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第九章 微生物反应动力学
第六章第六章
微生物反应动力学微生物反应动力学
高永生高永生
1
微生物反应动力学:研究各种环境因素与微生
物代谢活动之间的相互作用随时间变化的规律
的科学,是生物反应工程学的理论基础之一。
研究目的:按人们的需要控制发酵过程。
发酵过程动力学包括两个层次的动力学
微观动力学
宏观动力学
1、本征动力学 (又称微观动力学)
在没有传递等工程因素影响时,生物反应
固有的速率;
该速率除反应本身的特性外,只与各反应
组分的浓度、温度、催化剂及溶剂性质有
关,而与传递因素无关。
2、反应器动力学 (又称宏观动力学)
在一反应器内所观测得到的总反应速率及其
影响因素
反应器的形式和结构
操作方式
影响因素
物料的流动与混合
传质与传热等
4
一、反应器动力学概述
(一)微生物反应动力学内容
发酵动力学:研究发酵过程中菌体生长、发酵参
数 (培养基质、培养条件)、产物生成的动态平
衡及其内在规律。
研究内容:了解发酵过程中菌体生长速率、基质
消耗速率和产物生成速率的相互关系,环境因素
对三者的影响,以及影响其反应速度的条件。
5
(二)研究发酵动力学的目的
(1)确定最佳发酵工艺条件;
(2 )建立发酵过程中菌体浓度、基质浓度、温度、
pH、溶氧等工艺参数的控制方案;
(3 )发酵工艺条件的优选。
6
(三)发酵动力学的作用
进行合理的发酵过程设计,必须以发酵动力学模
型作为依据。
利用计算机技术,根据发酵动力学模型来设计程
序,模拟最优化的工艺流程和发酵工艺参数,从
而使生产控制达到最优化。
发酵动力学的研究正在为从实验室、中试到工业
生产数据的放大、为分批发酵过渡到连续发酵提
供理论依据。
7
四)发酵过程按进行过程有三种方式:
分批发酵(Batch fermentation)
补料分批发酵(Fed-batch fermentation)
连续发酵(Continuous fermentation)
8
二、发酵类型
发酵类型即动力学模型,为了描述
菌体生长、碳源利用与代谢产物形
成速度变化以及它们相互之间的动
力学关系。
9
发酵类型
• Gaden‘s fermentation classifi
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