发酵6项目六发酵过程控制.pptVIP

（1）分批发酵 （2）补料分批发酵 （3）连续发酵 又称分批培养，在一封闭系统内含有初始限量基质的发酵方式，即是以微生物的一个生长周期为一个生产周期，包括设备的灭菌、种子培养、发酵操作。 目前微生物培养的最基本的方式。 发酵过程中培养基成分减少，微生物得到繁殖。 发酵工业中常见的分批发酵方法是采用单罐深层分批发酵法。 每一个分批发酵过程都经历灭菌、接种、生长繁殖、菌体衰老进而结束发酵，最终提取出产物。 微生物所处的环境在发酵过程中不断变化，其物理，化学和生物参数都随时间而变化，是一个不稳定的过程。 优点：发酵过程中，除了氧气、消泡剂及控制pH的酸或碱外，不再加入任何其它物质，操作简单。微生物培养可靠、安全，操作引起染菌的概率低，不会产生菌种老化和变异等问题。微生物发酵过程中，微生物的各个阶段的生理、代谢特征不同，易于控制。 缺点：非生产时间较长、设备利用率低。每次发酵重复进行既是一种时间的浪费，又是原材料和能量和浪费。底物利用率低，分批发酵都存在一个微生物自身的增殖过程，增殖本身就是底物消耗的过程，这必然导致转化率的降低 补料分批发酵又称半连续发酵或流加分批发酵，是指在分批发酵过程中，间歇或连续地补加新鲜培养基的发酵方式。 缺点：存在一定的非生产时间；和分批发酵比，中途要流加新鲜培养基，增加了染菌的危险。 连续发酵又称连续培养，培养基料液连续输入发酵罐，并同时放出含有产品的相同体积发酵液，使发酵罐内料液量维持恒定，微生物在近似恒定状态（恒定的基质浓度、恒定的产物浓度、恒定的pH、恒定菌体浓度、恒定的比生长速率）下生长的发酵方式。 优点：能维持低基质浓度；可以提高设备利用率和单位时间的产量；便于自动控制 缺点：菌种发生变异的可能性较大；要求严格的无菌条件 1、温度 指发酵整个过程或不同阶段所维持的温度。 2、压力 发酵过程中发酵罐维持的压力，这是罐压非常重要参数 目的：防止外来杂菌的污染（？） 控制发酵液的溶氧水平（？） 主要目的：罐内维持正压，可防止外界空气中杂菌的侵入，保证纯种培养。 罐压的高低与氧，CO2在培养液中的溶解度有关，间接影响菌体代谢。 罐压一般维持在表压0.02～0.05MPa (0.2～0.5大气压)。 测定：一个简单的膜式压力表的指示即可。 3、搅拌转速（r/min） 是指搅拌器在发酵罐中转动速度，通常以每min的转数来表示。 搅拌转速大小与发酵液的均匀性和氧在发酵液中的传递速率有关。 发酵罐的搅拌器的转速，依罐的大小而异。小罐的搅拌器转速要比大罐的快些。 4、搅拌功率 指搅拌器搅拌时所消耗的功率，常指每立方米发酵液所消耗的功率（kW/m3） 指每min内每单位体积发酵液通入空气的体积，也叫通风比。 它是需氧发酵中重要的控制参数之一。 它的大小与氧的传递和其它控制参数有关。 一般控制在0.5～1.0vvm之间 黏度代表流体流动时内摩擦阻力的大小。黏度大小可以作为细胞生长或细胞形态的一项标志，也能反映发酵罐中菌丝分裂过程的情况。 生产上的简便测定方法 用一根长0.5cm，直径0.8cm的玻璃管，吸取一定量的发 酵液，用秒表记录其流出速度。 测定时要注意温度与罐温相同。 1、基质浓度：发酵过程中糖、氮、磷等营养物质的含量是反映产生菌代谢变化的重要参数控制这些物质的供给和消耗是提高产量的重要手段。 2、产物浓度：是发酵产物产量高低，代谢正常与否的重要参数，也是决定发酵周期长短的根据。 3、pH 发酵过程中各种生化反应的酸碱性的综合反映 酵母菌在酸性条件下产生乙醇，在碱性条件下发酵产物是甘油 4、溶解氧（DO）浓度 氧是微生物体内一系列细胞色素氧化酶催化产能反应的最终电子受体，也是合成某些产物的基质。 利用DO浓度的变化，可以了解微生物对氧利用的规律，反映发酵的异常情况，是一个重要的控制参数。 了解产生菌对氧利用的规律 指示发酵的异常情况（？） ??发酵中污染好气性杂菌：发酵2～3小时时溶解氧迅速下降 ??污染噬菌体：菌液变稀，溶氧回升 ? 操作故障或工艺错误引起的发酵异常 1、菌丝形态 菌丝形态的改变是代谢变化的反映。 庆大霉素发酵，每8小时取样一次，镜下观察菌丝形态及 其他参数。 抗生素发酵过程中，若感染了噬菌体，菌丝自溶使培养液稀化。 2、菌丝浓度 单位体积培养液中的菌丝数量。 观察分析和控制产生菌生长变化的重要参数。 判断放罐的重要指标，菌体浓度的大小和变化速度对生化反应有影响，特别是对抗生素等次级代谢产物的发酵，菌体浓度与培养液的粘度，DO都有关。 菌丝浓度的测定方法 湿重法 干重法 体积法 3、菌体比生长速率 发酵动力学中的一个