影響及其控制溫度的影響及其控制p溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響p溫度對(duì)發(fā)酵代謝產(chǎn)物的影響溫度對(duì)發(fā)酵代謝產(chǎn)物的影響p影響發(fā)酵溫度的因素影響發(fā)酵溫度的因素p最適溫度的選擇最適溫度的

10、選擇溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響不同微生物的生長(zhǎng)對(duì)溫度的要求不同，根據(jù)它們不同微生物的生長(zhǎng)對(duì)溫度的要求不同，根據(jù)它們對(duì)溫度的要求大致可分為四類：嗜冷菌適應(yīng)于對(duì)溫度的要求大致可分為四類：嗜冷菌適應(yīng)于0 026260 0C C生長(zhǎng)，嗜溫菌適應(yīng)于生長(zhǎng)，嗜溫菌適應(yīng)于151543430 0C C生長(zhǎng)，嗜生長(zhǎng)，嗜熱菌適應(yīng)于熱菌適應(yīng)于373765650 0C C生長(zhǎng)，嗜高溫菌適應(yīng)于生長(zhǎng)，嗜高溫菌適應(yīng)于65650 0C C以上生長(zhǎng)以上生長(zhǎng) 溫度對(duì)發(fā)酵代謝產(chǎn)物的影響溫度對(duì)發(fā)酵代謝產(chǎn)物的影響p影響微生物細(xì)胞內(nèi)的酶反應(yīng)影響微生物細(xì)胞內(nèi)的酶反應(yīng)p可以改變培養(yǎng)液的物理性質(zhì)可以改變培養(yǎng)液的物理性質(zhì)p影響到

11、微生物細(xì)胞的生物合成方向影響到微生物細(xì)胞的生物合成方向p對(duì)于同一微生物細(xì)胞，對(duì)于同一微生物細(xì)胞， 細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)物積累的最適溫度往往是不同產(chǎn)物積累的最適溫度往往是不同溫度影響發(fā)酵方向溫度影響發(fā)酵方向p四環(huán)素產(chǎn)生菌金色鏈霉菌同時(shí)產(chǎn)生金霉四環(huán)素產(chǎn)生菌金色鏈霉菌同時(shí)產(chǎn)生金霉素和四環(huán)素，當(dāng)溫度低于素和四環(huán)素，當(dāng)溫度低于30300 0C C時(shí)，這種時(shí)，這種菌合成金霉素能力較強(qiáng)；溫度提高，合菌合成金霉素能力較強(qiáng)；溫度提高，合成四環(huán)素的比例也提高，溫度達(dá)到成四環(huán)素的比例也提高，溫度達(dá)到35350 0C C時(shí)，金霉素的合成幾乎停止，只產(chǎn)生四時(shí)，金霉素的合成幾乎停止，只產(chǎn)生四環(huán)素。環(huán)素。細(xì)胞生長(zhǎng)

12、和代謝產(chǎn)物積累的最適溫度細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)物積累的最適溫度例如，青霉素產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)最適溫度為例如，青霉素產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)最適溫度為3030度，而產(chǎn)生青霉素的最適溫度為度，而產(chǎn)生青霉素的最適溫度為2525度；度；黑曲酶的最適生長(zhǎng)溫度為黑曲酶的最適生長(zhǎng)溫度為3737度，而產(chǎn)生度，而產(chǎn)生糖化酶和檸檬酸的最適溫度都是糖化酶和檸檬酸的最適溫度都是32-3432-34度；度；谷氨酸生產(chǎn)菌生長(zhǎng)的最適溫度谷氨酸生產(chǎn)菌生長(zhǎng)的最適溫度30-3230-32度，度，而代謝產(chǎn)生谷氨酸的最適溫度卻在而代謝產(chǎn)生谷氨酸的最適溫度卻在34-3734-37度。度。影響發(fā)酵溫度的因素影響發(fā)酵溫度的因素p產(chǎn)熱因素：生物熱產(chǎn)熱因素：生物熱

