發(fā)酵工程韋革宏楊祥第6章4節(jié)

第四節(jié)轉(zhuǎn)速流量及其他參數(shù)的檢測(cè)與控制實(shí)際發(fā)酵生產(chǎn)和研究中主要檢測(cè)的變量（1）PH（2）DO（3）溫度（4）轉(zhuǎn)速（5）殘?zhí)牵?）其他（1）流量（2）溫度（1）流量（2）溫度進(jìn)罐罐中出罐實(shí)際發(fā)酵生產(chǎn)和研究中主要的檢查項(xiàng)目（1）微生物形態(tài)的檢查（2）無(wú)菌檢查（3）泡沫檢查一、流量的檢測(cè)與控制1、流量檢測(cè)的必要性任何化工生產(chǎn)檢測(cè)控制的基本參數(shù)。2、流量的檢測(cè)方法見下頁(yè)。流量測(cè)量裝置體積流量型質(zhì)量流量型同心孔板壓差式流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)熱質(zhì)量流量計(jì)受溫度壓力影響，有流體能量損失不受溫度壓力影響，無(wú)流體能量損失3、流量的控制閥門直接控制。電磁流量計(jì)二、轉(zhuǎn)速的檢測(cè)與控制1、轉(zhuǎn)速檢測(cè)的必要性2、轉(zhuǎn)速的檢測(cè)方法任何化工生產(chǎn)檢測(cè)控制的基本參數(shù)。見下頁(yè)。轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置磁感應(yīng)式測(cè)速發(fā)電機(jī)攪拌軸切片切割磁場(chǎng)產(chǎn)生電脈沖攪拌軸切片切割特定光線產(chǎn)生光脈沖，再轉(zhuǎn)變成電信號(hào)攪拌軸帶動(dòng)的小型發(fā)電機(jī)，其輸出電壓與轉(zhuǎn)速間有良好的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系光感應(yīng)式3、轉(zhuǎn)速的控制閥門直接控制。三、殘?zhí)堑臋z測(cè)與控制1、殘?zhí)菣z測(cè)的必要性發(fā)酵中最重要的營(yíng)養(yǎng)源，發(fā)酵進(jìn)程和終點(diǎn)的最重要指示參數(shù)。2、殘?zhí)堑臋z測(cè)方法斐林滴定法，參考《工業(yè)發(fā)酵分析》（化學(xué)工業(yè)出版社）。3、殘?zhí)堑目刂粕咭匝a(bǔ)料控制，參見專題1。降糖通過(guò)其他環(huán)節(jié)間接控制，參見專題3。四、其他參數(shù)的檢測(cè)與控制1、尾氣CO2分析的必要性表征菌體呼吸強(qiáng)度的重要參數(shù)。2、尾氣CO2分析方法主要使用紅外CO2

測(cè)定儀（IR）檢測(cè)。（一）尾氣CO2分析3、尾氣CO2控制主要通過(guò)它了解發(fā)酵狀況，不是控制的對(duì)象。參見教材P199（二）尾氣O2的檢測(cè)與控制1、尾氣O2檢測(cè)的必要性2、尾氣O2的檢測(cè)方法3、尾氣O2控制主要通過(guò)它了解發(fā)酵狀況，不是控制的對(duì)象。表征菌體呼吸強(qiáng)度的重要參數(shù)。主要使用氧磁分析儀檢測(cè)。尾氣分析的取樣系統(tǒng)（三）菌體濃度的檢測(cè)與控制1、菌體濃度檢測(cè)的必要性2、菌體濃度的檢測(cè)方法重要的生物學(xué)參數(shù)，很多間接參數(shù)計(jì)算的基礎(chǔ)。見下頁(yè)。3、菌體濃度的控制菌體濃度測(cè)量方法重量法體積法測(cè)干重或濕重，與菌體濃度建立線性關(guān)系測(cè)黏度、濁度細(xì)胞中某些物質(zhì)含量，與菌體濃度建立線性關(guān)系測(cè)過(guò)濾濾餅的體積，或離心后測(cè)壓縮細(xì)胞體積，與菌體濃度建立線性關(guān)系比例法其他方法熒光法、電容法等參見教材P198通過(guò)其他環(huán)節(jié)間接控制，參見專題3。（四）發(fā)酵中間(終)產(chǎn)物的檢測(cè)與控制1、發(fā)酵中間(終)產(chǎn)物檢測(cè)的必要性2、發(fā)酵中間(終)產(chǎn)物的檢測(cè)方法發(fā)酵的特殊要求；發(fā)酵結(jié)果的衡量。見下頁(yè)。3、發(fā)酵中間(終)產(chǎn)物的控制主要通過(guò)它了解發(fā)酵狀況，一般不是直接控制的對(duì)象。發(fā)酵中間(終)產(chǎn)物的檢測(cè)方法高壓液相色譜（HPLC）生物傳感器氣象色譜－質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）其他方法參見教材P196參見《工業(yè)發(fā)酵分析》（化學(xué)工業(yè)出版社）示例圖片同心孔板壓差式流量計(jì)原理：由節(jié)流產(chǎn)生壓差，用壓差變送器進(jìn)行檢測(cè)，再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)顯示。使用：主要用于大型發(fā)酵生產(chǎn)的管道流量的測(cè)量。（Φ＞25mm）截流孔板導(dǎo)壓管檢壓計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)原理：作用在轉(zhuǎn)子上的沖力與流速呈正比，而平衡時(shí)沖力等于轉(zhuǎn)子重量。使用：主要用于小型發(fā)酵生產(chǎn)、中試或?qū)嶒?yàn)室的管道流量的測(cè)量。（Φ＜25mm）熱質(zhì)量流量計(jì)原理：流體流動(dòng)引起熱量傳導(dǎo)和溫度的變化，再轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。使用：范圍較廣，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價(jià)高熱質(zhì)量流量計(jì)的溫度分布變化曲線電磁流量計(jì)原理：流體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。使用：不可使用于非導(dǎo)電流體的測(cè)量，快速靈敏但結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價(jià)高。紅外CO2

