第八章 发酵过程与控制 2剖析.ppt

机械消泡 物理学原理；可在罐内或罐外进行。 机械消泡的特点 优点：不需外加物质；节省原材料；减少污染机会。 缺点：不能从根本上消除引起泡沫稳定的原因。 方法 罐外 旋转叶片式 喷雾式 离心式 转向板式 罐内 耙式 旋转圆盘式 流体吹入式 冲击反射板式 碟片式 超声波 发酵终点的判断 生产能力（或称生产率、产率）是指单位时间内单位罐体积发酵液的产物积累量而言。 生产率单位一般为g／(L·h)或kg／(m3·h)，产物浓度单位为g／L或kg／m3，发酵时间单位为h。 高生产率 + 成本控制 产物形成过程：生长 ? 发酵 ? 衰老 到了衰亡期，菌体的产物分泌能力都要下降，产物的生产率相应下降或停止。有的产生菌在衰亡期，营养耗尽，菌体衰老而进入自溶，释放出体内的分解酶会破坏已形成的产物。 发酵终点的判断原则 根据发酵类型，生产目标，判断发酵终点。 对发酵及原材料成本占整个生产成本主要部分的发酵品种，主要追求提高生产率(kg/m3·h)，得率(kg产物/kg基质)和发酵系数(kg产物/罐容积m3·发酵周期h) 下游提取精制成本占主要部分和产品价格比较贵，除了要求高的产率和发酵系数外，还要求高的产物浓度。 合理的放罐时间是由实验来确定的，即根据不同的发酵时间所得的产物产量计算出发酵罐的生产率和产品成本，采用生产率高而成本又低的时间，作为放罐时间。确定合理放罐时间，需考虑下列几个因素： 一、经济因素 以最低的成本来获得最大生产率的时间为最适发酵时间。 缩短发酵周期，设备的利用率提高，但单位体积发酵液的产物产量增长有限 延长时间，平均生产率下降，而动力消耗、管理费用支出、设备消耗等费用仍在增加，因而产物成本增加。 二、产品质量因素 发酵时间太短，残留过多尚未代谢的营养物质，不利于提取、分离。 发酵时间太长，菌体自溶，释放出菌体蛋白或体内的酶，改变发酵液性质，增加过滤难度，延长过滤时间，破坏一些不稳定产物。 太长或太短均会使产物质量下降，含量增加。 三、特殊因素 异常情况：染菌、代谢异常(糖耗缓慢等) 避免损失，挽救。 判断放罐指标：产物浓度、过滤速度、氨基氮、菌丝形态， pH、培养液的外观、粘度 菌体自溶前的迹象： 氨基氮升高、 pH升高、菌丝碎片增多、粘度增大、过滤速度降低 放罐临近时，加糖、补料或消泡剂都要慎重，因残留物对提取有影响。补料可根据糖耗速率计算到放罐时允许的残留量来控制。 Thank you！ END * 复习一下前面 引出浓度控制反应速度，我们不希望是氧。 * 速度和比速的概念 * 氧的调节，如何调节。 * 氧的调节，如何调节。 * 氧的调节，如何调节。 * 氧的调节，如何调节。 * 反应动力学的研究，现象的描述。 * 戊糖磷酸途径向糖酵解 * * * 泡沫体系的三阶段变化 (1)气泡大小分布的变化 液膜包裹的一个气泡，就像一个吹鼓了的气球。由于气球膜有收缩力，所以气球中压力大于气球外的压力；同样气泡膜有表面张力，气泡中压力大于气泡外的压力。气泡大小的再分布，就是由气泡膜内气体的压力变化引起的。气泡中气体压力的大小，依赖气泡膜的曲率半径 （2）气泡液膜变薄 取一杯泡沫，放置一段时间，就会在杯底部出现一些液体，而逐渐形成液相及液面上的泡沫相这样具有界面的两层。底部出现的液体一部分是泡沫破灭形成的，一部分是气泡膜变薄，排出液体形成的。 泡沫生成初期，泡沫液还比较厚，以后因蒸发排液而变薄，泡沫液会受重力的影响向下排液，泡沫液随时间延续而变薄。 （3）泡沫破灭 泡沫由于排液，液量过少，表面张力降低，液膜会急剧变薄，最后液膜会变得十分脆弱，以至分子的热运动都可以引起气泡破裂。因此只要泡沫液变薄到一定程度，泡沫即瞬间破灭。 泡沫层内部的小气泡破灭后，虽一时还不能导致气液分离，只是合并成大气泡，但排液过程使泡膜液量大幅度减少，使合并成的大气泡快速地破灭，最后泡沫体系崩溃，气液分离。 影响泡沫稳定性的因素 引起危害，需要消除的，只是稳定的泡沫。泡沫的稳定性受液体、气体许多性质的影响。不同介质的泡沫，稳定程度相差很多，影响泡沫稳定性的因素十分复杂，概括国内外研究者的说法，主要因素一下几种： 1）泡径大小 大泡易于破灭，寿命较长的的都是小泡。 因为： 泡越小，合并成大气泡的历程就越长； 小气泡的泡膜中所含液量相对比较大，所以较能经受液体流失所造成的稳定性的损失； 气泡越小，上升速度越慢，给表面活性剂的吸附提供充足的时间，增加了稳定性。 2）溶液所含助泡物的类型和浓度 （1）降低表面张力 降低表面张力会降低相邻气泡间的压差。压差小，小泡并入大泡的速度就慢，泡沫的稳