13、攪拌熱攪拌熱p散熱因素：蒸發(fā)熱散熱因素：蒸發(fā)熱 輻射熱輻射熱發(fā)酵熱發(fā)酵熱p發(fā)酵熱就是發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量發(fā)酵熱就是發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量。發(fā)酵熱發(fā)酵熱=產(chǎn)熱因素產(chǎn)熱因素- -散熱因素散熱因素發(fā)酵熱發(fā)酵熱=生物熱生物熱+ +攪拌熱攪拌熱- -蒸發(fā)熱蒸發(fā)熱- -輻射熱輻射熱QQ發(fā)酵發(fā)酵=Q=Q生物生物+Q+Q攪拌攪拌-Q-Q蒸發(fā)蒸發(fā)- Q- Q輻射輻射生物熱（生物熱（ Q Q生物）生物）p在發(fā)酵過程中，菌體不斷利用培養(yǎng)基中在發(fā)酵過程中，菌體不斷利用培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，將其分解氧化而產(chǎn)生的能的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，將其分解氧化而產(chǎn)生的能量，其中一部分用于合成高能化合物量，其中一部分用于合成高能化合物（

14、如（如ATPATP）提供細(xì)胞合成和代謝產(chǎn)物合）提供細(xì)胞合成和代謝產(chǎn)物合成需要的能量，其余一部分以熱的形式成需要的能量，其余一部分以熱的形式散發(fā)出來，散發(fā)出來，這散發(fā)出來的熱就叫生物熱。這散發(fā)出來的熱就叫生物熱。生物熱（生物熱（ Q Q生物）生物）好氧：好氧：287.2287.2千焦耳熱量，千焦耳熱量，183183千焦耳千焦耳高能化合物高能化合物63.763.7104.2104.2千焦以熱的形式釋放千焦以熱的形式釋放厭氧：厭氧：22.622.6千焦耳熱量，千焦耳熱量，9.69.6千焦耳千焦耳高能化合物高能化合物（42.642.6） 1313千焦以熱的形式釋放千焦以熱的形式釋放p微生物進(jìn)行有氧呼吸

15、產(chǎn)生的熱比厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的熱多微生物進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生的熱比厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的熱多p一摩爾葡萄糖徹底氧化成一摩爾葡萄糖徹底氧化成CO2CO2和水和水生物熱（生物熱（ Q Q生物）生物）p培養(yǎng)過程中生物熱的產(chǎn)生具有培養(yǎng)過程中生物熱的產(chǎn)生具有強(qiáng)烈的時(shí)間性，生物的強(qiáng)烈的時(shí)間性，生物的大小與呼吸作用強(qiáng)弱有關(guān)大小與呼吸作用強(qiáng)弱有關(guān)p在培養(yǎng)初期，菌數(shù)少，呼吸作用緩慢，產(chǎn)生熱量較少。在培養(yǎng)初期，菌數(shù)少，呼吸作用緩慢，產(chǎn)生熱量較少。p對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)，菌體繁殖迅速，呼吸作用激烈，菌體對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)，菌體繁殖迅速，呼吸作用激烈，菌體也較多，所以產(chǎn)生的熱量多，溫度上升快，必須注意也較多，所以產(chǎn)生的熱量多，溫度上升快，必須注意控

16、制溫度?？刂茰囟取培養(yǎng)后期，已基本上停止繁殖，主要靠菌體內(nèi)的酶系培養(yǎng)后期，已基本上停止繁殖，主要靠菌體內(nèi)的酶系進(jìn)行代謝作用，產(chǎn)生熱量不多，溫度變化不大，且逐進(jìn)行代謝作用，產(chǎn)生熱量不多，溫度變化不大，且逐漸減弱。漸減弱。生物熱（生物熱（ Q Q生物）生物）p如果培養(yǎng)前期溫度上升緩慢，說明菌體代如果培養(yǎng)前期溫度上升緩慢，說明菌體代謝緩慢，發(fā)酵不正常。謝緩慢，發(fā)酵不正常。p如果發(fā)酵前期溫度上升劇烈，有可能染菌如果發(fā)酵前期溫度上升劇烈，有可能染菌p此外培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)越豐富，生物熱也越大。此外培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)越豐富，生物熱也越大。攪拌熱（攪拌熱（Q Q攪拌）攪拌）p在機(jī)械攪拌通氣發(fā)酵罐中，由于機(jī)械攪在機(jī)械攪拌通

