第五章-发酵工艺控制.pptx

第七章 发酵工艺的控制;;二、发酵过程的中间分析;按性质分可分三类： 物理参数：温度、搅拌转速、空气压力、空气流量、溶解氧、表观粘度、排气氧（二氧化碳）浓度等。 化学参数：基质浓度（包括糖、氮、磷）、pH、产物浓度、核酸量等。 生物参数：菌丝形态、菌浓度、菌体比生长速率、呼吸强度、基质消耗速率、关键酶活力等。;从检测手段可分为：直接参数、间接参数 直接参数：通过仪器或其它分析手段可以测得的参数，如温度、pH、残糖等。;（1）糖含量;（2）氨基氮和氨氮;（3）菌浓度和菌形态 直接反映菌生长的情况。 菌形态：显微镜观察。 菌浓度的测定是衡量产生菌在整个培养过程中菌体量的变化，一般前期菌浓增长很快，中期菌浓基本恒定。补料会引起菌浓的波动，这也是衡量补料量适合与否的一个参数。;菌浓测定方法 测粘度 压缩体积法（离心） 静置沉降体积法 光密度测定法 OD600~660 适合于细菌、酵母;（4）产物浓度 ;（一）温度对发酵过程的影响及其控制;温度对微生物细胞生长的影响;温度对产物形成的影响;温度影响发酵液的理化性质;温度影响生物合成的方向（影响代谢途径方向）;温度对酶的影响;2、影响发酵温度变化的因素 发酵热：发酵过程中释放出来的净热量。 发酵过程中，随着菌体对培养基成分的利用，菌体进行氧化代谢所释放的能量一部分被利用，其余则变成热能放出；机械搅拌的作用产生的热量和因罐壁散热，水分蒸发等也带走部分热量。;发酵过程中产热和散热的因素： （1）发酵热：Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q辐射 发酵热的测定及计算： 通过测量一定时间内冷却水的进出口温度差来计算：Q发酵=GC(t2-t1)/V；;Q发酵＝Q生物＋Q搅拌－Q蒸发－Q辐射;3、最适温度的选择 最适温度的选择依据 最适发酵温度Tm发酵：最适菌体生长温度+最适产物合成温度（Tm生长+Tm合成）。 Tm生长和Tm合成往往不一致。 Tm发酵还与菌种、培养基成分、培养条件和菌体生长阶段而改变。 温度选择应考虑的因素 ●通气条件的好坏，解释说明。 ●培养基成分不同和浓度不同，解释说明。 ;举例： 谷氨酸发酵（菌最适生长温度30℃~34℃；谷氨酸合成最适温度36℃~37℃） 温控方案：生长初期，主要促使菌丝迅速生长繁殖；30℃~34℃为主；产物分泌期，主要合成产物、积累产物；温度提高至36℃~37℃为主。 乳酸链球菌发酵（菌最适生长T：34℃；产酸最适T：30℃） 温控方案：生长初期，主要促使菌丝迅速生长繁殖；34℃为主；产物分泌期，主要合成产物、积累产物；30℃为主。 ;具体控制方案：30℃, 5h →25℃, 35h →20℃, 85h →25℃, 40h；产量提高14.7％。 ;4、最适温度的控制方法 工业上控温一般不需加热，而是冷却。 冷却方式：夹套或蛇形管中通入冷却水，通过热交换来降温，利用自动或手动调整冷却量以保持恒温发酵。;换热类型;（二）pH对发酵过程的影响及其控制;pH影响菌的生长速率;pH影响菌体生物合成方向;pH影响发酵液的理化性质；;;;;;;;;（三）溶氧对发酵的影响及其控制;;;;;;;;;;控制溶氧主要方法的比较表