发酵动力学培训课件.ppt

生长模型 由两个稳态方程可以推出D与X关联的生长模型 当DDC 时， 细胞衡算 底物衡算 单级恒化器连续发酵 精品 细胞生产率 当 即 时 可获得最大的细胞生产率，为 细胞生产率 单级恒化器连续发酵 精品 精品 若S0Ks （S010Ks）,底物供给浓度很大，为非限制性 则 此时，最大临界稀释率 细胞生产率 单级恒化器连续发酵 精品 x, s, Dx与D关系总结： 单级恒化器连续发酵 精品 产物的物料衡算 产物变化率=细胞合成产物速率+流入-流出-分解项 当连续发酵处于稳态， ， 且加料中不含产物，即 ，P分解速率可忽略。 得 单级恒化器连续发酵 精品 多级恒化器的第一级动力学模型 假设两级发酵罐内培养体积相同， 即V1=V2；且第二级不加入新鲜培养基， 则对于第一级动力学模型（方程）与单 级相同。 2.2多级恒化器连续发酵 精品 稳态时 多级恒化器连续发酵 精品 多级恒化器的第二级动力学模型 ∵ S1S0 ， S2S1 从第二级开始，比生长速率 不再等于稀释率D. 多级恒化器连续发酵 精品 第二级细胞物料衡算 第二级稳态时， 同理,由稳态方程可得， 多级恒化器连续发酵 精品 第二级基质物料衡算 稳态时， 多级恒化器连续发酵 精品 多级恒化器连续发酵 第二级基质物料衡算 精品 S2的求解 解此方程可得第二级发酵罐中稳态限制性基 质浓度S2,再由式(2)可确定x2,再求出Dx1,Dx2. （1）＝（3） （1） （2） （3） 多级恒化器连续发酵 精品 细胞形成产物的速率：DP2 稳态时 多级恒化器连续发酵 精品 第二级发酵罐产物浓度 同理类推 多级恒化器连续发酵 精品 进行细胞回流的单级连续发酵 概念：进行单级连续发酵时，把发酵罐流出的发酵液进行分离，经浓缩的细胞悬浮液送回发酵罐中。 2.3细胞回流单级恒化器连续发酵 优点：提高了发酵罐中的细胞浓度，也有利于提高系统的操作稳定性。 精品 细胞生长动力学方程 细胞的物料衡算(μ与D的关系) 积累的细胞=进入培养液中的细胞+再循环流入的细胞 -流出的细胞+生长的细胞-死亡的细胞 C为浓缩倍数 细胞回流单级恒化器连续发酵 精品 假定: 细胞死亡很少（ =0） 培养基无菌加入（x0=0） D=F/V 由稳态条件 得 细胞回流单级恒化器连续发酵 精品 限制性基质的物料衡算（x1与D的关系） 积累的基质 = 进入基质+循环流入基质-流出基质-消耗的基质 细胞回流单级恒化器连续发酵 精品 代入μ有： x1与D的关系 细胞回流单级恒化器连续发酵 D=F/V 稳态时， 精品 细胞回流单级恒化器连续发酵 ∴ x1比单级无再循环的x要大 又 代入x1式, 得 精品 应用 有助于了解和研究细胞生长、基质消耗和产物生成的动力学规律，从而优化发酵工艺。 便于研究细胞在不同比生长速率下的特征。 2.3理论应用 精品 利用细胞再循环连续发酵技术进行废水的生化处理、发酵与产物分离耦合。 利用连续培养的选择性进行富集培养菌种选择及防污染处理。 应用 精品 Stationary（不生长或生长率与死亡率相等）: dying: （浓度最大） 细胞生长动力学 (比死亡速率 ，s-1) 精品 假定整个生长阶段无抑制物作用存在，则微生物生长动力学可用阶段函数表示如下： 0 x0 （0tt1) μm x0e μm t (t1tt2) μ =