17、氣發(fā)酵罐中，由于機(jī)械攪拌帶動(dòng)發(fā)酵液作機(jī)械運(yùn)動(dòng)，造成液體之拌帶動(dòng)發(fā)酵液作機(jī)械運(yùn)動(dòng)，造成液體之間，液體與攪拌器等設(shè)備之間的摩擦，間，液體與攪拌器等設(shè)備之間的摩擦，產(chǎn)生可觀的熱量。攪拌熱與攪拌軸功率產(chǎn)生可觀的熱量。攪拌熱與攪拌軸功率有關(guān)有關(guān)蒸發(fā)熱（蒸發(fā)熱（Q Q蒸發(fā)）蒸發(fā)）p空氣進(jìn)入發(fā)酵罐后，就和發(fā)酵液廣泛接空氣進(jìn)入發(fā)酵罐后，就和發(fā)酵液廣泛接觸進(jìn)行熱交換。同時(shí)必然會(huì)引起水分的觸進(jìn)行熱交換。同時(shí)必然會(huì)引起水分的蒸發(fā)；蒸發(fā)所需的熱量即為蒸發(fā)熱。蒸發(fā)；蒸發(fā)所需的熱量即為蒸發(fā)熱。輻射熱（輻射熱（Q Q輻射）輻射）發(fā)酵罐內(nèi)溫度與環(huán)境溫度不同，發(fā)酵液中發(fā)酵罐內(nèi)溫度與環(huán)境溫度不同，發(fā)酵液中有部分熱通過罐體向外輻射

18、。輻射熱的有部分熱通過罐體向外輻射。輻射熱的大小取決于罐溫與環(huán)境的溫差。冬天大大小取決于罐溫與環(huán)境的溫差。冬天大一些，夏天小一些，一般不超過發(fā)酵熱一些，夏天小一些，一般不超過發(fā)酵熱的的5 5。發(fā)酵熱的測(cè)定發(fā)酵熱的測(cè)定p（1 1）通過測(cè)定一定時(shí)間）通過測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)冷卻水的流量和冷卻水內(nèi)冷卻水的流量和冷卻水進(jìn)出口溫度，進(jìn)出口溫度，發(fā)酵熱的測(cè)定發(fā)酵熱的測(cè)定p（2 2）通過罐溫的自動(dòng)控制，先使罐溫達(dá)）通過罐溫的自動(dòng)控制，先使罐溫達(dá)到恒定，再關(guān)閉自控裝置測(cè)得溫度隨時(shí)到恒定，再關(guān)閉自控裝置測(cè)得溫度隨時(shí)間上升的速率間上升的速率S S，按下式可求得發(fā)酵熱：，按下式可求得發(fā)酵熱：發(fā)酵熱的測(cè)定發(fā)酵熱的測(cè)定p（）

19、（）根據(jù)化合物的燃燒值估算發(fā)酵過程生物根據(jù)化合物的燃燒值估算發(fā)酵過程生物熱的近似值。熱的近似值。p因?yàn)闊嵝?yīng)決定于系統(tǒng)的初態(tài)和終態(tài)，而與變化途徑因?yàn)闊嵝?yīng)決定于系統(tǒng)的初態(tài)和終態(tài)，而與變化途徑無關(guān)，反應(yīng)的熱效應(yīng)可以用燃燒值來計(jì)算，特別是有無關(guān)，反應(yīng)的熱效應(yīng)可以用燃燒值來計(jì)算，特別是有機(jī)化合物，燃燒熱可以直接測(cè)定。反應(yīng)熱效應(yīng)等于反機(jī)化合物，燃燒熱可以直接測(cè)定。反應(yīng)熱效應(yīng)等于反應(yīng)物的燃燒熱總和減去生成物的燃燒熱的總和。應(yīng)物的燃燒熱總和減去生成物的燃燒熱的總和。pHH（H H）反應(yīng)物）反應(yīng)物（H H）產(chǎn)物）產(chǎn)物最適溫度的選擇最適溫度的選擇p根據(jù)菌種選擇根據(jù)菌種選擇p根據(jù)生長(zhǎng)階段選擇根據(jù)生長(zhǎng)階段選擇p根

