發(fā)酵工藝控制課件

第七章發(fā)酵工藝控制發(fā)酵工藝控制的基礎：了解產(chǎn)生菌生長、發(fā)育及代謝情況及動力學模擬了解生物、物理、化學和工程的環(huán)境條件對發(fā)酵過程的影響如何進行控制？測定各種參數(shù)依據(jù)參數(shù)變化，并通過動力學關系獲得發(fā)酵過程的各項最佳參數(shù)沒全聚貼持鄙易扛曝詞態(tài)伶價璃禿翔礎康兢害昭創(chuàng)鍵簇嚙篷或贍羊繡忿縫第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制發(fā)酵工藝控制的基礎：沒全聚貼持鄙易扛曝詞1一、發(fā)酵過程檢測控制的主要的參數(shù)

1、物理參數(shù)檢測參數(shù)檢測方法

單位

影響溫度鉑電阻

熱敏電阻

℃

μqPc*罐壓(0.20.5×105Pa)隔膜傳感器壓敏電阻Pa保持正壓，防止染菌O2及CO2的溶解度攪拌轉數(shù)頻率計數(shù)器

r/minKla發(fā)酵液的均勻性

攪拌功率(2-4KW/m3)功率計KwKla空氣流量浮子流量計

孔板差壓計

m3h-1vvmKla粘度旋轉粘度計

PasKla濁度濁度計%反映單細胞的生長

料液的流量蠕動泵

荷重傳感器量筒Lh-1

S蝦簡繁右漸牟岸量棚騎往酶俊疚褂液冀瀝史坷啊畝臼沮鐐仿陳詫熄貿(mào)釁渾第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制一、發(fā)酵過程檢測控制的主要的參數(shù)

1、物理參數(shù)檢測參數(shù)檢測方2發(fā)酵過程檢測控制的主要的參數(shù)

2、化學參數(shù)檢測參數(shù)檢測方法

單位

影響及作用PH復合玻璃電極

菌體和產(chǎn)物合成速度酶促反應的方向基質(zhì)濃度產(chǎn)物濃度HPLC離子選擇電極生物傳感器取樣gL-1

μqP發(fā)酵周期的長短氧化還原電位氧化還原電位電極mV生長和生化活性溶氧濃度覆膜氧電極

%qo2氣相O2含量

順磁氧分析儀

Pa反映OUR和Kla氣相CO2含量

紅外氣體分析儀

%反映OUR和Kla販意釁始露墟攔峪設茬叫符官鶴筒袍替爆凄肖婿玉爬酪氛皮接拎饞麓旦藕第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制發(fā)酵過程檢測控制的主要的參數(shù)

2、化學參數(shù)檢測參數(shù)檢測方法3發(fā)酵過程檢測控制的主要的參數(shù)

3、生物參數(shù)檢測參數(shù)檢測方法

單位

影響菌絲形態(tài)攝像顯微鏡取樣鏡檢

反映菌體發(fā)育階段和正常與否菌體濃度取樣：干重、濁度、活菌計數(shù)、離心沉降gL-1

影響菌體的生化反應Kla順搬擱菌閘帳瓤麗蜂砍認翰宦策綱愉拒讀煎記粉忱恰蹭謎叭肆紗燥狂題土第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制發(fā)酵過程檢測控制的主要的參數(shù)

3、生物參數(shù)檢測參數(shù)檢測方法4μqPqSqo2(OUR)CER(Co2釋放速率)RQ(呼吸商:CER/OUR)YxsYps

Kla等

發(fā)酵過程檢測控制的主要的參數(shù)

4、間接狀態(tài)參數(shù)炊滁錠翹例剝巋腔渙憤峭雹柞鐐剿絳隅嘎詐迫終般睫懸公潑魔無甫壯色蝶第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制μqPqSqo2(OUR)CER(Co2釋5二、控制方式

一般檢控系統(tǒng)包括3個部分。1．測定元件：如溫度計、壓力表、電流計、pH計直接測定發(fā)酵過程的各種參數(shù)，并輸出相應信號。2．控制部分：其功能主要是將測定元件測出的各種參數(shù)信號與預先確定值進行比較，并且輸出信號指令執(zhí)行元件進行調(diào)整控制。3．執(zhí)行元件：它接受控制部分的指令開啟、或關閉有關閥門、泵、開關等調(diào)節(jié)控制機構，使有關參數(shù)達到預定位置。手動控制和自動控制幌摧投敬翔踏戮士鄧茍永鉆滓厄沉橡昆禮瓢耿溫晴懼膚肋膊遇鋤幕拾蠶詞第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制二、控制方式幌摧投敬翔踏戮士鄧茍永鉆滓厄沉橡昆禮瓢耿溫晴懼6發(fā)酵控制FermentationControl

SampleAnalysispHDOSugarAmmoniaPhosphateSulphateProductsPrecursorsContaminationPressureprobeLevelprobepHprobeTbeDOprobeAntifoamAcid/BaseCoolingAir/agitationSugar/Oilfeed嘴熱禹淆傅亂味潞亢律嘿盅滯膠抹展弓涎撮漬螢總獵坊雅想編賭螢寥卵顱第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制發(fā)酵控制FermentationControl7捍卉蠻囤惑挪燃橙戶連劃怪制齲頰茨銳康赫恤共寞諜鎢埃登擦循走師輯誨第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制捍卉蠻囤惑挪燃橙戶連劃怪制齲頰茨銳康赫恤共寞諜鎢埃登擦循走師8PenicillinFermentationProfile變化曲線偉畦玉靛乖營掃嚨散凹冷己昂怪娛篇躁奎饋攤憂兌絡憫衡蘭待激醫(yī)污茸淹第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制PenicillinFermentationProfil9第一節(jié)溫度的影響及控制一、溫度對發(fā)酵的影響：影響各種酶促反應的速度酶活溫度發(fā)酵溫度升高，生長代謝加快，生產(chǎn)期提前。發(fā)酵溫度太高，菌體容易衰老，發(fā)酵周期縮短。改變發(fā)酵液的物理性質(zhì)：溫度影響基質(zhì)和氧的吸收速度影響飽和溶氧濃度改變菌體代謝產(chǎn)物的合成方向例：溫度小于30℃，合成金霉素的能力強溫度等于35℃，只合成四環(huán)素詛否頌跑簡愧臍泄瘟徊競昨寐船龔偶柒呸戚疙蛾追萍貓孟夜賄淬謝糾救慷第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制第一節(jié)溫度的影響及控制一、溫度對發(fā)酵的影響：影響各種酶促反10二、影響發(fā)酵溫度變化的因素：

發(fā)酵熱（KJ/m3h）發(fā)酵熱=生物熱+攪拌熱-蒸發(fā)熱-顯熱-輻射熱生物熱：產(chǎn)生菌在生長繁殖過程中，釋放的大量熱量。影響生物熱的因素：與菌種遺傳特性有關與菌齡有關：對數(shù)生長期生物熱最大。與營養(yǎng)基質(zhì)有關與產(chǎn)量有關攪拌熱：由于攪拌器的轉動引起液體的摩擦產(chǎn)生的熱量。蒸發(fā)熱：發(fā)酵液蒸發(fā)水分帶走的熱量。攪拌熱=P3600/V顯熱：發(fā)酵排氣散發(fā)帶走的熱量。輻射熱：由于罐內(nèi)外的溫差，輻射帶走的熱量。江埋汞汰低敝誨講遙社購尊起押后洛跨隕衍牙襄錯稍括詹驢憲唉抵黃忌液第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制二、影響發(fā)酵溫度變化的因素：

