5发酵过程控制〔溶氧).ppt

长江大学生科院生物工程系 　　　发酵工程 课件 Fermentation Engineering 氧控制点 氧控 制点 思 考 题 或 作 业 1、 比耗氧速度 、呼吸强度、临界溶氧浓度、氧饱和度的概念？2、影响微生物需氧的因素有哪些？ 3、发酵液中的体积氧传递方程？ 4、如何调节摇瓶发酵的供氧水平？ 5、如何调节通气搅拌发酵罐的供氧水平？ 6、如何测定发酵液中的溶氧浓度，以及发酵罐的Kla? 长江大学生科院生物工程系 ●　对照 □　豆油 ▲　正十二烷 　　溶解氧变化趋势是一致的，表现为先下降后上升。但溶解氧的最低点不同。对照组PO2下降的最低点28%，而添加豆油的试验组为36.5%，添加正十二烷的为38.9 %。因此添加氧载体，对于溶解氧的改善，尤其是在细胞耗氧旺盛的时期是极为有利的。 长江大学生科院生物工程系 ○　正十二烷 □　豆油 △　对照 　　氧载体的添加，能促进法夫酵母虾青素的合成。与对照组相比，添加3%豆油和1%正十二烷的试验组虾青素产率分别由对照组的2.78mg/L增加至3.69mg/L和3.76mg/L，提高32.73%和35.26% 。 　　还可看出，虾青素合成的差异主要集中在第24小时至第72小时之间。不添加氧载体的对照组，虾青素合成集中在前48小时，72小时后少有虾青素的合成。而添加氧载体的试验组，虾青素的合成可持续至96小时，尤其是在第48小时后仍有较大的合成速率。 返回 溶氧控制的一般策略： 前期大于临界呼吸溶氧浓度有利于菌体生长，中后期满足产物的形成。 发酵液的溶氧浓度，是由供氧和需氧两方面所决定的。因此要控制好发酵液中的溶氧，需从这两方面着手。 六、发酵过程中溶解氧的控制 一般认为，发酵初期较大的通风和搅拌而产生过大的剪切力，对菌体的生长有时会产生不利的影响，所以有时发酵初期采用小通风，停搅拌，不但有利于降低能耗，而且在工艺上也是必须的。但是增大通气的时间一定要把握好。 例： 生产肌苷酸： 通气量不变 17.15 mg/ml 24小时增加 22.55 mg/ml 30小时增加 18.25 mg/ml 36小时增加 12.34 mg/ml 长江大学生科院生物工程系 例：搅拌与通气量对青霉素发酵的影响 杜文双，中国抗生素杂志，2002 长江大学生科院生物工程系 杜文双，中国抗生素杂志，2002 例：搅拌与通气量对青霉素发酵的影响 溶氧控制在发酵过程控制中的应用 　　国内外都有将溶氧、pH和补糖综合控制用于青霉素发酵的成功例子。控制的原则是加糖速率应正好使培养物处于半饥饿状态，即仅能维持菌的正常生理代谢，而把更多的糖用于产物的合成，并且其摄氧率不至于超过设备的供氧能力KLa，如下图。 长江大学生科院生物工程系 其加糖阀由控制器操纵。当培养液的溶氧高于控制点时，加糖阀开大，糖的利用需要消耗更多的氧，导致溶氧读数下跌；反之，加糖速率便自动减小，摄氧率也会随之降低，引起溶氧读数逐渐上升。 图 溶氧在加糖控制中的应用 KLa因子推 动溶氧上升 总摄氧率驱 动溶氧下降 加糖阀 +5%补糖阀开大 －5%补糖阀关小 氧浓度100%饱和 补糖 速率 图 溶氧和pH综合控制系统 pH 读数 KLa控制系统： 1、搅拌转速 2、通气速率 3、罐压 氧浓度100%饱和 减 增 增 减 6.6 5.8 这种控制系统是按溶氧、 KLa因子和菌的需氧之间的变化来决定补糖速率的增减。而KLa是按pH的趋势来调节的。 读数 要降低pH就需加更多的糖，这样又会使溶氧下降到低于控制点。要维持原来的氧控制点又要加强通气搅拌或增加罐压。 要升高pH恰好相反。 * * 第五章 发酵过程控制（3) 　主讲人：夏帆 欢迎 光临 教学目的: 了解描述微生物需氧的物理量、影响需氧的因素；掌握溶解氧浓度对菌体生长和产物形成的影响、发酵过程中溶解氧的变化和溶解氧的控制；理解溶解氧和pH综合控制系统。 教学重点、难点：临界溶解氧浓度、溶解氧浓度对产物形成的影响、发酵过程中溶解氧的变化、提高KLa的途径、溶解氧的控制、溶解氧和pH综合控制系统 第3节 溶解氧的供需及控制 (2学时) 溶解氧Dissolve Oxygen (DO) 需氧微生物生长所必需。 纯氧在水、盐或酸中的溶解1.26mmol/L 在28℃氧在发酵液中100％的空气饱和浓度只有0.25 mmol.L-1左右，比糖的溶解度小7000倍。 在对数生长期即使发酵液中的