20、據(jù)培養(yǎng)條件選擇根據(jù)培養(yǎng)條件選擇p根據(jù)菌生長(zhǎng)情況根據(jù)菌生長(zhǎng)情況根據(jù)菌種選擇根據(jù)菌種選擇p微生物種類不同，所具有的酶系及其性微生物種類不同，所具有的酶系及其性質(zhì)不同，所要求的溫度范圍也不同。質(zhì)不同，所要求的溫度范圍也不同。如黑曲霉生長(zhǎng)溫度為如黑曲霉生長(zhǎng)溫度為37370 0C C，谷氨酸產(chǎn)生菌棒狀桿菌的生長(zhǎng)溫度為谷氨酸產(chǎn)生菌棒狀桿菌的生長(zhǎng)溫度為303032320 0C C，青霉菌生長(zhǎng)溫度為青霉菌生長(zhǎng)溫度為30300 0C C。根據(jù)生長(zhǎng)階段選擇根據(jù)生長(zhǎng)階段選擇p在發(fā)酵前期由于菌量少，發(fā)酵目的是要盡快達(dá)到大量在發(fā)酵前期由于菌量少，發(fā)酵目的是要盡快達(dá)到大量的菌體，取稍高的溫度，促使菌的呼吸與代謝，使菌的菌

21、體，取稍高的溫度，促使菌的呼吸與代謝，使菌生長(zhǎng)迅速；生長(zhǎng)迅速；p在中期菌量已達(dá)到合成產(chǎn)物的最適量，發(fā)酵需要延長(zhǎng)在中期菌量已達(dá)到合成產(chǎn)物的最適量，發(fā)酵需要延長(zhǎng)中期，從而提高產(chǎn)量，因此中期溫度要稍低一些，可中期，從而提高產(chǎn)量，因此中期溫度要稍低一些，可以推遲衰老。以推遲衰老。p發(fā)酵后期，產(chǎn)物合成能力降低，延長(zhǎng)發(fā)酵周期沒有必發(fā)酵后期，產(chǎn)物合成能力降低，延長(zhǎng)發(fā)酵周期沒有必要，就又提高溫度，刺激產(chǎn)物合成到放罐。要，就又提高溫度，刺激產(chǎn)物合成到放罐。根據(jù)生長(zhǎng)階段選擇根據(jù)生長(zhǎng)階段選擇p如四環(huán)素生長(zhǎng)階段如四環(huán)素生長(zhǎng)階段28280 0C C，合成期，合成期26260 0C,C,后期再后期再升溫；黑曲霉生長(zhǎng)升溫；

22、黑曲霉生長(zhǎng)37370 0C C，產(chǎn)糖化酶，產(chǎn)糖化酶323234340 0C C。p但也有的菌種產(chǎn)物形成比生長(zhǎng)溫度高。如谷氨但也有的菌種產(chǎn)物形成比生長(zhǎng)溫度高。如谷氨酸產(chǎn)生菌生長(zhǎng)酸產(chǎn)生菌生長(zhǎng)303032320 0C C，產(chǎn)酸，產(chǎn)酸343437370 0C C。p最適溫度選擇要根據(jù)菌種與發(fā)酵階段做試驗(yàn)。最適溫度選擇要根據(jù)菌種與發(fā)酵階段做試驗(yàn)。根據(jù)培養(yǎng)條件選擇根據(jù)培養(yǎng)條件選擇p通氣條件差時(shí)可適當(dāng)降低溫度，使菌呼通氣條件差時(shí)可適當(dāng)降低溫度，使菌呼吸速率降低些，溶氧濃度也可吸速率降低些，溶氧濃度也可髙髙些。些。p培養(yǎng)基稀薄時(shí)，溫度也該低些。因?yàn)闇嘏囵B(yǎng)基稀薄時(shí)，溫度也該低些。因?yàn)闇囟雀郀I(yíng)養(yǎng)利用快，會(huì)使菌過早

