第七章發(fā)酵過程中的終點判斷

第七章發(fā)酵過程中的終點判斷第1頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三一、發(fā)酵終點的判斷生產(chǎn)能力是指單位時間內(nèi)單位罐體積所積累的產(chǎn)物量，其單位是g/L?h。生產(chǎn)既要高產(chǎn)量又要低成本。發(fā)酵末期，菌體的分泌能力都要下降，使產(chǎn)物的生產(chǎn)能力下降或停止。發(fā)酵末期有些產(chǎn)生菌還會發(fā)生自溶。確定合適的微生物發(fā)酵終點，對提高產(chǎn)物的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟效益是很重要的。第2頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三一、發(fā)酵終點的判斷考慮經(jīng)濟因素

最適發(fā)酵時間：以能最大限度地降低成本和最大限度地取得最大生產(chǎn)能力的發(fā)酵時間考慮對產(chǎn)品質(zhì)量的影響

發(fā)酵時間長短對后步提取工藝和產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。特殊因素

染菌、異常代謝時，需要適當處理。第3頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三合理的發(fā)酵終點即放罐時間由實驗來確定。采用生產(chǎn)力高而成本又低的發(fā)酵時間作為放罐時間。綜合考慮一些參數(shù)。產(chǎn)物產(chǎn)量、過濾速度、氨基氮的含量、菌體形態(tài)、pH等一、發(fā)酵終點的確定第4頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三二、發(fā)酵工藝的放大1、不同規(guī)模發(fā)酵間的差異（1）搖瓶和罐培養(yǎng)的差異a、氧傳遞速率和溶解氧濃度的差異b、CO2濃度的差異c、菌絲受機械損傷的差異（2）不同規(guī)模發(fā)酵罐之間的差異a、菌體繁殖代謝的差異b、培養(yǎng)基滅菌的差異c、通氣與攪拌的差異d、熱傳遞的影響f、種子質(zhì)量的差異第5頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三2、發(fā)酵工藝的放大發(fā)酵工藝放大的原則

放大過程中菌體所處的環(huán)境完全相同物理、化學及生物因素的影響一般工業(yè)中采用對發(fā)酵影響比較敏感的參數(shù)作為放大的依據(jù)。對需氧發(fā)酵來說，液相體積氧傳質(zhì)系數(shù)或單位體積輸入功率作為放大的依據(jù)。第6頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三以單位體積輸入功率相等為基礎(chǔ)進行放大早期采用幾何相似和單位體積輸入功率相等進行放大。以保持相等KLa或溶解氧濃度為基礎(chǔ)進行放大主要考慮微生物生理活動條件的一致性

以溶解氧為基礎(chǔ)進行工藝放大，可通過改變罐形狀，或調(diào)節(jié)工藝條件，及培養(yǎng)基的組成來達到。第7頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三人工控制與自動控制自動控制包括：①和過程的未來狀態(tài)相聯(lián)系的控制目的或目標（如要求控制的溫度、pH值、生物量濃度等）；②一組可供選擇的控制動作（如閥門的開、關(guān)，泵的開、停等）；③一種能夠預(yù)測控制動作對過程狀態(tài)影響的模型（如用加入基質(zhì)的濃度和速率控制細胞生長速率時需要能表達它們之間相關(guān)關(guān)系的數(shù)學式）。三、發(fā)酵過程檢測與自控第8頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三發(fā)酵過程對傳感器的特殊要求傳感器除了滿足常規(guī)要求，諸如：可靠性、準確性、精確度、響應(yīng)時間、分辨能力、靈敏度、測量范圍、特異性、可維修性等，還應(yīng)當滿足一些特殊要求：一般要求傳感器能與發(fā)酵液同時進行高壓蒸汽滅菌其次是在發(fā)酵過程中保持無菌的問題還有一個問題是傳感器易被培養(yǎng)基和細胞沾污第9頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三發(fā)酵自控系統(tǒng)由測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，其中硬件包括傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)、轉(zhuǎn)換器、過程接口和監(jiān)控計算機等。書圖7-9第10頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三變送器是將傳感器獲取的信號轉(zhuǎn)換成能被控制器接受的信號。執(zhí)行機器是直接實施控制動作的元件監(jiān)控計算機第11頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三過程監(jiān)控計算機在發(fā)酵自控中的作用有：①從發(fā)酵過程中采集和存貯數(shù)據(jù)；②用圖形和列表方式顯示存貯的數(shù)據(jù)；③對存貯的數(shù)據(jù)進行