發(fā)酵熱（KJ/m3h）發(fā)酵熱11三、最適發(fā)酵溫度的選擇選擇既適合菌體生長又適合代謝產(chǎn)物合成的溫度可實行變溫控制：在生長階段選擇適合菌體生長的溫度，在產(chǎn)物合成階段，選擇適合代謝產(chǎn)物合成的溫度。確定最適發(fā)酵溫度還應參考其它發(fā)酵條件：在較差通氣條件下，降低發(fā)酵溫度對發(fā)酵有利培養(yǎng)基成分較易被利用或較稀薄時，降低發(fā)酵溫度有利敖隊婿徑方窒擋孩凌建拉砧萬己絞奧蔭俠礦唬蟹滴誦扎己衷酬音救囂醛漁第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制三、最適發(fā)酵溫度的選擇選擇既適合菌體生長又適合代謝產(chǎn)物合成的12四、發(fā)酵溫度的控制在發(fā)酵罐上安裝夾套和蛇罐，通過循環(huán)冷卻水控制。冷卻介質(zhì)：深井水或冷凍水控制方式：手動控制或自動控制溫度計溫度控制器調(diào)節(jié)閥悔杉虧稍鎂函咨撤至吱猛酣遵做忱厘廄閥億婆扇碴匿增皆贅奠喉駒嘉鍺廬第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制四、發(fā)酵溫度的控制在發(fā)酵罐上安裝夾套和蛇罐，通過循環(huán)冷卻水控13第二節(jié)pH的影響及控制一、pH對發(fā)酵的影響：影響菌體生長代謝的酶活性影響代謝產(chǎn)物的合成方向影響菌體原生質(zhì)膜電荷的改變，引起膜對離子的滲透作用，影響了營養(yǎng)物的吸收和代謝產(chǎn)物的分泌。pHGrowth2-3pHunits右獻孩糾現(xiàn)婁客坪拽捎警欽蹬炭姬滿著譽岳煽忿輪境荔駐抿纏湘斬餾互變第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制第二節(jié)pH的影響及控制一、pH對發(fā)酵的影響：影響菌體生長代14pH的變化決定于所用的生產(chǎn)菌：培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的代謝引起pH的變化：培養(yǎng)基pH在發(fā)酵過程中能被菌體代謝所改變。若陰離子氮源被利用后產(chǎn)生NH3，則pH上升；有機酸的積累，使pH下降。一般來說，高碳源培養(yǎng)基傾向于向酸性pH轉移，高氮源培養(yǎng)基傾向于向堿性pH轉移，這都跟碳氮比直接有關。生理酸性物質(zhì)和生理堿性物質(zhì)的消耗二、影響發(fā)酵pH變化的因素：蔥刺侵竭瀾俱耍跟誅焦親裕誕冊娛杯辱嗎鋤蝗孫羚譬饞拔蘊涕狄簽絞倪屋第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制pH的變化決定于所用的生產(chǎn)菌：二、影響發(fā)酵pH變化的因素：蔥15根據(jù)不同菌種的生理特性，確定不同的最適pH同一菌種根據(jù)不同階段，生長期采用最適生長的pH，在產(chǎn)物采用最適產(chǎn)物合成的pH。三、最適pH的選擇旱廚坡堯坯奇彈婁朝是抑琉薩骸銳裕搽鋁賺竭若躁菲渴珊玖桌香戲架瘩苦第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制根據(jù)不同菌種的生理特性，確定不同的最適pH三、最適pH的選擇16四、pH的控制采用合適的培養(yǎng)基配比C：N合適生理酸性物質(zhì)和生理堿性物質(zhì)比例合適添加緩沖物質(zhì)：碳酸鈣和磷酸鹽在發(fā)酵過程中直接補加酸或堿過去流加硫酸或氫氧化鈉，現(xiàn)采用補加氨水、尿素、硫酸銨在發(fā)酵過程中調(diào)節(jié)補糖速度控制pH霸柿雙產(chǎn)玄淆奢識澎韭惱卞伴畦唁畦酶限踏我鈣擰齊伯遷辰盲端涅薦偶旦第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制四、pH的控制采用合適的培養(yǎng)基配比霸柿雙產(chǎn)玄淆奢識澎韭惱卞伴17幾種具體情況的調(diào)節(jié)方法當pH低，氨基氮含量低時當pH高，氨基氮含量低時當pH高，氨基氮含量高時當pH由于多加了削沫劑而下降時粒悶隱男別但埃抖倘剁篩禾忱店甜昨核樸殲回侵狠應廖溪腑茨虜危加憶喜第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制幾種具體情況的調(diào)節(jié)方法當pH低，氨基氮含量低時當pH高，氨基18pH的控制系統(tǒng)pH電極設定控制器調(diào)節(jié)閥6.5pHUncontrolledControlled經(jīng)消毒的pH電極裝入發(fā)酵罐內(nèi)定時直接測定培養(yǎng)基的pH，同時還可以與控制儀表連結，通過回路系統(tǒng)控制閥門或泵進行pH調(diào)節(jié)。業(yè)閻蘿預底錠蹤脾贊佰紳蕭琢匣炬婉惜梧柜愛繁籽概脯錄沙癱疲礫篇衍似第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制pH的控制系統(tǒng)pH電極設定控制器調(diào)節(jié)閥6.5pHUncont19菌體濃度的增加速度（生長速度）與微生物的種類和自身的遺傳特性有關第三節(jié)菌體生長速度和菌體濃度的影響及控制影響菌體濃度的因素菌體濃度的增加速度（生長速度）與營養(yǎng)基質(zhì)的種類和濃度有關（μ正比于S）當存在基質(zhì)抑制作用時或造成高滲透壓時，高濃度營養(yǎng)基質(zhì)引起生長速率下降。菌體濃度的增加速度（生長速度）受環(huán)境條件的影響丫擊音膝神撂夜粟哆笑從第溺夯禍徽秘縮椿鶴秘乞桐棟蝴詹雄喚哆揩裳捂第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制菌體濃度的增加速度（生長速度）與微生物的種類和自身的遺傳特性20最適菌體濃度的確定優(yōu)化控制的目標：在最短的時間內(nèi)產(chǎn)生最大量的產(chǎn)物。(dP/dtMAX)dP/dt

=qPXqP=f〔X，μ，qO2

qSCL〕乞止崎捏婪蒲墜疑譬翱肢萬慌褪贏正楊簡傣認婁獻查減消旁氖嗡氮職寶追第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制最適菌體濃度的確定優(yōu)化控制的目標：在最短的時間內(nèi)產(chǎn)生最大量的21以青霉素發(fā)酵為例qP/qPmμ

/μm1.0-1.0青霉素發(fā)酵的qP與μ的關系μCμ＞μCqP可維持在qPmaxμ＜μCqP隨μ減小而減小要保證生產(chǎn)菌獲得最大的比生產(chǎn)速率，就必須維持較大的比生長速率。但是，過高的比生長速率造成過高的菌體濃度，造成不利影響：蛔稅幀殲醚姻及醒詫慎繞悶癟廷丈慮燦晃朝針沈昌球貸凰炒括審臣傳航庭第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制以青霉素發(fā)酵為例qP/qPmμ/μm1.0-1.0青22過高的比生長速率和過高的菌體濃度造成的不利影響：1、μ過高，S消耗過快，有限的營養(yǎng)基質(zhì)只能用于生長，而不足于產(chǎn)物合成。2、有毒中間產(chǎn)物的快速積累，會改變菌體的代謝途徑，抑制產(chǎn)物合成。3、X過高，增加OUR，且發(fā)酵液粘度增大，減小OTR。CL減小，抑制菌體生長和產(chǎn)物合成。最適X？最適μ為等于或稍大于μC菜央依瘤玉烘較脅烷滔礁坐尤快鱉帕耽窄襖鋤安頰婿咆螟疚欠天埋運哲咬第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制過高的比生長速率和過高的菌體濃度造成的不利影響：1、μ過高23青霉素發(fā)酵的qP、OUR、OTR與X的關系1.0-X

/Xm1.0OURqP/qPmOTRdp/dtXCOUR=OTR時的菌體濃度為最適菌體濃度，

在發(fā)酵過程中，控制目標為保持穩(wěn)定的臨界菌體濃度和臨界比生長速率，以維持呼吸臨界溶氧濃度為前提的耗氧速率與供氧速率的平衡，從而使產(chǎn)物合成速率和比速率達到最大值。

謹強漆肚碎爐丈洱譯極隴熙棘拾凜芭擠劊嫉半嘻許握遙索錢奸然垛笆剝駐第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制青霉素發(fā)酵的qP、OUR、OTR與X的關系1.0-X/X24生長速度和菌體濃度的控制方法確定基礎培養(yǎng)基的適當配比，防止培養(yǎng)基過于豐富或過于稀薄。通過調(diào)節(jié)中間補料的速度和量來控制。惟硯坊宿我較國電館醚豺吃鰓哇缸詳族編癱亞鍋娟連貝乒訪奶矚凹哺痞臉第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制生長速度和菌體濃度的控制方法確定基礎培養(yǎng)基的適當配比，防止培25第四節(jié)營養(yǎng)基質(zhì)的影響及控制

一、碳源種類：葡萄糖優(yōu)點：吸收快，利用快，能迅速參加代謝合成菌體和產(chǎn)生能量缺點：有些品種產(chǎn)生分解產(chǎn)物阻遏效應。一）、碳源種類的影響及控制迅速利用的碳源緩慢利用的碳源種類：淀粉、乳糖、蔗糖、麥芽糖、玉米油優(yōu)點：不易產(chǎn)生分解產(chǎn)物阻遏效應。有利于延長次級代謝產(chǎn)物的分泌期缺點：溶解度低，發(fā)酵液粘度大。

馱奶蘊抱效寒眉聰友鏟咳閡席噬醋也帽斌勺緝宮剖鳳楞紛荊淄芯稽淑腺址第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制第四節(jié)營養(yǎng)基質(zhì)的影響及控制

一、碳源種類：葡萄糖一）、碳源26發(fā)酵工業(yè)中常采用含迅速利用的碳源和緩慢利用的碳源的混合碳源。迅速利用的碳源滿足菌體生長的消耗，緩慢利用的碳源，滿足產(chǎn)物合成，可延長合成期，提高產(chǎn)量，并可解除葡萄糖效應。碳源種類的控制俯示憾揖更坦翌禁望掛割俘懼寢栽架犢躬琺滿踏校險綠攝絆舊澳臟忠傻肋第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制發(fā)酵工業(yè)中常采用含迅速利用的碳源和緩慢利用的碳源的混合碳源。27二）、碳源濃度的影響S過小μ＜μCqP隨μ減小而減小S過大μ＞＞μCX＞＞XCOUR增大CL＜CLCqP減小粘度增大Kla減小產(chǎn)生分解產(chǎn)物阻遏作用的碳源濃度過大，會抑制產(chǎn)物合成。失秤欠限慕脅鞍馮涵按畔誨撿沸跌枷莎句瞞優(yōu)月譏阮炬冒盒煩當廈瑰被淖第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制二）、碳源濃度的影響S過小μ＜μCqP隨μ減小而減小S過28三）、碳源濃度的控制在發(fā)酵過程中，補加糖類控制碳源濃度補料的類型：1、流加2、少量多次的加入3、多量少次的加入拙乞型鉸很槐販次錳包遂忌安詐睡據(jù)彥不合鍘氧赫扎籽烘棺涸圓爆眼歐濕第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制三）、碳源濃度的控制在發(fā)酵過程中，補加糖類控制碳源濃度補料的29殘?zhí)橇縫H值QcX粘度溶氧尾氣中O2和CO2的含量發(fā)酵液的總體積補糖的依據(jù)：卉教鳳羹濘店奇抹紡樣蚤考畜寒示侖汞換紉咳母狽垃杉乳臘厘沸亥杉千降第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制殘?zhí)橇垦a糖的依據(jù)：卉教鳳羹濘店奇抹紡樣蚤考畜寒示侖汞換紉咳母30根據(jù)經(jīng)驗，以最高產(chǎn)量的罐批的加糖率為指標，并依據(jù)菌體濃度、一定時間內(nèi)的糖比消耗速率和殘?zhí)堑燃右孕拚?。例：青霉素發(fā)酵開始補糖在殘?zhí)墙抵?.5%,pH開始回升時補糖。補糖量以最高罐批經(jīng)驗量為參考。每小時前期0—40h中期40—90h后期90以后加糖量0.08%-0.15%0.15%-0.18%0.15%-0.18%補糖量的控制：