23、自溶。度高營(yíng)養(yǎng)利用快，會(huì)使菌過早自溶。根據(jù)菌生長(zhǎng)情況根據(jù)菌生長(zhǎng)情況p菌生長(zhǎng)快，維持在較高溫度時(shí)間要短些；菌生菌生長(zhǎng)快，維持在較高溫度時(shí)間要短些；菌生長(zhǎng)慢，維持較高溫度時(shí)間可長(zhǎng)些。培養(yǎng)條件適長(zhǎng)慢，維持較高溫度時(shí)間可長(zhǎng)些。培養(yǎng)條件適宜，如營(yíng)養(yǎng)豐富，通氣能滿足，那么前期溫度宜，如營(yíng)養(yǎng)豐富，通氣能滿足，那么前期溫度可可髙髙些，以利于菌的生長(zhǎng)。些，以利于菌的生長(zhǎng)。p總的來說，溫度的選擇根據(jù)菌種生長(zhǎng)階段及培總的來說，溫度的選擇根據(jù)菌種生長(zhǎng)階段及培養(yǎng)條件綜合考慮。要通過反復(fù)實(shí)踐來定出最適養(yǎng)條件綜合考慮。要通過反復(fù)實(shí)踐來定出最適溫度。溫度。發(fā)酵過程的發(fā)酵過程的pHpH控制控制pHpH是微生物代謝的綜合反映，又

24、影響代謝是微生物代謝的綜合反映，又影響代謝的進(jìn)行，所以是十分重要的參數(shù)。的進(jìn)行，所以是十分重要的參數(shù)。p發(fā)酵過程中發(fā)酵過程中pHpH是不斷變化的，通過觀察是不斷變化的，通過觀察pHpH變化規(guī)律可以了解發(fā)酵的正常與否變化規(guī)律可以了解發(fā)酵的正常與否發(fā)酵過程的發(fā)酵過程的pHpH控制控制p發(fā)酵過程發(fā)酵過程pHpH變化的原因變化的原因ppHpH對(duì)發(fā)酵的影響對(duì)發(fā)酵的影響ppHpH的控制的控制發(fā)酵過程發(fā)酵過程pHpH變化的原因變化的原因1 1、基質(zhì)代謝、基質(zhì)代謝 （1 1）糖代謝）糖代謝 特別是快速利用的糖，分解特別是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使成小分子酸、醇，使pHpH下降。糖缺乏，下降。糖缺乏，

25、pHpH上升，是補(bǔ)料的標(biāo)志之一上升，是補(bǔ)料的標(biāo)志之一（2 2）氮代謝）氮代謝 當(dāng)氨基酸中的當(dāng)氨基酸中的-NH-NH2 2被利用后被利用后pHpH會(huì)下降；尿素被分解成會(huì)下降；尿素被分解成NHNH3 3，pHpH上升，上升，NHNH3 3利用后利用后pHpH下降，當(dāng)碳源不足時(shí)氮源當(dāng)下降，當(dāng)碳源不足時(shí)氮源當(dāng)碳源利用碳源利用pHpH上升。上升。（3 3）生理酸堿性物質(zhì)利用后）生理酸堿性物質(zhì)利用后pHpH會(huì)上升或會(huì)上升或下降下降發(fā)酵過程發(fā)酵過程pHpH變化的原因變化的原因2 2、產(chǎn)物形成、產(chǎn)物形成 某些產(chǎn)物本身呈酸性或堿性，使發(fā)酵液某些產(chǎn)物本身呈酸性或堿性，使發(fā)酵液pHpH變化。如有機(jī)酸類產(chǎn)生使變化。如

26、有機(jī)酸類產(chǎn)生使pHpH下降，下降，紅霉素、潔霉素、螺旋霉素等抗生素呈紅霉素、潔霉素、螺旋霉素等抗生素呈堿性，使堿性，使pHpH上升。上升。 發(fā)酵過程發(fā)酵過程pHpH變化的原因變化的原因3 3、菌體自溶，、菌體自溶，pHpH上升，發(fā)酵后期，上升，發(fā)酵后期，pHpH上升。上升。 pHpH對(duì)發(fā)酵的影響對(duì)發(fā)酵的影響p不同的微生物對(duì)不同的微生物對(duì)PHPH值的要求也是不同的。值的要求也是不同的。每種微生物都有自己每種微生物都有自己的生長(zhǎng)最適的和耐受的生長(zhǎng)最適的和耐受的的PHPH值。值。微生物微生物最適最適PHPH細(xì)菌細(xì)菌放線菌放線菌酵母菌酵母菌霉菌霉菌pHpH對(duì)發(fā)酵的影響對(duì)發(fā)酵的影響pPHPH值不僅影響到

