第四章发酵工艺控制2.pptx

第四章 发酵工艺控制;第一节 发酵生产方法的类型;第二节 发酵过程的动力学类型;发酵曲线图;从此三个因素分析发酵速度。 所以研究发酵速度就是研究 1．碳源利用速度 2．菌生长速度 3．产物形成速度 4．上述三者之间关系 根据以上四个条件将所有发酵过程分为三大类型;发酵过程分为三大类型;（一）类型I;（一）类型I 1、特点 ①菌生长比速度μC、μP都有一个高峰 ②三者的高峰同时出现，三者基本平行 ③产物的量和碳源利用量有一定的化学剂量关系可进行理论计算。 2、产物类型 此一类型产物主要有两大类： ①菌体 产量常数在一定条件下，用一定菌体产量常数相对稳定。故知产量常数可控制流加糖的量，还可利用产量常数检查，发酵条件的控制是否合适。 ②代谢产物：酵母的酒精发酵、乳酸发酵 另部分次级代谢产物也属此型，但大多数属类型III ③次级代谢产物，杆菌肽、氯霉素。;（一）类型I 乳酸发酵;（一）类型I 乳酸发酵;（一）类型I 杆菌肽发酵; （二）类型II ; （二）类型II 1特点： ①分成两个时期：菌体生长和产物形成在不同时期，分别在菌生长期产物形成期。 ②碳源利用的比速度有两个高峰，分别在两个时期，第一个高峰用于菌体生长，第二个高峰用于产物合成（在产物形成期可能还有菌体第二次生长）。 ③碳源利用和产物形成无明确的化学剂量关系，但还是有一定关系的。 2、产物类型 ①有中间产物积累：产物在合成过程中先积累一定产物，再由中间产物转化为最终产物。如丙酮丁醇发醇，丙酮丁醇发酵分为三个时期。;增酸期：0~18h 有机酸大量积累，菌体大量生长 产物溶剂形成少 减酸期：18~40h菌体长到最大期，溶剂就大量形成，培养液中pH值上升 后发酵：40~72h 菌体不增长，甚至有些下降，溶剂增长到最大值，酸降低到最小值。 ②无中间产物积累 如：延胡索酸发酵 用黑根霉 谷氨酸发酵 用棒状杆菌 柠檬酸发酵 用黑曲霉 土霉素发酵 金色链霉菌（四环类抗生等） 土霉素生产因其菌生长，C利用有??个高峰而划入Ⅱ型，产物产量较高。 ;（三）类型Ⅲ; （三）类型Ⅲ 1.特点： ①分成两个时期，但产物形成比类型Ⅱ早，在菌体接近或达到最大值时，产物开始生长。 ②菌体生长和碳源利用没有第二个高峰。 ③产物的形成和碳源利用无量上的关系，都是属于次级代谢产物，产物量占发酵液中的0.1~2%。 链霉素发酵(用灰色链霉菌生产) 2、产物类型:分为三种类型，知道发酵的类型 ①将预知某个发酵将按什么情况进展 ②可作为发酵的中间控制的理论基础，在实践上指导生产监督生产，如控制流加糖。根据菌体生产和产物形成是否同步的，可控制不同的发酵条件，如Ⅱ、Ⅲ型可在不同时期，为不同目的（菌体或产物），控制不同发酵条件，从营养上说，生长的营养条件和产物的营养条件有区别。 ③在连续发酵的设计上，类型Ⅰ可用单级，如为类型Ⅱ、Ⅲ就要采用二级以上的连续发酵，使菌体生长和产物形成都得到保证。;（三）类型Ⅲ  链霉素发酵（用灰色链霉素生产）;第三节 连续发酵动力学;二、动力学;1.菌的情况 流入量十生长菌量=流出菌量 即：;3、对基质情况; 对单级罐而言 根据Michadis--mentem公式; 饱和常数 ,为1/2 时基质浓度 为最大比生长速率 Monod公式;;;三、连续发酵优点：;四、存在的问题;第四节 温度对发酵的影响及其控制;①生物热： 定义：生物热是生产菌在生长繁殖时产生的大量热量。培养基中碳水化合物，脂肪，蛋白质等物质被分解为CO2,NH3时释放出的大量能量。 用途：合成高能化合物，供微生物生命代谢活动，热能散发。 影响生物热的因素：生物热随菌株，培养基，发酵时期的不同而不同。一般，菌株对营养物质利用的速率越大，培养基成分越丰富，生物热也就越大。发酵旺盛期的生物热大于其他时间的生物热。生物热的大小还与菌体的呼吸强度有对应关系。 实验发现抗生素高产量批号的生物热高于低产量批号的生物热。说明抗生素合成时微生物的新陈代谢十分旺盛。;; 发酵过程中生物热的变化 在四环素发酵中，还发现生物热和菌的呼吸强度的变化有对应关系，特别是在80小时以前。从此实验中还可看到，当产生的生物热达到高峰时，糖的利用速度也最大。另外也有人提出，可从菌体的耗氧率来衡量生物热的大小。 四环素生物合成过程中系列参数