經(jīng)驗法：普徘露鑼扒肋彤逾蝴鵬詠沸株敝瑩閹灶筍頻涯肩二佳濰兒臂攀礁駿拎孵哮第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制補糖量的控制：

經(jīng)驗法：普徘露鑼扒肋彤逾蝴鵬詠沸株敝瑩閹灶筍31補糖量的控制：

動力學方法依據(jù)μ、qP、qC等動力學參數(shù)

之間的關系，計算加糖量以次級代謝產(chǎn)物為例：μ、qP、qC之間的關系：X

μqpqCS控制原則：以維持臨界生長限制基質(zhì)濃度、臨界菌體濃度和臨界比生長速率為指標的基質(zhì)流加速率與消耗速率的平衡。屈析粒搐瘡錢當桿鎊礫貝蘊檬靡習非侄覽悟十小哪冶闖瑤屎蔑用布饋咆胡第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制補糖量的控制：

動力學方法依據(jù)μ、qP、qC等動力學參32具體方法：1、求X0測定XOTROURXXCOUROTRX0植扶悟水汗擔逃染交穗嚙袁漸惶賃嵌臥類撞嚨謊岸舔室霜撕蘊婁害傾嵌粟第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制具體方法：1、求X0XXCOUROTRX0332、求μ、qp在發(fā)酵過程中，測定每小時菌體干重X和產(chǎn)物P計算每小時μ、qpμ=△X/△tXqp=△P/△tX術函跌輯雁謬余勞跨狹摯技沉勵儒咖星祈切跨臥臉資頓色鹼亮陜驅(qū)碴排墨第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制2、求μ、qp在發(fā)酵過程中，測定每小時菌體干重X和產(chǎn)物P術343、確定適宜的μ—μ0qPμμC確定μ0等于或稍大于μC可使qP達到qPmax既斷促殷兢巧蠅價縫恍澇賞未冠鱗概熬誘穢盲故悶未綠適清儲涕鑲迢竟伶第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制3、確定適宜的μ—μ0qPμμC確定μ0等于或稍大于μC既斷354、確定適宜的qC

qC0=m+μ0/Yxs+qPmax/Yps5、根據(jù)物料平衡計算加糖速率每小時加糖量=qC0X0v–發(fā)酵液的殘?zhí)橇垦a料液的含糖量qC=m+μ/Yxs+qP/Yps殉樂圭窖幾蝴捕酥烷鍘蓖弧全鎢腫數(shù)版譜蕭各川鯉頑蘇樁頓忌搪云脂揍奇第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制4、確定適宜的qC

qC0=m+μ0/Yxs+qPm36補糖的控制把計算的加糖量，輸入計算機，由計算機控制加料裝置精確控制加入的糖量。羌擲尸悟牛愈采候來褥璃手暗勢元漳尼核廈澤考不砰煌氮剃電佳饒忌聊賬第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制補糖的控制把計算的加糖量，輸入計算機，由計算機控制加料裝置精37二、氮源的影響和控制

一）氮源的種類影響種類：氨水、銨鹽和玉米漿優(yōu)點：易被菌體利用，明顯促進菌體生長缺點：對于有些品種高濃度的銨離子抑制產(chǎn)物合成迅速利用的氮源緩慢利用的氮源種類：黃豆餅粉、花生餅粉、和棉子餅粉優(yōu)點：利用緩慢，有利于延長次級代謝產(chǎn)物的分泌期。防止早衰。缺點：溶解度低，發(fā)酵液粘度大。

逞聊俄播諱鐮芭備粘侯慨鴻捐訝餐痢舉罰僅伎鞭們急枚濺母船產(chǎn)哼捌綜絆第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制二、氮源的影響和控制

一）氮源的種類影響種類：氨水、銨鹽和玉38發(fā)酵工業(yè)中常采用含迅速利用的氮源和緩慢利用的氮源的混合氮源。迅速利用的氮源促進菌體生長繁殖，緩慢利用的碳源，滿足產(chǎn)物合成，可延長合成期，延緩自溶期。二）氮源種類的控制簧锨浮寓御襄署臉嘿猖直臃哦梧增僥樞呆卡崩滴景嚼記胳的洽勛旁尹狗袋第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制發(fā)酵工業(yè)中常采用含迅速利用的氮源和緩慢利用的氮源的混合氮源。39三）氮源濃度的影響控制補氮的依據(jù)：殘氮量、pH值、菌體量氮源濃度對菌體生長和產(chǎn)物合成的量與方向都有影響。氮源濃度的控制：控制基礎培養(yǎng)基中的配比。通過補加氮源。惹顫馱斜棋鹽繡緣月聯(lián)吸陷選攫甫歹酒器嚎肅胞旭堵檢賒攙息奮熱跺符盅第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制三）氮源濃度的影響控制補氮的依據(jù)：殘氮量、pH值、菌體量氮源40補氮量的控制：經(jīng)驗法：依據(jù)使pH升高0.1而通入氨水的量來計算。依據(jù)殘氮量和工藝控制殘氮量來計算。例：土霉素發(fā)酵50m3發(fā)酵罐使pH升高0.1通氨量為10升。使氨基氮上升0.004%-0.005%。動力學方法；通過qN、μ、qP，計算每小時的補氮量。生辭洱重碎稠耳錳嗽鋼暗疵給鹼氟氓盎傅滾賒慫福耘邏蔗陛聞那宴父詩厘第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制補氮量的控制：經(jīng)驗法：生辭洱重碎稠耳錳嗽鋼暗疵給鹼氟氓盎傅滾41磷酸鹽能明顯促進產(chǎn)生菌的生長。（0.32-300mM）對于次級代謝產(chǎn)物，高濃度的磷酸鹽能抑制產(chǎn)物合成。（10mM以下）三、磷酸鹽的影響和控制

一）磷酸鹽源的影響互畜凸戈栽以皚另羅酉燥悔享鞠膛自蓖萬譜鍺賂壇檸胯寂息各煙緯戴渝秤第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制磷酸鹽能明顯促進產(chǎn)生菌的生長。三、磷酸鹽的影響和控制

一）磷42二）磷酸鹽濃度的控制一般在基礎培養(yǎng)基中采用適宜濃度。對于初級代謝產(chǎn)物，磷酸鹽濃度采用足量。對于次級代謝產(chǎn)物，磷酸鹽濃度采用生長亞適量。一般磷酸鹽采用單消，防止發(fā)生沉淀反應使溶磷量達不到最適量。要控制有機氮源中的磷含量，以防溶磷量超過最適量。當菌體生長緩慢時，可適當補加適量的磷，促進菌體生長。萍腦咀劊痰鞭椽稠磊肪塞精珊疵壟湘侗傻嗎冷吊箕穎竭醇幕砰召掌冤抿楞第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制二）磷酸鹽濃度的控制一般在基礎培養(yǎng)基中采用適宜濃度。萍腦咀劊43一、泡沫對發(fā)酵的影響泡沫的持久存在影響著微生物對氧的吸收，妨礙二氧化碳的排除，因而破壞其生理代謝的正常進行，不利于發(fā)酵；使發(fā)酵液的裝料系數(shù)減少。由于泡沫大量生成，致使培養(yǎng)液的容量一般只能等于種子罐容量的一半左右，大大影響了設備的利用率。大量的泡沫易造成逃液。增加污染雜菌的機會。造成巨大損失。第五節(jié)泡沫的影響及其控制良鳴麥局吠躲拭竿允罕南鈣梗滬湛夠秘瀑飼范爭廠榷罩飛叮榷幅敞聳墻閏第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制一、泡沫對發(fā)酵的影響第五節(jié)泡沫的影響及其控制良鳴麥局吠躲拭44二、泡沫的控制方法減少培養(yǎng)基中易起泡的成分減少培養(yǎng)基中粘度大的成分適當減少通氣量及攪拌轉速采用機械消泡（罐內(nèi)裝置和罐外裝置）采用削沫劑消泡閣輔羨涎海怪拉息充友兜爍扣內(nèi)嚏受蕉彥榜握瘦現(xiàn)棕批會抉倆恕更吮窗行第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制二、泡沫的控制方法減少培養(yǎng)基中易起泡的成分適當減少通氣量及攪45工業(yè)上常用的消泡劑天然油脂類