27、微生值不僅影響到微生物的生長(zhǎng)繁殖，還會(huì)物的生長(zhǎng)繁殖，還會(huì)影響到代謝產(chǎn)物的形影響到代謝產(chǎn)物的形成。對(duì)于同一種微生成。對(duì)于同一種微生物，由于物，由于PHPH值的不同，值的不同，形成的發(fā)酵產(chǎn)物也會(huì)形成的發(fā)酵產(chǎn)物也會(huì)不同。不同。微生物微生物PHPH值值發(fā)酵產(chǎn)物發(fā)酵產(chǎn)物黑曲霉黑曲霉2-32-3近中性近中性酵母菌酵母菌4.5-5.04.5-5.08.08.0pHpH對(duì)發(fā)酵的影響對(duì)發(fā)酵的影響p微生物生長(zhǎng)的最微生物生長(zhǎng)的最適適PHPH值和發(fā)酵產(chǎn)值和發(fā)酵產(chǎn)物形成的最適物形成的最適PHPH值往往是不同的。值往往是不同的。微生物微生物菌體生長(zhǎng)菌體生長(zhǎng)最適最適PHPH值值發(fā)酵產(chǎn)物形發(fā)酵產(chǎn)物形成最適成最適PHPH值值丙

28、酮丁丙酮丁醇菌醇菌青霉素青霉素產(chǎn)生菌產(chǎn)生菌鏈霉素鏈霉素產(chǎn)生菌產(chǎn)生菌pHpH對(duì)發(fā)酵的影響對(duì)發(fā)酵的影響pHpH影響酶的活性。當(dāng)影響酶的活性。當(dāng)pHpH值抑制菌體某些值抑制菌體某些酶的活性時(shí)使菌的新陳代謝受阻酶的活性時(shí)使菌的新陳代謝受阻pHpH對(duì)發(fā)酵的影響對(duì)發(fā)酵的影響pHpH值影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的改變，值影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的改變，從而改變細(xì)胞膜的透性，影響微生物對(duì)從而改變細(xì)胞膜的透性，影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收及代謝物的排泄，因此營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收及代謝物的排泄，因此影響新陳代謝的進(jìn)行影響新陳代謝的進(jìn)行 pHpH對(duì)發(fā)酵的影響對(duì)發(fā)酵的影響pHpH值影響培養(yǎng)基某些成分和中間代謝物的值影響培養(yǎng)基某

29、些成分和中間代謝物的解離，從而影響微生物對(duì)這些物質(zhì)的利解離，從而影響微生物對(duì)這些物質(zhì)的利用用 pH的控制p調(diào)節(jié)基礎(chǔ)培養(yǎng)基的配方調(diào)節(jié)基礎(chǔ)培養(yǎng)基的配方調(diào)節(jié)碳氮比（調(diào)節(jié)碳氮比（C/NC/N）添加緩沖劑添加緩沖劑p補(bǔ)料控制補(bǔ)料控制 直接加酸加堿直接加酸加堿 補(bǔ)加碳源或氮源補(bǔ)加碳源或氮源p補(bǔ)料的方法可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)、延延長(zhǎng)發(fā)酵周期長(zhǎng)發(fā)酵周期、調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pHpH和和改變培養(yǎng)液的性改變培養(yǎng)液的性質(zhì)質(zhì)（如粘度）等幾種目的。泡沫的性質(zhì)泡沫的性質(zhì)p泡沫是氣體被分散在少量液體中的膠體體系。泡沫是氣體被分散在少量液體中的膠體體系。泡沫間被一層液膜隔開而彼此不相連通。泡沫間被一層液膜隔開而彼此不相連通。發(fā)酵過程中所遇到的泡沫，其分散相是無菌發(fā)酵過程中所遇到的泡沫，其分散相是無菌空氣和代謝氣體，連續(xù)相是發(fā)酵液。空氣和代謝氣體，連續(xù)相是發(fā)酵液。泡沫的類型p一類存在于發(fā)酵液的液面上，這類泡沫氣相所占一類存在于發(fā)酵液的液面上，這類泡沫氣相所占比例特別大，并且泡沫與它下面的液體之間有能比例特別大，并且泡沫與它下面的液體之間有能分辮的界線。如在某些稀薄的前期發(fā)酵液或種子分辮的界線。如在某些稀薄的前期