03发酵工艺学 发酵工艺与设备1.ppt

* ○ 分批发酵中，解决基质消耗后补充的问题——补料： —补料：按需要补充。即补充因菌体生长和产物积累所需要的营养物质（基质成分）。 —工业发酵中主要考虑的补充成分：碳源、氮源、微量元素、无机盐、诱导底物等。 —放料+补料：减少产物积累的影响。 * 3.3.6 泡沫 ○ 泡沫对发酵的影响： ——泡沫的持久存在影响着微生物对氧的吸收； ——妨碍二氧化碳的排除，因而破坏其生理代谢的正常进行，不利于发酵； ——由于泡沫大量生成，致使培养液的容量一般只能等于罐容量的一半左右，大大影响了设备的利用率，甚至发生跑料，招致染菌，造成巨大损失。 * ○ 产生泡沫的原因： ——通气和机械搅拌使液体分散和空气窜入，形成气泡； ——培养基中某些成分的变化或微生物的代谢活动产生气泡； ——培养基中某些成分(如蛋白质及其他胶体物质)的分子，在气泡表面排列形成坚固的薄膜。 * ○ 培养过程中的消泡措施： ——机械法。安装消泡器用于打碎泡沫。 ——化学法。发酵工业常用的消泡剂，有各种天然的动植物油及来自石油化工生产的矿物油、改性油、表面活性剂等。对于消泡剂的使用，应在浊点温度以上，以保证效果。 浊点：在规定条件下,当油样冷却至产生明显雾状时的温度。 ——改进培养基成分 ： * 3.3.7 染菌的控制 ○ 染菌的原因 灭菌不彻底：设备、管道、阀门漏损等； 空气净化不好； 无菌操作不严或菌种不纯等。 * ○ 染菌的控制： ——设备及管道的清洗消毒：采用自动化喷洗装置。较多的CIP清洗系统——Clean In Place,即内部清洗系统。 ——必须加强接种室的消毒管理工作，定期检查消毒效果，严格无菌操作技术。 ——如果新菌种不纯，则需反复分离，直至完全纯粹为止。对于已出现杂菌菌落或噬菌斑的试管斜面菌种，应予废弃。 ——对于菌种扩大培养的工艺条件要严格控制。 ——生产发酵过程： * 3.3.8 发酵终点 控制发酵终点，适时放罐，有利于获得最高发酵产物的产量与质量。 对产品质量有利： 获得较高的经济效益： 异常发酵时的提前放罐： 判断发酵终点的指标：产物产量、过滤速度、氨基N含量、PH、菌体形态、发酵液物理形态等。 * * * * * * * * * ○ 工业微生物菌种培养的类型: 工业微生物的培养法分为静置培养和通气培养两大类型。 静置培养法即将培养基盛于发酵容器中，在接种后，不通空气进行发酵，又称为嫌气性发酵。 通气培养法的生产菌种以需氧菌和兼性需氧菌居多，必须供给空气，以维持一定的溶解氧水平，使菌体迅速生长和发酵，又称为好气性发酵。 在静置和通气培养两类方法中又可分为液体培养和固体培养两大类型，其中每一类型又有表面培养与深层培养之分。 * 3.1.4 产物的分离、提取与加工 （插入3.4、产物的分离设备中详述。） * 3.2 微生物发酵动力学(自学） 3.2.1 发酵动力学概述 3.2.2 发酵动力学的分类与特点： * * 发酵动力学中常用的几个术语（掌握） （1）产物得率与转化率： ——产物得率：是指每消耗1g(或mo1)基质所合成的产物g数(或mol数)。这里消耗的基质是指被微生物实际利用掉的基质数量，即投入的基数减去残留的基质量(S。一S)。 ——转化率：往往是指投入的原料与合成产物数量之比。 * （2）基质比消耗速率(qs g(或mo1)／g菌体·h)：系指每克菌体在一小时内消耗营养物质的量。它表示细胞对营养物质利用的速率或效率。 * （3）产物比生产速率(qp，g(或mo1)／g菌体·h)：系指每克菌体在一小时内合成产物的量，它表示细胞合成产物的速度或能力，可以作为判断微生物合成代谢产物的效率。 * （4）发酵周期*：实验周期是指接种开始至培养结束放罐这段时间。 但在工业生产上计算劳动生产率时则还应把发酵罐的清洗、投料、灭菌，冷却等辅助时间也计算在内。即从第一罐接种开始→发酵结束→第二次接种开始前这段时间为一个发酵周期——生产周期。这样才能正确反映发酵设备的利用效率。 * * 3种培养方式：分批发酵、连续发酵、补料分批发酵。 目前工业发酵中主要采用的培养方式：分批发酵，或补料分批式操作。 * * 分批发酵法： ○ 概念：分批发酵是指在一封闭培养系统内具有初始限制量基质的一种发酵方式。底物一次装入罐内，在适宜条件下接种进行反应，经过一定时间后将全部反应系取出。（—食品发酵多属于此） ——发酵工业中常见的分批方法是采用单罐深层培养法，每一个分批发酵过程都经历接种—生长繁殖—菌体衰老—结束发酵—提取出产物。 ——这一过程中在某些培养液的条件支配下，微生物经历着由生—死的一系列变化阶段，在各个变化的进程中都受到菌体本身特性的制约，也受周围环境的影响。 *