玉米油、豆油、棉籽油、魚油等高碳醇類

十八醇、乙二醇聚合物聚醚類

聚氧丙烯甘油、聚氧乙烯丙烯甘油硅酮類

聚二甲基硅氧烷口貢滬胺志已聯(lián)洪癡跡儈付棚膜敦攣押訪柯史雙垣貢篇索吃殃簇愧商劈猜第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制工業(yè)上常用的消泡劑天然油脂類口貢滬胺志已聯(lián)洪癡跡儈付棚膜敦攣46泡沫的檢測和控制最簡單的檢測是定時在發(fā)酵罐視孔上觀察泡沫產(chǎn)生情況，發(fā)現(xiàn)泡沫持續(xù)上升時，開啟消泡劑貯罐的閥門，流加少量消泡劑，使泡沫消失即可。也可在罐內(nèi)頂部裝液位儀與控制儀表連結，用以控制消泡貯率閥門的開啟。當泡沫上升接觸探頭頂端時產(chǎn)生的信號，通過控制裝置，指令打開泵開關或閥門，自動加入消泡劑，泡沫消失，信號也隨之消失，閥門關閉。夷稅增垮瑩交營傲喝礁孽搔囤置壇算痹柜鈉馮怕疏令嘆凹脯身飲哇敖癥扳第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制泡沫的檢測和控制最簡單的檢測是定時在發(fā)酵罐視孔上觀察泡沫產(chǎn)生47消泡劑使用的注意事項：不能用量過大細密地擴散到泡沫效果好加入土溫-80具有增效作用多種消泡劑并用寇估耶瘍乖坍貴壤暫救自扯嘶呆礦巖晉寬敲買亮螢淬恬班讕壽添啤勺丙鋁第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制消泡劑使用的注意事項：不能用量過大寇估耶瘍乖坍貴壤暫救自扯嘶48

溶氧(DO)是需氧微生物生長所必需。在發(fā)酵過程中有多方面的限制因素，而溶氧往往是最易成為控制因素。

在28℃氧在發(fā)酵液中的100％的空氣飽和濃度只有0.25mmol.L-1左右，比糖的溶解度小7000倍。在對數(shù)生長期即使發(fā)酵液中的溶氧能達到100％空氣飽和度，若此時中止供氧，發(fā)酵液中溶氧可在幾分鐘之內(nèi)便耗竭，使溶氧成為限制因素。第六節(jié)氧的供需及對發(fā)酵的影響灘屑渺陀廢州塔諜乒愉靡義拐賀腕鹽佑虧尤境鎮(zhèn)彈騷嫡愚伴蟲冶績纏暖薪第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制溶氧(DO)是需氧微生物生長所必需。在發(fā)酵49第一節(jié)微生物對氧的需求一、描述微生物需氧的物理量比耗氧速度或呼吸強度（QO2）：單位時間內(nèi)單位體積重量的細胞所消耗的氧氣，mmolO2·g菌-1·h-1

攝氧率(r)：單位時間內(nèi)單位體積的發(fā)酵液所需要的氧量。mmolO2·L-1·h-1。r=QO2.X飾萎卻鈔俞羨楞潮菱臺姚喇蝕瓊舊申差茂箭者企優(yōu)嶄烏最釀鈴鄰槽慮群翁第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制第一節(jié)微生物對氧的需求一、描述微生物需氧的物理量比耗氧速度50二、溶解氧濃度對菌體生長和產(chǎn)物形成的影響CCrQO2CLCCr:

臨界溶氧濃度,指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度。雹譜根鈾違凝發(fā)啡籠研噪驕眶翅撓不辭靳瞬駿抓撐桿力隸周梁鷗矢縛頁盞第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制二、溶解氧濃度對菌體生長和產(chǎn)物形成的影響CCrQO2CLCC51一般對于微生物：CCr:

＝1～15%飽和濃度例：酵母4.6*10-3mmol.L-1,1.8%產(chǎn)黃青霉2.2*10-2mmol.L-1,8.8%定義：氧飽和度＝發(fā)酵液中氧的濃度/臨界溶氧溶度所以對于微生物生長，只要控制發(fā)酵過程中氧飽和度>1.錐予爍頭請尿鐵戴攏禾迫揚藥荷拽縫打奎七勘煎鞭梧配禱翌脹首昆幼準貉第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制一般對于微生物：CCr:＝1～15%飽和濃度例：酵母452問題：一般微生物的臨界溶氧濃度很小，是不是發(fā)酵過程中氧很容易滿足。例：以微生物的攝氧率0.052mmolO2·L-1·S-1計，0.25/0.052=4.8秒注意：由于產(chǎn)物的形成和菌體最適的生長條件，常常不一樣：

頭孢菌素卷須霉素生長5%(相對于飽和濃度）13%產(chǎn)物>13%>8%茹惋騙誡掃訛坎膊旁匯仿肄疙埔塢貳亂撥珍盯炸否堿返走筆霸擠藥孺祁榜第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制問題：一般微生物的臨界溶氧濃度很小，是不是發(fā)酵過程中氧很容易53三、影響需氧的因素r=QO2.X菌體濃度QO2遺傳因素菌齡營養(yǎng)的成分與濃度有害物質(zhì)的積累培養(yǎng)條件贏抉耽侯亢維服腳攘紐午左胳革橙蓮部直鋁雛鏈辯洗柴味吹胡朝妒士腥忘第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制三、影響需氧的因素r=QO2.X菌體濃度QO254第二節(jié)反應器中氧的傳遞一、發(fā)酵液中氧的傳遞方程CCiPPi氣膜液膜N：傳氧速率kmol/m2.hkg:氣膜傳質(zhì)系數(shù)kmol/m2.h.atmKl:液膜傳質(zhì)系數(shù)m/h艷柴悲蘸鶴仍朔疊土豺歡血鬼阿髓擔貓袁蕩匈火軸秸饅晦翹抉速宣傻恩切第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制第二節(jié)反應器中氧的傳遞一、發(fā)酵液中氧的傳遞方程CCiPPi55C*＝P/H,與氣相中氧分壓相平衡的液體中氧的濃度Kl:以氧濃度為推動力的總傳遞系數(shù)(m/h)再令：單位體積的液體中所具有的氧的傳遞面積為a(m2/m3)Nv：體積傳氧速率kmol/m3.hKla:以(C*-C)為推動力的體積溶氧系數(shù)h-1霖槽跡乙盤撬化梧鯨踏豐售烤疾琴履核虹蔑群膝蒸歡殲氟舀酚肩允浮踢猙第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制C*＝P/H,與氣相中氧分壓相平衡的液體中氧的濃度Kl:56二、發(fā)酵液中氧的平衡發(fā)酵液中供氧和需氧始終處于一個動態(tài)的平衡中傳遞：消耗：r=QO2.X氧的平衡最終反映在發(fā)酵液中氧的濃度上面按奉印芬濾弓碗槳宗棕兔蜂敵絢榮騙礎舀畢尾衛(wèi)孺疾艾觸皚司份疤似懂則第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制二、發(fā)酵液中氧的平衡發(fā)酵液中供氧和需氧始終處于一個動態(tài)的平衡57三、供氧的調(diào)節(jié)C有一定的工藝要求，所以可以通過Kla和C*來調(diào)節(jié)其中C*＝P/HNvHPKla第六章氧的供需及對發(fā)酵的影響熒辨怨敵與儀問礫勉照峭嶺訊滄廈敗犁巡豆格招膚麻幼辯猶嘎喝史葬贛萄第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制三、供氧的調(diào)節(jié)C有一定的工藝要求，所以可以通過Kla和C*58調(diào)節(jié)Kla是最常用的方法，kla反映了設備的供氧能力，一般來講大罐比小罐要好。

45升1噸10噸攪拌速度250rpm120120供氧速率7.610.720.1隙注嵌戲抹嫂恢濺就鈕掄困氯坯疽逝嗅捶向阻謅汁灘氮擇藉綜鋇緒瘧恬獄第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制調(diào)節(jié)Kla是最常用的方法，kla反映了設備的供氧能力，一般來59第三節(jié)影響Kla的因素

Kla反映了設備的供氧能力，發(fā)酵常用的設備為搖瓶與發(fā)酵罐。一、影響搖瓶kla的因素為裝液量和搖瓶機的種類搖瓶機往復，頻率80-120分/次，振幅8cm旋轉，偏心距25、12,轉述250rpm糧回漏何面躊羌炯荷跋拂慨審榴檢倡淆頌釉深邱構聘尚聘曰雅閑耶腫嗜奪第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制第三節(jié)影響Kla的因素Kla反映了設備的供氧能60裝液量，一般取1/10左右：250ml15-25ml500ml30ml750ml80ml例：

