第九章发酵工艺过程控制.pptVIP

第八章 发酵工艺过程的控制 第一节 温度的控制 第二节 pH值的控制 第三节 溶解氧的控制 第四节 泡沫的控制 第五节 补料的控制 第一节 温度的控制 第二节 pH值的控制 二、发酵过程中pH值的调节及控制 第三节 溶解氧的控制 二、溶解氧控制的措施 二、溶解氧控制的措施 第四节 泡沫的控制 四、泡沫的消除 五、泡沫的消除 四、泡沫的消除 2、机械消泡 * * * 一、温度对微生物生长与发酵的影响 1、直接影响酶系组成、酶的特性与酶反应 2、温度升高，反应加速，产物生成提前，发酵周期缩短，菌体易衰老 3、通过影响发酵液中的溶解氧影响发酵 4、不同微生物，对温度要求不同，同一种生产菌，菌体生长和积累代谢产物的温度也往往不同。 例如，在Penicillium chrysogenum（产黄青霉）总共165小时的青霉素发酵过程中，根据不同生理代谢过程的温度特点分四段控制其培养温度。 0小时－→5小时－→40小时－→125小时－→165小时 结果，青霉素产量提高了14.7％。 30℃ 25℃ 20℃ 25℃ 这一规律对指导发酵生产有着重要的意义。 二、应用技巧 1、接种后培养温度应适当提高 2、发酵液温度上升时，控制在菌体最适生长温度 3、主发酵旺盛阶段，控制在代谢产物合成最适温度 4、到发酵后期，适当升高温度 5、好氧发酵，通气条件较差时，适当降低温度。 6、培养基浓度较低或较易利用，适当降低温度。 三、温度控制方法 传统：稻草，棉絮等 现代：全自动控制 一、 pH值对微生物生长与发酵的影响 1、不同微生物对pH值要求不同。 2、同一微生物生长最适pH值和发酵最适pH值往往不同。 3、同一微生物在不同pH值下，可能形成不同发酵产物。 1、初始pH值 2、缓冲体系 3、加酸、加碱 4、补料 添加碳酸钙法 氨水流加法 尿素流加法 一、溶解氧控制的意义 1、供氧对需氧微生物必不可少 2、发酵液中的微生物只能利用溶解状态下的氧 3、氧在水中微溶，在发酵液中更难溶 4、在现代高浓度发酵工艺下，氧的供需矛盾更加尖锐 5、发酵工业中氧的利用率很低 因此必须强化供氧、提高氧的溶解度与利用率。 1、搅拌 作用 把大气泡打成微小气泡，增加了接触面积与接触时间 使液体作湍流运动，增加了气液接触时间 减少气泡周围液膜与菌体表面液膜厚度 使菌体分散，避免结团，增加接触面积 2、通气 3、氧的分压 适当 4、液柱高度 H/D=2-3 5、发酵罐体积 大罐为好 6、发酵液的物理性质 避免黏度较大 7、泡沫 发酵罐体积 45升 1吨 10吨 搅拌速度 250 rpm 120 120 供氧速率 7.6 10.7 20.1 一、泡沫定义 泡沫是气体被分散在少量液体中的胶体体系，泡沫间被一层液膜隔开而彼此不相连。 分散相是无菌空气和代谢气体，连续相是发酵液。 二、泡沫产生的原因 1、好氧发酵中，需通入大量无菌空气。 2、为增加溶氧，必须进行剧烈搅拌。 3、发酵过程中往往会产生CO2等气体，也会凝聚成气泡。 引进气体的分散和产生气体的凝结，适度的泡沫不可避免。 三、泡沫过多的危害 1、造成发酵罐装料系数减少，降低生产能力。 2、严重时造成排气管大量逃液。 3、升到罐顶可能从轴封渗出，增加染菌机会。 4、部分菌丝黏附在罐盖或罐壁上而损失。 5、影响通气搅拌正常进行，妨碍菌体呼吸，造成代谢异常，终产物产量下降或菌体提早自溶，进而促使更多泡沫生成。 因此，必须对泡沫进行控制。 1、化学消泡 （1）定义 化学消泡是一种使用化学消泡剂的消泡方法。目前应用最广。 （2）机理 消泡剂是一些表面活性剂，其表面张力较低（相对于发泡体 系而言），接触到气泡膜表面时，气泡膜局部表面张力降低， 破坏了力的平衡，造成气泡破裂，产生气泡合并，最后导致泡 沫破裂。 （3）优点 ①消泡迅速彻底，效果好。 ②不需改造现有设备。 ③不仅适用于大规模生产，也适用于小规模发酵试验。 （4）缺点 ①对氧的溶解有一定程度的影响。 ②容易带来杂菌污染。