发酵工程第八章新演示文稿.pptVIP

（五）溶解氧对发酵的影响及其控制 1. 引起溶解氧变化的因素 2. 溶解氧对发酵的影响 3. 溶解氧在发酵过程控制中的重要作用 4. 发酵液中溶解氧的控制 5. 溶解氧控制实例 当前第63页\共有132页\编于星期六\2点 （1）影响溶解氧（DO）的因素 供氧 耗氧 两大类 以关系式表示： 影响供氧的因素： 影响耗氧的因素： C*- CL 温度、溶质、溶剂、氧分压 KLa 设备参数、操作参数、发酵液特性 菌种特性、培养基成分和浓度、菌龄、培养条件（T、pH）、代谢类型 γ 当前第64页\共有132页\编于星期六\2点 （2）发酵过程中溶氧变化规律 批式发酵无DO控制情况下，溶氧变化规律为“波谷现象” 溶氧、x、QO2、 随时间变化的关系 CL x QO2 当前第65页\共有132页\编于星期六\2点 平衡点分析： ①当CL↑，即 ，OTRγ ∵ ， ∴OTR逐渐↓至OTR=γ，即 ，高位平衡 当处于高位平衡时，表明供氧性能好。高位平衡通常发生在正常情况的前、后期。 当前第66页\共有132页\编于星期六\2点 平衡点分析： ②当CL↓（如对数生长期γ很大）， ，OTRγ ∵ ， ∴ ， ，称低位平衡。 低位平衡通常发生在正常情况下的对数期。 当前第67页\共有132页\编于星期六\2点 值得注意的几点 自然“波谷现象”，一般可以自适应调节（ ） 当 ，则需要控制，增加OTR，防止需氧受阻。 补料与“波谷现象”对应：即补料时间、剂量选择与溶氧变化有关。 a.??不能在波谷时补料，加重缺氧 b.? 一次补料不能过量，防止 ， 菌体停止呼吸、死亡 c.每次补料都会引起一次大的溶氧下降。 当前第68页\共有132页\编于星期六\2点 （1）溶解氧对生长的影响 临界氧浓度（CCr）： 当 时, 当 时, ∴对生长应满足 , 但并不是越高越好 呼吸抑制 呼吸不受抑制 指不影响菌体呼吸所允许的最低 氧浓度。 当前第69页\共有132页\编于星期六\2点 （2）溶解氧对产物合成的影响 最适氧浓度（Cm）：溶氧浓度对产物合成有一个最适范围，CL过高或过低，对合成都不利。 e.g.卷须霉素：12~70h之间，维持CL 在10%比在0或45%的产量要高。 当前第70页\共有132页\编于星期六\2点 （3）CCr与Cm比较：通常Cm与CCr不一致 对于某些菌株 CcrCm, 卷须霉素: 而有些菌株 Ccr Cm, 头孢菌素C： Cm 8% Ccr 13~23% Ccr 5% Cm 10~20% 当前第71页\共有132页\编于星期六\2点 QO2 (QO2)m Ccr CL P Cm CL 生长阶段要求CL CCr，生产阶段满足CL≥Cm。 当前第72页\共有132页\编于星期六\2点 （1）发酵异常指标 发酵中污染杂菌，溶解氧发生异常变化。 对于好气性杂菌，溶解氧会一反往常在较短时间内跌到零附近，跌零后长时间不回升。 对于厌气性杂菌，溶解氧升高。 污染噬菌体或其它不明原因引起发酵液变稀，此时溶解氧迅速上升。 操作故障或事故分析 当前第73页\共有132页\编于星期六\2点 谷氨酸正常发酵和异常发酵的溶解氧曲线 ——正常发酵溶解氧曲线 -----异常发酵溶解氧曲线 —·—异常发酵光密度曲线 当前第74页\共有132页\编于星期六\2点 （2）补料控制指标 中间补料是否得当可以从溶解氧的变化看出。 发酵过程中出现“发酸”现象，此时溶解氧很快下降。 当前第75页\共有132页\编于星期六\2点 （3）代谢方向控制指标 测量溶解氧可以确定CCr、Cm值 通过溶氧测量可以掌握由好气转为厌气培养的关键时机 e.g.天门冬酰胺酶发酵：45%饱和度 在酵母以及其他微生物菌体