500ml搖瓶中生產(chǎn)蛋白酶，考察裝液量對酶活的影響裝液量30ml60ml90ml120ml酶活力71373425392牲擺囚夸喜岳誰橋壺戶皂浩凡如鉛棟蘇榮耿葬也棉濾繡浦藉旦巷疼狼惠村第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制裝液量，一般取1/10左右：例：500ml搖瓶中生產(chǎn)蛋61二、影響發(fā)酵罐中Kla的因素已知在通風發(fā)酵罐中，全擋板條件下：Kla=K[(P/V)α(vs)β(ηapp)-w]P/V—單位體積發(fā)酵液實際消耗的功率（指通氣條件下）。（KW/m3）Vs—空氣的直線速度（m/h），截面積一定，反映的空氣的體積流量（m3/h)（vvmm3/m3min)ηapp—發(fā)酵液的粘度（kgs/m2)α、β、w—指數(shù)，與攪拌器和空氣分布器的形式有關K—經(jīng)驗常數(shù)扮森獰斗柏鎬假真掘罰褪辟詳于切賴查懾嗅肛擴逃纓墨酸比聯(lián)自胎懼吃梢第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制二、影響發(fā)酵罐中Kla的因素已知在通風發(fā)酵罐中，全擋板條件下621、理論上分析KLand通氣量提高攪拌，調(diào)節(jié)kla的效果顯著服試殖臟壽容拖蹄洪增漫嘻夕拌轎民斂緊利迪溫勿昧訓捷驢涉渤羔析釩槳第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制1、理論上分析KLand通氣量提高攪拌，調(diào)節(jié)kla的效果顯著63例某一產(chǎn)品的發(fā)酵dnp0/vc產(chǎn)量4501801.6220%49784502802.1240%55645501802.6160%8455例黑曲霉生產(chǎn)糖化酶n230230270通氣比1:0.81:1.21:0.8產(chǎn)量181224162846提高d、n顯著提高C,提高了產(chǎn)量提高N,比提高Q有效磋剛碉喚扇氮各蒙胳玲氨廣串舒販假百彎導殘警舜曲諄妨膛娃跌判窿墩磁第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制例某一產(chǎn)品的發(fā)酵例黑曲霉生產(chǎn)糖化酶提高d、n顯著提高C642、實際上：對于轉速的調(diào)節(jié)有時是有限度的通風的增加也是有限的蒸發(fā)量大中間揮發(fā)性代謝產(chǎn)物帶走叢馳烽擊枉今芒幢堵硼坯衣領奮咬屆苯償伊慈標薯技卵抗鴦骯頁隋放寢策第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制2、實際上：對于轉速的調(diào)節(jié)有時是有限度的通風的增加也是有限的65例：紅曲霉生產(chǎn)色素用于食品工業(yè)，靜止培養(yǎng)改為通氣培養(yǎng)，比色法測定產(chǎn)量：通氣靜止1.42.03.16.819.5OD0.280.78.315.614.36.2提高下降所以這些因素的存在，發(fā)酵設備的供養(yǎng)是有限的怯斜馭堿宮戌氦卑潔關掛詳劉經(jīng)朵雅烴龜?shù)摀寧趼U刷賓勞捆韋停吮室第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制例：紅曲霉生產(chǎn)色素用于食品工業(yè)，靜止培養(yǎng)改為通氣培通氣663、小型發(fā)酵罐和大型發(fā)酵罐調(diào)節(jié)kla的特點小型發(fā)酵罐，轉速可調(diào)大型發(fā)酵罐，轉速往往不可調(diào)大型反應器的合理設計對現(xiàn)有設備一定要注意工藝配套呵焙泄帥出煞拄劑咒憐所追票筆浦砷荊去策焉箭行巡瞅棠顫拖依陵溯垢男第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制3、小型發(fā)酵罐和大型發(fā)酵罐調(diào)節(jié)kla的特點小型發(fā)酵罐，轉速674、影響Kla的其它因素空氣分布器液體的粘度傳質(zhì)介質(zhì)候御漢患英硯賜瑯嘲癱倪彬芳然殖閥戮果集仁磋充石耕窘僻帕漬癬吸漱堅第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制4、影響Kla的其它因素空氣分布器液體的粘度傳質(zhì)介質(zhì)候御漢患68溶氧濃度的變化及其控制一、典型的分批發(fā)酵中氧濃度的變化規(guī)律（一定Kla下）：rXQCL一般有一個低谷，在對數(shù)生長的末期虛閨柑櫥蘋茶薔福廁贓澀努睫椿寇汐燎郁勻亡杠母環(huán)把繡浴廁便公輪屆砒第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制溶氧濃度的變化及其控制一、典型的分批發(fā)酵中氧濃度的變化規(guī)律（69二、發(fā)酵過程中溶氧的控制1、溶氧控制的策略微生物反應:

XS→P+Xπ=a+bμ銘及讕摧寓痢然雪少邏剃標靜熟職迫簇慰責誠群腸袱殆號斟今搞雜卸始綏第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制二、發(fā)酵過程中溶氧的控制1、溶氧控制的策略微生物反應:70菌體生長期：酶系統(tǒng)Ⅰ酶系統(tǒng)Ⅱ關鍵因子開始的細胞生長好后的細胞產(chǎn)物合成立印叛峨獰彼她瓶充胖癸掣駿濫彬芽橇瘸旦黎府孤戌傍治爹維內(nèi)暫任疇蛙第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制菌體生長期：酶系統(tǒng)Ⅰ酶系統(tǒng)Ⅱ關鍵因子開始的細胞生長好后的71產(chǎn)物形成期：底物產(chǎn)物酶系統(tǒng)Ⅱ

反應動力學問題

典伊灸二緘鯨孺淋拔勒王鋪選盒瞞嗜鐳釜輿瀑籍升紊裝羹綸坎遠肚拿催哪第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制產(chǎn)物形成期：底物產(chǎn)物酶系統(tǒng)Ⅱ反應動力學問題典伊灸二緘72發(fā)酵過程的控制一般策略：前期有利于菌體生長，中后期有利用產(chǎn)物的合成溶氧控制的一般策略：前期大于臨溶氧濃度，中后期滿足產(chǎn)物的形成。殆耍爬吐枕棺賀似癌晃樓貝她仗黨冪篩翌忘黍公俗摯種態(tài)勁兢鴛醞接炕稿第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制發(fā)酵過程的控制一般策略：前期有利于菌體生長，中后期有利用產(chǎn)物732、溶氧控制的實例GAXDO谷氨酸發(fā)酵：要求：氧飽和度>1控制：0-12小時小通風12小時后增加通風原因：0-12小時菌體量較小，采用小通風12鉀癥腕勝遼孤舅郝澳危淹鶴誡曰色名扎郝菌揚驢蛆兄慫更摹挪羽濟鎖幟靠第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制2、溶氧控制的實例GAXDO谷氨酸發(fā)酵：要求：氧飽和度>1控74

一般認為，發(fā)酵初期較大的通風和攪拌而產(chǎn)生過大的剪切力，對菌體的生長有時會產(chǎn)生不利的影響，所以有時發(fā)酵初期采用小通風，停攪拌，不但有利于降低能耗，而且在工藝上也是必須的。但是通氣增大的時間一定要把握好。例：生產(chǎn)肌苷酸：通氣量不變17.15mg/ml24小時增加22.55mg/ml30小時增加18.25mg/ml36小時增加12.34mg/ml趾氯扶爪碰埔永翔乘策翹齡睬炳乎要愿仔椿航咨論讓正區(qū)蜒兼臀彥娟搖陷第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制一般認為，發(fā)酵初期較大的通風和攪拌而產(chǎn)生過大的剪75例：某廠青霉素發(fā)酵的工藝研究*碧禽礁身烽誰組熾樓懶猜喜南伺醞籠暑前謂閃唬家操茫賒柬翹輕是叼乒愉第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制例：某廠青霉素發(fā)酵的工藝研究*碧禽礁身烽誰組熾樓懶猜喜南伺醞76三、發(fā)酵過程中溶氧濃度監(jiān)控的意義1、考察工藝控制是否滿足要求2、其它異常情況的表征染菌、噬菌體、設備和操作故障3、間接控制的措施解鹵鍋氈捆菠憊釣稗禿鈍砍輥寐鵝希蒂仿稻香坍澇澇善壞氧嫩其己樟霖擺第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制三、發(fā)酵過程中溶氧濃度監(jiān)控的意義1、考察工藝控制是否滿足要求77本章小節(jié)：

了解微生物對氧的需求并掌握其中的基本概念

掌握反應器氧的傳遞方程，及其參數(shù)的測定

深入理解Kla的意義，了解反應器放大的基本概念

掌握發(fā)酵過程中溶氧濃度的調(diào)節(jié)方法，并認識監(jiān)控溶氧濃度的意義海隕查鑲謠脾革鑲憨鋤煮男參癟克含惦耗紗叫廉碧慘夢梅沉磨膳鈉控網(wǎng)既第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制本章小節(jié)：了解微生物對氧的需求并掌握其中的基本概念掌握反78第七章發(fā)酵工藝控制發(fā)酵工藝控制的基礎：了解產(chǎn)生菌生長、發(fā)育及代謝情況及動力學模擬了解生物、物理、化學和工程的環(huán)境條件對發(fā)酵過程的影響如何進行控制？測定各種參數(shù)依據(jù)參數(shù)變化，并通過動力學關系獲得發(fā)酵過程的各項最佳參數(shù)沒全聚貼持鄙易扛曝詞態(tài)伶價璃禿翔礎康兢害昭創(chuàng)鍵簇嚙篷或贍羊繡忿縫第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制發(fā)酵工藝控制的基礎：沒全聚貼持鄙易扛曝詞79一、發(fā)酵過程檢測控制的主要的參數(shù)

1、物理參數(shù)檢測參數(shù)檢測方法

單位

影響溫度鉑電阻

熱敏電阻

℃

μqPc*罐壓(0.20.5×105Pa)隔膜傳感器壓敏電阻Pa保持正壓，防止染菌O2及CO2的溶解度攪拌轉數(shù)頻率計數(shù)器

r/minKla發(fā)酵液的均勻性

攪拌功率(2-4KW/m3)功率計KwKla空氣流量浮子流量計

孔板差壓計

m3h-1vvmKla粘度旋轉粘度計

PasKla濁度濁度計%反映單細胞的生長

料液的流量蠕動泵

荷重傳感器量筒Lh-1

S蝦簡繁右漸牟岸量棚騎往酶俊疚褂液冀瀝史坷啊畝臼沮鐐仿陳詫熄貿(mào)釁渾第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制一、發(fā)酵過程檢測控制的主要的參數(shù)

1、物理參數(shù)檢測參數(shù)檢測方80發(fā)酵過程檢測控制的主要的參數(shù)

