[生物学]第6章 发酵工业放大.ppt

第六章 发酵工业放大 发酵工程的工艺流程 本节课的重点和难点 本节课的重点 1、 种子制备过程 2、种子质量的控制措施 第六章 发酵工业放大 1 种子扩大培养的概念 2 菌种扩大培养的任务 3 种子制备的过程 4 发酵工业种子培养方法 5 种子质量的控制 1.1 种子扩大培养的概念 指保存在砂土管、冷冻干燥管中处于休眠状态的生产菌种接入固体试管斜面活化后，再经过摇瓶或静置培养，以及种子罐逐级扩大培养而获得发酵产量高、生产性能稳定、数量充足、不被杂菌和噬菌体污染的生产菌种的纯种制备过程。该纯种培养物称为种子。 1.1 种子扩大培养的概念 发酵工业生产过程中的种子必须满足的条件 1) 菌体的纯种培养物总量适宜，以保证在发酵罐中有适当的接种量； 2）微生物菌种的生命力旺盛，移接到发酵罐中后能够迅速生长，利于缩短延滞期，提高设备的利用率； 3）菌种能保持稳定的生产性能，生理状态稳定； 4）无杂菌和噬菌体的污染。 1.2 菌种扩大培养的任务 其任务：要为每只发酵罐的投料提供相当数量的代谢旺盛的种子。 对于不同产品的发酵过程来说，必须根据菌种生长繁殖速度快慢决定种子扩大培养的级数。抗生素类产品的生产采用放线菌，一般采用三级或四级种子扩大培养；谷氨酸等氨基酸产品，以及部分酶制剂类产品生产，采用细菌，采用二级种子扩大培养。 1.3 种子制备的过程(P118) 1.3 种子制备的过程 1.3 种子制备的过程 例：啤酒酵母(P120) 1.3 种子制备的过程 1.3 种子制备的过程 二、生产车间种子制备 3）确定种子罐级数需注意的问题 A：种子级数越少越好，可简化工艺和控制，减少染菌机会。 B：种子级数太少，接种量小，发酵时间延长，降低发酵罐的生产率，增加染菌的机会。 C：虽然种子罐级数随产物的品种及生产规模而定，但也与所选出用工艺条件有关。如改变种子罐的培养条件，加速了孢子发芽及菌体的繁殖，也可相应地减少种子罐的级数。 1.4 发酵工业种子培养方法 1）种子扩大培养的方法：表面培养法、固体培养法（曲法培养）、液体深层培养法、载体培养法。 2）深层培养法的基本操作控制点：灭菌、温度控制、通气与搅拌。 3）常用的液体深层培养法：放大法、两步法、控制培养法、分批培养法（间歇发酵法）、连续培养法（连续发酵法）、补料分批培养法（流加法）。 1.5 种子质量的控制 1.5 种子质量的控制 2.5 种子质量的控制 1.5 种子质量的控制 1.5 种子质量的控制 本节课小结 本节课学习了发酵工业种子的制备及种子质量的控制，下节课将讲授发酵工业设备的逐级放大，掌握发酵工业放大的原则及方法。 继续学习的参考书及网站 1 李玉英. 发酵工程 [M]. 北京: 中国农业大学出版社, 2009. 2 李艳. 发酵工程原理及技术 [M]. 北京: 科学出版社, 2008. 3 罗大珍,林稚兰. 现代微生物发酵及技术教程 [M]. 北京: 北京大学出版社,2006. 4 刘振宇. 发酵工程技术与实践 [M]. 上海: 华东理工大学出版社, 2007. 5 陈洪章. 生物过程工程与设备 [M]. 北京: 化学工业出版社，2003. 6 /jpkc/fjgcylyjs/kcms_ll.asp 7 /24/ 8 /good/fjgch/shbb.htm 第六章 发酵工业放大 第六章 发酵工业放大 1 发酵的逐级放大的概念 2 发酵开发设计的三个步骤 3 发酵工业放大的原则 4 发酵罐的放大方法 2.1 发酵的逐级放大的概念 2.2 生物发酵过程和生物发酵罐的开发设计的三步 2.3 发酵工业放大的原则 一）经验放大法 1、几何尺寸放大法； 2、以单位体积培养液的通气搅拌功率相等的原则放大； 3、空气流量放大法； ①以单位体积的空气流量相同的原则放大； ②空气线速度相同的原则放大； ③以KLα相同的原则放大； ④搅拌器叶尖速度相同的原则放大； ⑤混合时间相同的原则放大。 二）其他放大法 1、因次分析法； 2、数学模拟法； 本章思考题 1．什么是种子的扩大培养？种子扩大培养的任务是什么？ 2．简述种子扩大培养的目的和意义。 3．发酵工业对种子的要求有哪些？ 4．在菌种的扩大培养中，应注意哪些事项？ 5．简述种子制备的方式及其过程。 6．影响种子质量的因素有哪些？如何控制种子质量？ 7．简述发酵罐放大的重要意义。 8．从理论上，生物发酵过程和生物发酵罐的开发设计由哪三步构成？ 9．试述发酵工业放大的原则。 10．简述发酵罐逐级放大的方法。 11．将处理量为 0.921 m3 、罐内经为 0.57 m 、液面高度 1