《车间发酵过程控制》课件.ppt

车间发酵过程控制发酵过程控制是生物制药生产的关键环节，直接影响产品的质量和产量。良好的发酵过程控制可以提高产品的一致性，减少生产成本，提高生产效率。

课程内容概述发酵过程基本原理微生物利用有机物质进行生长繁殖的生物化学过程。发酵过程控制通过调节发酵条件，优化发酵过程，提高产量和效率。发酵工艺设计选择合适的微生物、培养基和发酵条件，设计生产工艺。发酵过程安全确保生产过程安全，防止污染和事故发生。

发酵过程的基本步骤培养基制备根据目标微生物的营养需求，选择合适的原材料并进行配制，确保发酵所需的碳源、氮源、无机盐和生长因子等。菌种活化通过一系列的培养步骤，将保存的菌种活化并扩大培养，确保足够的菌体数量用于接种。接种将活化的菌种接种到发酵罐中，开始发酵过程，让微生物在最佳条件下生长繁殖。发酵在适宜的温度、pH值、通气量等条件下，微生物进行生长繁殖并产生目标产物。产物分离与纯化根据产物的性质，使用不同的分离和纯化方法，将目标产物从发酵液中分离出来并进行提纯。

发酵罐的构造与功能发酵罐是生物发酵的核心设备。罐体通常由不锈钢制成，并配备搅拌系统、通气系统和温度控制系统。搅拌系统用于混合发酵液，确保菌体均匀分布，并提高氧气传递效率。通气系统则为菌体提供氧气，满足其呼吸代谢的需求。

发酵参数的实时监测实时监测发酵过程中关键参数，如pH值、温度、溶解氧、压力、搅拌速度等，可以及时了解发酵过程的动态变化，并根据需要进行调整，以保证发酵过程的顺利进行。1000传感器传感器用于收集数据，如温度传感器、pH传感器、溶解氧传感器等。10数据采集数据采集系统用于收集来自传感器的数据，并将其传输到控制系统。1数据分析控制系统对数据进行分析，并根据预设的控制策略进行调节，以保证发酵过程的稳定和高效进行。100可视化将数据以图表的形式展现出来，方便操作人员直观了解发酵过程的动态变化。

pH值对发酵过程的影响11.酶活性pH值影响酶活性，进而影响发酵速率和产量。22.微生物生长每种微生物都有其最佳pH值范围，pH值偏离会抑制生长。33.代谢产物pH值影响代谢产物合成，例如抗生素、有机酸等。44.培养基成分pH值影响培养基成分的溶解度和稳定性，进而影响营养物质的利用。

温度对发酵过程的影响影响酶活性和微生物生长温度影响酶活性，进而影响代谢速率和产物合成。温度过高会导致酶失活，温度过低则会降低微生物的生长速度。影响发酵产物的产量和质量温度对发酵产物的产量和质量有显著影响。例如，在高温下，某些发酵产物可能会降解或分解。需要严格控制温度为了保证发酵过程的顺利进行，需要严格控制温度，使其保持在最佳范围内。

溶解氧对发酵过程的影响氧气的影响溶解氧是发酵过程的关键因素之一，它对微生物的生长和代谢有直接影响。大多数发酵过程都需要氧气，特别是在好氧发酵中。影响发酵过程溶解氧不足会导致微生物生长缓慢，甚至死亡，从而影响发酵产物的产量和质量。过高的溶解氧也会对一些微生物造成负面影响。

发酵时间的控制策略发酵时间是影响发酵效率的重要因素之一，需要根据不同的发酵工艺进行调整。为了优化发酵过程，通常需要监测发酵液中的关键指标，并根据这些指标的变化及时调整发酵时间。1定时控制根据经验设定发酵时间，适用于某些稳定工艺。2关键指标控制监测关键指标，如pH值、温度、溶解氧等，根据指标变化确定终止时间。3模型预测控制建立发酵过程数学模型，预测发酵时间，提高效率。发酵时间控制是发酵过程的重要环节，需要根据具体工艺进行调整。选择合适的控制策略可以提高发酵效率，降低生产成本。

发酵产物的分离与纯化1固液分离利用过滤、离心等技术将固体产物与发酵液分离。2提取纯化采用吸附、萃取、结晶等方法，将目标产物从发酵液中分离出来。3浓缩干燥通过蒸发、冷冻干燥等手段，提高产物浓度并去除水分。4质量检测对最终产品进行严格的质量检测，确保符合相关标准。发酵产物分离纯化是发酵过程的重要环节，直接影响产品的质量和产量。选择合适的工艺方法，可以有效提高产物的纯度，降低生产成本。

发酵工艺的优化方法优化培养基组成选择最佳的营养成分和比例，以提高微生物的生长速率和产物产量。控制发酵参数优化温度、pH值、溶解氧等关键参数，以满足微生物生长的最佳条件。菌种筛选与改造选择高产、稳定、抗逆性强的菌株，或通过基因工程技术改造菌株。工艺模拟与优化利用数学模型和计算机仿真技术，对发酵过程进行优化设计。

提高发酵效率的措施优化培养基配方调整营养成分比例，提高底物转化率。控制发酵参数温度、pH、溶解氧等影响发酵效率。选择高效菌株高产、耐受性强，提高发酵产物产量。改进发酵工艺例如，采用连续发酵或固定化细胞技术。

降低生产成本的措施优化培养基配方选择价格更低廉的原材料，调整培养基组成，降低培养基成本。例如，使用价格更低廉的碳源和氮源，并通过实验确定最佳