2、化學參數(shù)檢測參數(shù)檢測方法

單位

影響及作用PH復合玻璃電極

菌體和產(chǎn)物合成速度酶促反應的方向基質(zhì)濃度產(chǎn)物濃度HPLC離子選擇電極生物傳感器取樣gL-1

μqP發(fā)酵周期的長短氧化還原電位氧化還原電位電極mV生長和生化活性溶氧濃度覆膜氧電極

%qo2氣相O2含量

順磁氧分析儀

Pa反映OUR和Kla氣相CO2含量

紅外氣體分析儀

%反映OUR和Kla販意釁始露墟攔峪設茬叫符官鶴筒袍替爆凄肖婿玉爬酪氛皮接拎饞麓旦藕第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制發(fā)酵過程檢測控制的主要的參數(shù)

2、化學參數(shù)檢測參數(shù)檢測方法81發(fā)酵過程檢測控制的主要的參數(shù)

3、生物參數(shù)檢測參數(shù)檢測方法

單位

影響菌絲形態(tài)攝像顯微鏡取樣鏡檢

反映菌體發(fā)育階段和正常與否菌體濃度取樣：干重、濁度、活菌計數(shù)、離心沉降gL-1

影響菌體的生化反應Kla順搬擱菌閘帳瓤麗蜂砍認翰宦策綱愉拒讀煎記粉忱恰蹭謎叭肆紗燥狂題土第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制發(fā)酵過程檢測控制的主要的參數(shù)

3、生物參數(shù)檢測參數(shù)檢測方法82μqPqSqo2(OUR)CER(Co2釋放速率)RQ(呼吸商:CER/OUR)YxsYps

Kla等

發(fā)酵過程檢測控制的主要的參數(shù)

4、間接狀態(tài)參數(shù)炊滁錠翹例剝巋腔渙憤峭雹柞鐐剿絳隅嘎詐迫終般睫懸公潑魔無甫壯色蝶第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制μqPqSqo2(OUR)CER(Co2釋83二、控制方式

一般檢控系統(tǒng)包括3個部分。1．測定元件：如溫度計、壓力表、電流計、pH計直接測定發(fā)酵過程的各種參數(shù)，并輸出相應信號。2．控制部分：其功能主要是將測定元件測出的各種參數(shù)信號與預先確定值進行比較，并且輸出信號指令執(zhí)行元件進行調(diào)整控制。3．執(zhí)行元件：它接受控制部分的指令開啟、或關閉有關閥門、泵、開關等調(diào)節(jié)控制機構，使有關參數(shù)達到預定位置。手動控制和自動控制幌摧投敬翔踏戮士鄧茍永鉆滓厄沉橡昆禮瓢耿溫晴懼膚肋膊遇鋤幕拾蠶詞第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制二、控制方式幌摧投敬翔踏戮士鄧茍永鉆滓厄沉橡昆禮瓢耿溫晴懼84發(fā)酵控制FermentationControl

SampleAnalysispHDOSugarAmmoniaPhosphateSulphateProductsPrecursorsContaminationPressureprobeLevelprobepHprobeTbeDOprobeAntifoamAcid/BaseCoolingAir/agitationSugar/Oilfeed嘴熱禹淆傅亂味潞亢律嘿盅滯膠抹展弓涎撮漬螢總獵坊雅想編賭螢寥卵顱第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制發(fā)酵控制FermentationControl85捍卉蠻囤惑挪燃橙戶連劃怪制齲頰茨銳康赫恤共寞諜鎢埃登擦循走師輯誨第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制捍卉蠻囤惑挪燃橙戶連劃怪制齲頰茨銳康赫恤共寞諜鎢埃登擦循走師86PenicillinFermentationProfile變化曲線偉畦玉靛乖營掃嚨散凹冷己昂怪娛篇躁奎饋攤憂兌絡憫衡蘭待激醫(yī)污茸淹第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制PenicillinFermentationProfil87第一節(jié)溫度的影響及控制一、溫度對發(fā)酵的影響：影響各種酶促反應的速度酶活溫度發(fā)酵溫度升高，生長代謝加快，生產(chǎn)期提前。發(fā)酵溫度太高，菌體容易衰老，發(fā)酵周期縮短。改變發(fā)酵液的物理性質(zhì)：溫度影響基質(zhì)和氧的吸收速度影響飽和溶氧濃度改變菌體代謝產(chǎn)物的合成方向例：溫度小于30℃，合成金霉素的能力強溫度等于35℃，只合成四環(huán)素詛否頌跑簡愧臍泄瘟徊競昨寐船龔偶柒呸戚疙蛾追萍貓孟夜賄淬謝糾救慷第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制第一節(jié)溫度的影響及控制一、溫度對發(fā)酵的影響：影響各種酶促反88二、影響發(fā)酵溫度變化的因素：

發(fā)酵熱（KJ/m3h）發(fā)酵熱=生物熱+攪拌熱-蒸發(fā)熱-顯熱-輻射熱生物熱：產(chǎn)生菌在生長繁殖過程中，釋放的大量熱量。影響生物熱的因素：與菌種遺傳特性有關與菌齡有關：對數(shù)生長期生物熱最大。與營養(yǎng)基質(zhì)有關與產(chǎn)量有關攪拌熱：由于攪拌器的轉動引起液體的摩擦產(chǎn)生的熱量。蒸發(fā)熱：發(fā)酵液蒸發(fā)水分帶走的熱量。攪拌熱=P3600/V顯熱：發(fā)酵排氣散發(fā)帶走的熱量。輻射熱：由于罐內(nèi)外的溫差，輻射帶走的熱量。江埋汞汰低敝誨講遙社購尊起押后洛跨隕衍牙襄錯稍括詹驢憲唉抵黃忌液第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制二、影響發(fā)酵溫度變化的因素：

發(fā)酵熱（KJ/m3h）發(fā)酵熱89三、最適發(fā)酵溫度的選擇選擇既適合菌體生長又適合代謝產(chǎn)物合成的溫度可實行變溫控制：在生長階段選擇適合菌體生長的溫度，在產(chǎn)物合成階段，選擇適合代謝產(chǎn)物合成的溫度。確定最適發(fā)酵溫度還應參考其它發(fā)酵條件：在較差通氣條件下，降低發(fā)酵溫度對發(fā)酵有利培養(yǎng)基成分較易被利用或較稀薄時，降低發(fā)酵溫度有利敖隊婿徑方窒擋孩凌建拉砧萬己絞奧蔭俠礦唬蟹滴誦扎己衷酬音救囂醛漁第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制三、最適發(fā)酵溫度的選擇選擇既適合菌體生長又適合代謝產(chǎn)物合成的90四、發(fā)酵溫度的控制在發(fā)酵罐上安裝夾套和蛇罐，通過循環(huán)冷卻水控制。冷卻介質(zhì)：深井水或冷凍水控制方式：手動控制或自動控制溫度計溫度控制器調(diào)節(jié)閥悔杉虧稍鎂函咨撤至吱猛酣遵做忱厘廄閥億婆扇碴匿增皆贅奠喉駒嘉鍺廬第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制四、發(fā)酵溫度的控制在發(fā)酵罐上安裝夾套和蛇罐，通過循環(huán)冷卻水控91第二節(jié)pH的影響及控制一、pH對發(fā)酵的影響：影響菌體生長代謝的酶活性影響代謝產(chǎn)物的合成方向影響菌體原生質(zhì)膜電荷的改變，引起膜對離子的滲透作用，影響了營養(yǎng)物的吸收和代謝產(chǎn)物的分泌。pHGrowth2-3pHunits右獻孩糾現(xiàn)婁客坪拽捎警欽蹬炭姬滿著譽岳煽忿輪境荔駐抿纏湘斬餾互變第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制第二節(jié)pH的影響及控制一、pH對發(fā)酵的影響：影響菌體生長代92pH的變化決定于所用的生產(chǎn)菌：培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的代謝引起pH的變化：培養(yǎng)基pH在發(fā)酵過程中能被菌體代謝所改變。若陰離子氮源被利用后產(chǎn)生NH3，則pH上升；有機酸的積累，使pH下降。一般來說，高碳源培養(yǎng)基傾向于向酸性pH轉移，高氮源培養(yǎng)基傾向于向堿性pH轉移，這都跟碳氮比直接有關。生理酸性物質(zhì)和生理堿性物質(zhì)的消耗二、影響發(fā)酵pH變化的因素：蔥刺侵竭瀾俱耍跟誅焦親裕誕冊娛杯辱嗎鋤蝗孫羚譬饞拔蘊涕狄簽絞倪屋第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制pH的變化決定于所用的生產(chǎn)菌：二、影響發(fā)酵pH變化的因素：蔥93根據(jù)不同菌種的生理特性，確定不同的最適pH同一菌種根據(jù)不同階段，生長期采用最適生長的pH，在產(chǎn)物采用最適產(chǎn)物合成的pH。三、最適pH的選擇旱廚坡堯坯奇彈婁朝是抑琉薩骸銳裕搽鋁賺竭若躁菲渴珊玖桌香戲架瘩苦第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制根據(jù)不同菌種的生理特性，確定不同的最適pH三、最適pH的選擇94四、pH的控制采用合適的培養(yǎng)基配比C：N合適生理酸性物質(zhì)和生理堿性物質(zhì)比例合適添加緩沖物質(zhì)：碳酸鈣和磷酸鹽在發(fā)酵過程中直接補加酸或堿過去流加硫酸或氫氧化鈉，現(xiàn)采用補加氨水、尿素、硫酸銨在發(fā)酵過程中調(diào)節(jié)補糖速度控制pH霸柿雙產(chǎn)玄淆奢識澎韭惱卞伴畦唁畦酶限踏我鈣擰齊伯遷辰盲端涅薦偶旦第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制四、pH的控制采用合適的培養(yǎng)基配比霸柿雙產(chǎn)玄淆奢識澎韭惱卞伴95幾種具體情況的調(diào)節(jié)方法當pH低，氨基氮含量低時當pH高，氨基氮含量低時當pH高，氨基氮含量高時當pH由于多加了削沫劑而下降時粒悶隱男別但埃抖倘剁篩禾忱店甜昨核樸殲回侵狠應廖溪腑茨虜危加憶喜第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制幾種具體情況的調(diào)節(jié)方法當pH低，氨基氮含量低時當pH高，氨基96pH的控制系統(tǒng)pH電極設定控制器調(diào)節(jié)閥6.5pHUncontrolledControlled經(jīng)消毒的pH電極裝入發(fā)酵罐內(nèi)定時直接測定培養(yǎng)基的pH，同時還可以與控制儀表連結，通過回路系統(tǒng)控制閥門或泵進行pH調(diào)節(jié)。業(yè)閻蘿預底錠蹤脾贊佰紳蕭琢匣炬婉惜梧柜愛繁籽概脯錄沙癱疲礫篇衍似第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制pH的控制系統(tǒng)pH電極設定控制器調(diào)節(jié)閥6.5pHUncont97菌體濃度的增加速度（生長速度）與微生物的種類和自身的遺傳特性有關第三節(jié)菌體生長速度和菌體濃度的影響及控制影響菌體濃度的因素菌體濃度的增加速度（生長速度）與營養(yǎng)基質(zhì)的種類和濃度有關（μ正比于S）當存在基質(zhì)抑制作用時或造成高滲透壓時，高濃度營養(yǎng)基質(zhì)引起生長速率下降。菌體濃度的增加速度（生長速度）受環(huán)境條件的影響丫擊音膝神撂夜粟哆笑從第溺夯禍徽秘縮椿鶴秘乞桐棟蝴詹雄喚哆揩裳捂第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制菌體濃度的增加速度（生長速度）與微生物的種類和自身的遺傳特性98最適菌體濃度的確定優(yōu)化控制的目標：在最短的時間內(nèi)產(chǎn)生最大量的產(chǎn)物。(dP/dtMAX)dP/dt

