【2017年整理】发酵过程的控制.ppt

第九章 发酵过程的控制;过程控制的重要性;1、发酵过程的参数检测意义 ;2、发酵过程监控的主要指标 ;参数按获取方式可分为两类：;参数的测量形式;对传感器的要求;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;3、监控方式 ; 关于控制方式，有手动控制和自动控制两类。 1.手动控制：这是最简易的控制方法。例如，调节发酵温度，通过控制发酵罐夹套的冷却水(或蒸汽)流量来调节发酵液的温度。手动控制方法简单，不需特殊的附加装置，投资费用较少，劳动强度较大，控制的合适也可减少误差。 2.自动控制：采用自动控制时，必须使测定元件产生输出信号并用仪表监视。如测定温度时，可用热电偶代替温度计，并与控制部分相连，控制部分再产生信号驱动执行元件进行操作。 ;4、发酵过程的常规监控 ;参数检测方法;参数检测方法;参数检测方法;参数检测方法;参数检测方法;参数检测方法;参数检测方法;参数检测方法;参数检测方法;参数检测方法;第一节 温度对发酵的影响及其控制;一、 发酵热; Q发酵 = Q生物 + Q搅拌 - Q蒸发 - Q显 – Q辐射 ;1、生物热 （Q生物）;影响生物热的因素： 菌株特性 培养基成分和浓度 发酵时期;2、搅拌热 （Q搅拌）;搅拌热与搅拌轴功率有关，可用下式计算： Q = P ×860 ×4186.8 (J / h) P --- 搅拌轴功率，kW 860×4186.8 --- 机械能转变为热能的热功当量， J /kW.h;3、蒸发热 （Q蒸发);5、辐射热 （Q辐射）;1）菌种特性 2）培养基 （成分及配比） 3）发酵阶段 4）搅拌类型及搅拌速度 5）通气速度 （影响Q蒸发和Q显） 6）罐内外的温差 ;二、发酵热的测定;方法二： 通过罐温的自动控制，先使罐温达到恒定，再关闭自动控制装置测得温度随时间上升的速率S, 按下式可求得发酵热 ： Q 发酵 = K · S;K值可由下式求得： K = (MCp)发酵液 + (MCp)容器 + (MCp)附件;三、温度与发酵的关系;◇ 嗜冷菌在温度低于20℃下生长速率最大 嗜中温菌在30-35℃左右生长速率最大 嗜热菌在50℃以上生长速率最大; 微生物产物的生成与微生物的生长一样受温度的影响，但适于生长和适于产物合成的温度不一定相同；必须分别考察，在考虑培养温度时需要采用折中的办法。; 温度也会影响微生物培养的其它重要方面，如细胞得率系数等。;2、温度对发酵的影响;2）温度可能会影响终产物的质量 例如： 苏云金杆菌的发酵，一般在30-31℃进行，这样形成的晶体毒力强。若发酵温度提高到37℃以上，虽然菌体生长繁殖较快，最终含菌数也较高，但生物毒力较低，直接影响产品的质量。;四、最适温度的选择;例如： 青霉素产生菌的最适生长温度是30℃，而最适于青霉素合成的温度是20℃。 发酵过程中，在生长初期抗生素还未开始合成，菌丝还未长浓，这时的温度应适于微生物的生长；到抗生素分泌期，菌丝已长到一定浓度，积累抗生素是重点考虑，此时应满足生物合成的最适温度。;温度的选择还要参考其它发酵条件灵活掌握;利用计算机模拟确定最佳发酵条件，正逐步得到推广应用。 ● 根据模拟计算机对发酵温度最佳点的计算，得到青霉素发酵的最适温度是： 起初5h维持在30℃；随后降到25℃，培养35h；再降到20℃培养85h；最后回升到25℃培养40h放罐。 ● 采用这种变温培养，比在25℃恒温培养青霉素产量提高15%。;五、温度的控制;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;第二节 pH对发酵的影响及其控制;一、pH对菌体生长和产物合成的影响;4）pH不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。 ;二、发酵过程中pH的变化及影响pH变化的因素;2）生产阶段