第七章 发酵过程的控制
第七章 发酵过程的控制
主要的控制参数 ◼ 1、pH值（酸碱度） ◼ 2、温度 ◼ 3、溶解氧浓度 ◼ 4、基质含量 ◼ 5、空气流量 ◼ 6、压力 ◼ 7、搅拌转速 ◼ 8、搅拌功率 ◼ 9、黏度 ◼ 10、浊度 ◼ 11、料液流量 ◼ 12、产物的浓度 ◼ 13、氧化还原电位 ◼ 14、废气中的氧含量 ◼ 15、废气中的CO 2含量 ◼ 16、菌丝形态 ◼ 17、菌体浓度
主要的控制参数 ◼ 1、pH值（酸碱度） ◼ 2、温度 ◼ 3、溶解氧浓度 ◼ 4、基质含量 ◼ 5、空气流量 ◼ 6、压力 ◼ 7、搅拌转速 ◼ 8、搅拌功率 ◼ 9、黏度 ◼ 10、浊度 ◼ 11、料液流量 ◼ 12、产物的浓度 ◼ 13、氧化还原电位 ◼ 14、废气中的氧含量 ◼ 15、废气中的CO 2含量 ◼ 16、菌丝形态 ◼ 17、菌体浓度
第一节 温 度 控 制 ◼ 一、发酵热 ◼ 伴随发酵的进行而产生的热量叫发酵热 ◼ 1、生物热 ◼ 微生物在生长繁殖过程中，本身产生的热 ◼ 2、搅拌热 ◼ Q搅拌=P × 3061（kJ/h）
第一节 温 度 控 制 ◼ 一、发酵热 ◼ 伴随发酵的进行而产生的热量叫发酵热 ◼ 1、生物热 ◼ 微生物在生长繁殖过程中，本身产生的热 ◼ 2、搅拌热 ◼ Q搅拌=P × 3061（kJ/h）
◼ 3、蒸发热 ◼ Q蒸发=qm（H出-H进）， qm ：空气流量；I：气体热焓； ◼ 4、辐射热 ◼ Q发酵 = Q生物 + Q搅拌 - Q蒸发 - Q辐射
◼ 3、蒸发热 ◼ Q蒸发=qm（H出-H进）， qm ：空气流量；I：气体热焓； ◼ 4、辐射热 ◼ Q发酵 = Q生物 + Q搅拌 - Q蒸发 - Q辐射
◼ 二、发酵热的测量及计算 ◼ 发酵热的测定可采用以下几种方法： ◼ ①利用热交换原理，测量一定时间内冷却水的流量和冷 却水进出口温度，根据 ◼ Q发酵 = qvC（t2 – t1）/V； qv为冷却水体积流量，L/h；C为水的比热容，kJ/kg ℃； V为发酵液体积，m3
◼ 二、发酵热的测量及计算 ◼ 发酵热的测定可采用以下几种方法： ◼ ①利用热交换原理，测量一定时间内冷却水的流量和冷 却水进出口温度，根据 ◼ Q发酵 = qvC（t2 – t1）/V； qv为冷却水体积流量，L/h；C为水的比热容，kJ/kg ℃； V为发酵液体积，m3
◼ ②利用温度变化率：先使罐温恒定，再关闭自控装置，测量温度 随时间上升的速率，根据 ◼ Q发酵 = （M1C1 + M2C2）V； ◼ M1：发酵液质量 kg M2：发酵罐质量kg ◼ C1 发酵液的比热容，kJ/kg℃ C2 发酵罐的比热容， kJ/kg℃ V为温度上升速率℃/h ◼ ③热力学方法： H 0 =H 0 f 产物−H 0 f 反应物
◼ ②利用温度变化率：先使罐温恒定，再关闭自控装置，测量温度 随时间上升的速率，根据 ◼ Q发酵 = （M1C1 + M2C2）V； ◼ M1：发酵液质量 kg M2：发酵罐质量kg ◼ C1 发酵液的比热容，kJ/kg℃ C2 发酵罐的比热容， kJ/kg℃ V为温度上升速率℃/h ◼ ③热力学方法： H 0 =H 0 f 产物−H 0 f 反应物
◼ 三、温度对微生物生长的影响 不同微生物的生长对温度的要求不同，根据它们对温度的要求大 致可分为四类： 嗜冷菌适应于0～26℃生长，嗜温菌适应于15～43 ℃生长，嗜热 菌适应于37～65 ℃生长，嗜高温菌适应于65 ℃ 以上生长
◼ 三、温度对微生物生长的影响 不同微生物的生长对温度的要求不同，根据它们对温度的要求大 致可分为四类： 嗜冷菌适应于0～26℃生长，嗜温菌适应于15～43 ℃生长，嗜热 菌适应于37～65 ℃生长，嗜高温菌适应于65 ℃ 以上生长
◼ 影响酶的活性、影响细胞内各种反应速度 ◼ 最低生长温度、最高生长温度、最适生长温度 ◼ 在最适范围内生长速度随温度升高而增加，生长 周期缩短 ◼ 不同生长阶段的微生物对温度的反应不同
◼ 影响酶的活性、影响细胞内各种反应速度 ◼ 最低生长温度、最高生长温度、最适生长温度 ◼ 在最适范围内生长速度随温度升高而增加，生长 周期缩短 ◼ 不同生长阶段的微生物对温度的反应不同
◼ 四、温度对发酵的影响 ◼ 1、影响反应速度 ◼ 2、温度影响酶系的组成及酶的特性 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 3 0 6 0 9 0 120 150 时间（min） 酶比活力（u/g）
◼ 四、温度对发酵的影响 ◼ 1、影响反应速度 ◼ 2、温度影响酶系的组成及酶的特性 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 3 0 6 0 9 0 120 150 时间（min） 酶比活力（u/g）
◼ 3、温度影响发酵的方向 四环素产生菌金色链霉菌同时产生金霉素和四环素， 当温度低于30 ℃时，这种菌合成金霉素能力较强；温 度提高，合成四环素的比例也提高，温度达到 35 ℃时， 金霉素的合成几乎停止，只产生四环素。 4、温度还影响基质溶解度 在发酵液中的溶解度也影响菌对某些基质的分解吸 收。因此对发酵过程中的温度要严格控制
◼ 3、温度影响发酵的方向 四环素产生菌金色链霉菌同时产生金霉素和四环素， 当温度低于30 ℃时，这种菌合成金霉素能力较强；温 度提高，合成四环素的比例也提高，温度达到 35 ℃时， 金霉素的合成几乎停止，只产生四环素。 4、温度还影响基质溶解度 在发酵液中的溶解度也影响菌对某些基质的分解吸 收。因此对发酵过程中的温度要严格控制