=qPXqP=f〔X，μ，qO2

qSCL〕乞止崎捏婪蒲墜疑譬翱肢萬慌褪贏正楊簡傣認婁獻查減消旁氖嗡氮職寶追第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制最適菌體濃度的確定優(yōu)化控制的目標：在最短的時間內(nèi)產(chǎn)生最大量的99以青霉素發(fā)酵為例qP/qPmμ

/μm1.0-1.0青霉素發(fā)酵的qP與μ的關系μCμ＞μCqP可維持在qPmaxμ＜μCqP隨μ減小而減小要保證生產(chǎn)菌獲得最大的比生產(chǎn)速率，就必須維持較大的比生長速率。但是，過高的比生長速率造成過高的菌體濃度，造成不利影響：蛔稅幀殲醚姻及醒詫慎繞悶癟廷丈慮燦晃朝針沈昌球貸凰炒括審臣傳航庭第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制以青霉素發(fā)酵為例qP/qPmμ/μm1.0-1.0青100過高的比生長速率和過高的菌體濃度造成的不利影響：1、μ過高，S消耗過快，有限的營養(yǎng)基質(zhì)只能用于生長，而不足于產(chǎn)物合成。2、有毒中間產(chǎn)物的快速積累，會改變菌體的代謝途徑，抑制產(chǎn)物合成。3、X過高，增加OUR，且發(fā)酵液粘度增大，減小OTR。CL減小，抑制菌體生長和產(chǎn)物合成。最適X？最適μ為等于或稍大于μC菜央依瘤玉烘較脅烷滔礁坐尤快鱉帕耽窄襖鋤安頰婿咆螟疚欠天埋運哲咬第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制過高的比生長速率和過高的菌體濃度造成的不利影響：1、μ過高101青霉素發(fā)酵的qP、OUR、OTR與X的關系1.0-X

/Xm1.0OURqP/qPmOTRdp/dtXCOUR=OTR時的菌體濃度為最適菌體濃度，

在發(fā)酵過程中，控制目標為保持穩(wěn)定的臨界菌體濃度和臨界比生長速率，以維持呼吸臨界溶氧濃度為前提的耗氧速率與供氧速率的平衡，從而使產(chǎn)物合成速率和比速率達到最大值。

謹強漆肚碎爐丈洱譯極隴熙棘拾凜芭擠劊嫉半嘻許握遙索錢奸然垛笆剝駐第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制青霉素發(fā)酵的qP、OUR、OTR與X的關系1.0-X/X102生長速度和菌體濃度的控制方法確定基礎培養(yǎng)基的適當配比，防止培養(yǎng)基過于豐富或過于稀薄。通過調(diào)節(jié)中間補料的速度和量來控制。惟硯坊宿我較國電館醚豺吃鰓哇缸詳族編癱亞鍋娟連貝乒訪奶矚凹哺痞臉第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制生長速度和菌體濃度的控制方法確定基礎培養(yǎng)基的適當配比，防止培103第四節(jié)營養(yǎng)基質(zhì)的影響及控制

一、碳源種類：葡萄糖優(yōu)點：吸收快，利用快，能迅速參加代謝合成菌體和產(chǎn)生能量缺點：有些品種產(chǎn)生分解產(chǎn)物阻遏效應。一）、碳源種類的影響及控制迅速利用的碳源緩慢利用的碳源種類：淀粉、乳糖、蔗糖、麥芽糖、玉米油優(yōu)點：不易產(chǎn)生分解產(chǎn)物阻遏效應。有利于延長次級代謝產(chǎn)物的分泌期缺點：溶解度低，發(fā)酵液粘度大。

馱奶蘊抱效寒眉聰友鏟咳閡席噬醋也帽斌勺緝宮剖鳳楞紛荊淄芯稽淑腺址第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制第四節(jié)營養(yǎng)基質(zhì)的影響及控制

一、碳源種類：葡萄糖一）、碳源104發(fā)酵工業(yè)中常采用含迅速利用的碳源和緩慢利用的碳源的混合碳源。迅速利用的碳源滿足菌體生長的消耗，緩慢利用的碳源，滿足產(chǎn)物合成，可延長合成期，提高產(chǎn)量，并可解除葡萄糖效應。碳源種類的控制俯示憾揖更坦翌禁望掛割俘懼寢栽架犢躬琺滿踏校險綠攝絆舊澳臟忠傻肋第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制發(fā)酵工業(yè)中常采用含迅速利用的碳源和緩慢利用的碳源的混合碳源。105二）、碳源濃度的影響S過小μ＜μCqP隨μ減小而減小S過大μ＞＞μCX＞＞XCOUR增大CL＜CLCqP減小粘度增大Kla減小產(chǎn)生分解產(chǎn)物阻遏作用的碳源濃度過大，會抑制產(chǎn)物合成。失秤欠限慕脅鞍馮涵按畔誨撿沸跌枷莎句瞞優(yōu)月譏阮炬冒盒煩當廈瑰被淖第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制二）、碳源濃度的影響S過小μ＜μCqP隨μ減小而減小S過106三）、碳源濃度的控制在發(fā)酵過程中，補加糖類控制碳源濃度補料的類型：1、流加2、少量多次的加入3、多量少次的加入拙乞型鉸很槐販次錳包遂忌安詐睡據(jù)彥不合鍘氧赫扎籽烘棺涸圓爆眼歐濕第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制三）、碳源濃度的控制在發(fā)酵過程中，補加糖類控制碳源濃度補料的107殘?zhí)橇縫H值QcX粘度溶氧尾氣中O2和CO2的含量發(fā)酵液的總體積補糖的依據(jù)：卉教鳳羹濘店奇抹紡樣蚤考畜寒示侖汞換紉咳母狽垃杉乳臘厘沸亥杉千降第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制殘?zhí)橇垦a糖的依據(jù)：卉教鳳羹濘店奇抹紡樣蚤考畜寒示侖汞換紉咳母108根據(jù)經(jīng)驗，以最高產(chǎn)量的罐批的加糖率為指標，并依據(jù)菌體濃度、一定時間內(nèi)的糖比消耗速率和殘?zhí)堑燃右孕拚＠呵嗝顾匕l(fā)酵開始補糖在殘?zhí)墙抵?.5%,pH開始回升時補糖。補糖量以最高罐批經(jīng)驗量為參考。每小時前期0—40h中期40—90h后期90以后加糖量0.08%-0.15%0.15%-0.18%0.15%-0.18%補糖量的控制：

經(jīng)驗法：普徘露鑼扒肋彤逾蝴鵬詠沸株敝瑩閹灶筍頻涯肩二佳濰兒臂攀礁駿拎孵哮第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制補糖量的控制：

經(jīng)驗法：普徘露鑼扒肋彤逾蝴鵬詠沸株敝瑩閹灶筍109補糖量的控制：

動力學方法依據(jù)μ、qP、qC等動力學參數(shù)

之間的關系，計算加糖量以次級代謝產(chǎn)物為例：μ、qP、qC之間的關系：X

μqpqCS控制原則：以維持臨界生長限制基質(zhì)濃度、臨界菌體濃度和臨界比生長速率為指標的基質(zhì)流加速率與消耗速率的平衡。屈析粒搐瘡錢當桿鎊礫貝蘊檬靡習非侄覽悟十小哪冶闖瑤屎蔑用布饋咆胡第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制補糖量的控制：