測(cè)定儀（IR）原理：除了單原子氣體和具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)又無(wú)極性的雙原子氣體，幾乎所有氣體都在近紅外波段具有不同的紅外吸收譜。CO2在2.6~2.9μm和4.1~4.5μm有兩個(gè)吸收峰。IR也可以分析其他氣體。其分析部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見下頁(yè)。分類：按三個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)分成8類。a.分光（色散）或不分光（非色散）b.單光束或雙光束c.直讀式或補(bǔ)償式參見教材P199工業(yè)用直讀式雙光束不分光紅外氣體分析儀2燈絲1燈絲3同步電機(jī)4切光片5測(cè)量氣室6參比氣室7檢測(cè)室8檢測(cè)室9定片10動(dòng)片11放大器12記錄儀IR對(duì)背景氣中的干擾組分的處理干擾組分：即背景氣中特征吸收波段與待測(cè)組分特征吸收波段互相重疊的部分。處理辦法：增加濾波氣室，見下頁(yè)。1測(cè)量氣室2濾波氣室3濾波參比氣室氧磁分析儀原理：氧是順磁性的，由于它的磁化率較大，在所有氣體中占有重要位置，大多數(shù)氣體具有抗磁性，而且有較小的磁化率。幾種氣體的相對(duì)磁性種類：a.順磁式氧分析儀參見教材P199b.磁風(fēng)式氧分析儀濁度法測(cè)量菌體濃度流通式濁度計(jì)：使發(fā)酵液進(jìn)入一流通式薄層比色杯，用500~600nm波長(zhǎng)的光束測(cè)定其光密度（或稱吸光度O.D.值），然后再返回發(fā)酵罐中。優(yōu)點(diǎn)：在線檢測(cè)缺點(diǎn)：比色杯貼壁生長(zhǎng)問(wèn)題氣泡有影響無(wú)菌問(wèn)題熒光法測(cè)量菌體濃度原理：熒光是某種化學(xué)物質(zhì)在吸收某種波長(zhǎng)的光之后,激發(fā)出另一種波長(zhǎng)的光的特性。而細(xì)胞中具有這種特性的物質(zhì)主要為NADH。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便、靈敏、耐高溫。缺點(diǎn)：易受環(huán)境影響，不夠穩(wěn)定。氣象色譜－質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）氣象色譜結(jié)構(gòu)原理1貯氣瓶2減壓閥3載氣凈化干燥管4針型閥5流量計(jì)6壓力表7進(jìn)樣器8色譜柱9檢測(cè)器10記錄儀扇形質(zhì)譜結(jié)構(gòu)原理高壓液相色譜（HPLC）原理：高壓液相色譜又稱高效液相色譜或高速液相色譜，是一種流動(dòng)相為液體的快速分離分析技術(shù)。0.50.50.250.250.250.1250.1250.250.250.250.1250.1250.50.250.125……0.250.250.18……0.125……0.180.18……0.15高壓：載液壓可達(dá)15~35MPa高速：分析時(shí)間一般小于1h高效：理論塔板數(shù)達(dá)幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)個(gè)/米以上高靈敏度：達(dá)到納克級(jí)缺點(diǎn)：需要復(fù)雜的配套自動(dòng)取樣系統(tǒng)。參見教