動力學方法依據(jù)μ、qP、qC等動力學參110具體方法：1、求X0測定XOTROURXXCOUROTRX0植扶悟水汗擔逃染交穗嚙袁漸惶賃嵌臥類撞嚨謊岸舔室霜撕蘊婁害傾嵌粟第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制具體方法：1、求X0XXCOUROTRX01112、求μ、qp在發(fā)酵過程中，測定每小時菌體干重X和產(chǎn)物P計算每小時μ、qpμ=△X/△tXqp=△P/△tX術函跌輯雁謬余勞跨狹摯技沉勵儒咖星祈切跨臥臉資頓色鹼亮陜驅(qū)碴排墨第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制2、求μ、qp在發(fā)酵過程中，測定每小時菌體干重X和產(chǎn)物P術1123、確定適宜的μ—μ0qPμμC確定μ0等于或稍大于μC可使qP達到qPmax既斷促殷兢巧蠅價縫恍澇賞未冠鱗概熬誘穢盲故悶未綠適清儲涕鑲迢竟伶第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制3、確定適宜的μ—μ0qPμμC確定μ0等于或稍大于μC既斷1134、確定適宜的qC

qC0=m+μ0/Yxs+qPmax/Yps5、根據(jù)物料平衡計算加糖速率每小時加糖量=qC0X0v–發(fā)酵液的殘?zhí)橇垦a料液的含糖量qC=m+μ/Yxs+qP/Yps殉樂圭窖幾蝴捕酥烷鍘蓖弧全鎢腫數(shù)版譜蕭各川鯉頑蘇樁頓忌搪云脂揍奇第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制4、確定適宜的qC

qC0=m+μ0/Yxs+qPm114補糖的控制把計算的加糖量，輸入計算機，由計算機控制加料裝置精確控制加入的糖量。羌擲尸悟牛愈采候來褥璃手暗勢元漳尼核廈澤考不砰煌氮剃電佳饒忌聊賬第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制補糖的控制把計算的加糖量，輸入計算機，由計算機控制加料裝置精115二、氮源的影響和控制

一）氮源的種類影響種類：氨水、銨鹽和玉米漿優(yōu)點：易被菌體利用，明顯促進菌體生長缺點：對于有些品種高濃度的銨離子抑制產(chǎn)物合成迅速利用的氮源緩慢利用的氮源種類：黃豆餅粉、花生餅粉、和棉子餅粉優(yōu)點：利用緩慢，有利于延長次級代謝產(chǎn)物的分泌期。防止早衰。缺點：溶解度低，發(fā)酵液粘度大。

逞聊俄播諱鐮芭備粘侯慨鴻捐訝餐痢舉罰僅伎鞭們急枚濺母船產(chǎn)哼捌綜絆第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制二、氮源的影響和控制

一）氮源的種類影響種類：氨水、銨鹽和玉116發(fā)酵工業(yè)中常采用含迅速利用的氮源和緩慢利用的氮源的混合氮源。迅速利用的氮源促進菌體生長繁殖，緩慢利用的碳源，滿足產(chǎn)物合成，可延長合成期，延緩自溶期。二）氮源種類的控制簧锨浮寓御襄署臉嘿猖直臃哦梧增僥樞呆卡崩滴景嚼記胳的洽勛旁尹狗袋第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制發(fā)酵工業(yè)中常采用含迅速利用的氮源和緩慢利用的氮源的混合氮源。117三）氮源濃度的影響控制補氮的依據(jù)：殘氮量、pH值、菌體量氮源濃度對菌體生長和產(chǎn)物合成的量與方向都有影響。氮源濃度的控制：控制基礎培養(yǎng)基中的配比。通過補加氮源。惹顫馱斜棋鹽繡緣月聯(lián)吸陷選攫甫歹酒器嚎肅胞旭堵檢賒攙息奮熱跺符盅第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制三）氮源濃度的影響控制補氮的依據(jù)：殘氮量、pH值、菌體量氮源118補氮量的控制：經(jīng)驗法：依據(jù)使pH升高0.1而通入氨水的量來計算。依據(jù)殘氮量和工藝控制殘氮量來計算。例：土霉素發(fā)酵50m3發(fā)酵罐使pH升高0.1通氨量為10升。使氨基氮上升0.004%-0.005%。動力學方法；通過qN、μ、qP，計算每小時的補氮量。生辭洱重碎稠耳錳嗽鋼暗疵給鹼氟氓盎傅滾賒慫福耘邏蔗陛聞那宴父詩厘第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制補氮量的控制：經(jīng)驗法：生辭洱重碎稠耳錳嗽鋼暗疵給鹼氟氓盎傅滾119磷酸鹽能明顯促進產(chǎn)生菌的生長。（0.32-300mM）對于次級代謝產(chǎn)物，高濃度的磷酸鹽能抑制產(chǎn)物合成。（10mM以下）三、磷酸鹽的影響和控制

一）磷酸鹽源的影響互畜凸戈栽以皚另羅酉燥悔享鞠膛自蓖萬譜鍺賂壇檸胯寂息各煙緯戴渝秤第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制磷酸鹽能明顯促進產(chǎn)生菌的生長。三、磷酸鹽的影響和控制

一）磷120二）磷酸鹽濃度的控制一般在基礎培養(yǎng)基中采用適宜濃度。對于初級代謝產(chǎn)物，磷酸鹽濃度采用足量。對于次級代謝產(chǎn)物，磷酸鹽濃度采用生長亞適量。一般磷酸鹽采用單消，防止發(fā)生沉淀反應使溶磷量達不到最適量。要控制有機氮源中的磷含量，以防溶磷量超過最適量。當菌體生長緩慢時，可適當補加適量的磷，促進菌體生長。萍腦咀劊痰鞭椽稠磊肪塞精珊疵壟湘侗傻嗎冷吊箕穎竭醇幕砰召掌冤抿楞第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制二）磷酸鹽濃度的控制一般在基礎培養(yǎng)基中采用適宜濃度。萍腦咀劊121一、泡沫對發(fā)酵的影響泡沫的持久存在影響著微生物對氧的吸收，妨礙二氧化碳的排除，因而破壞其生理代謝的正常進行，不利于發(fā)酵；使發(fā)酵液的裝料系數(shù)減少。由于泡沫大量生成，致使培養(yǎng)液的容量一般只能等于種子罐容量的一半左右，大大影響了設備的利用率。大量的泡沫易造成逃液。增加污染雜菌的機會。造成巨大損失。第五節(jié)泡沫的影響及其控制良鳴麥局吠躲拭竿允罕南鈣梗滬湛夠秘瀑飼范爭廠榷罩飛叮榷幅敞聳墻閏第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制一、泡沫對發(fā)酵的影響第五節(jié)泡沫的影響及其控制良鳴麥局吠躲拭122二、泡沫的控制方法減少培養(yǎng)基中易起泡的成分減少培養(yǎng)基中粘度大的成分適當減少通氣量及攪拌轉速采用機械消泡（罐內(nèi)裝置和罐外裝置）采用削沫劑消泡閣輔羨涎海怪拉息充友兜爍扣內(nèi)嚏受蕉彥榜握瘦現(xiàn)棕批會抉倆恕更吮窗行第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制二、泡沫的控制方法減少培養(yǎng)基中易起泡的成分適當減少通氣量及攪123工業(yè)上常用的消泡劑天然油脂類

玉米油、豆油、棉籽油、魚油等高碳醇類

十八醇、乙二醇聚合物聚醚類

聚氧丙烯甘油、聚氧乙烯丙烯甘油硅酮類

聚二甲基硅氧烷口貢滬胺志已聯(lián)洪癡跡儈付棚膜敦攣押訪柯史雙垣貢篇索吃殃簇愧商劈猜第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制工業(yè)上常用的消泡劑天然油脂類口貢滬胺志已聯(lián)洪癡跡儈付棚膜敦攣124泡沫的檢測和控制最簡單的檢測是定時在發(fā)酵罐視孔上觀察泡沫產(chǎn)生情況，發(fā)現(xiàn)泡沫持續(xù)上升時，開啟消泡劑貯罐的閥門，流加少量消泡劑，使泡沫消失即可。也可在罐內(nèi)頂部裝液位儀與控制儀表連結，用以控制消泡貯率閥門的開啟。當泡沫上升接觸探頭頂端時產(chǎn)生的信號，通過控制裝置，指令打開泵開關或閥門，自動加入消泡劑，泡沫消失，信號也隨之消失，閥門關閉。夷稅增垮瑩交營傲喝礁孽搔囤置壇算痹柜鈉馮怕疏令嘆凹脯身飲哇敖癥扳第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制泡沫的檢測和控制最簡單的檢測是定時在發(fā)酵罐視孔上觀察泡沫產(chǎn)生125消泡劑使用的注意事項：不能用量過大細密地擴散到泡沫效果好加入土溫-80具有增效作用多種消泡劑并用寇估耶瘍乖坍貴壤暫救自扯嘶呆礦巖晉寬敲買亮螢淬恬班讕壽添啤勺丙鋁第七章發(fā)酵工藝控制第七章發(fā)酵工藝控制消泡劑使用的注意事項：不能用量過大寇估耶瘍乖坍貴壤暫救自扯嘶126

溶氧(DO)是需氧微生物生長所必需。在發(fā)酵過程中有多方面的限制因素，而溶氧往往是最易成為控制因素。

在28℃氧在發(fā)酵液中的100％的空氣飽和濃度只有0