第五章 发酵过程动力学的基本概念 发酵过程的反应描述及速度概念 发酵过程动力学研究的基本内容 菌体生长、产物形成、基质消耗 动力学的基本概念 反应动力学的应用—连续培养的 操作特性
第五章 发酵过程动力学的基本概念 发酵过程的反应描述及速度概念 发酵过程动力学研究的基本内容 菌体生长、产物形成、基质消耗 动力学的基本概念 反应动力学的应用—连续培养的 操作特性
第一节 发酵过程的反应描述及速度概念 X S（底物） ─→ X（菌体） ＋ P（产物） 发酵研究的内容： 发酵过程反应的描述 菌种的来源——找到一个好的菌种 发酵过程的工艺控制——最大限度发挥菌种的潜力
第一节 发酵过程的反应描述及速度概念 X S（底物） ─→ X（菌体） ＋ P（产物） 发酵研究的内容： 发酵过程反应的描述 菌种的来源——找到一个好的菌种 发酵过程的工艺控制——最大限度发挥菌种的潜力
基质的消耗速度： ds r dt ds dt X 发酵过程反应速度的描述 基质的消耗比速： (g.L-1 .s -1) (h -1 、s -1) 单位时间内单位菌体消耗基质或形成产物（菌体）的量称 为比速，是生物反应中用于描述反应速度的常用概念 X S（底物） ─→ X（菌体） ＋ P（产物）
基质的消耗速度： ds r dt ds dt X 发酵过程反应速度的描述 基质的消耗比速： (g.L-1 .s -1) (h -1 、s -1) 单位时间内单位菌体消耗基质或形成产物（菌体）的量称 为比速，是生物反应中用于描述反应速度的常用概念 X S（底物） ─→ X（菌体） ＋ P（产物）
基质的消耗速度： ds r dt ds dt X 发酵过程反应速度的描述 基质的消耗比速： (g.L-1 .s -1) (h -1 、s -1) 单位时间内单位菌体消耗基质或形成产物（菌体）的量称 为比速，是生物反应中用于描述反应速度的常用概念 X S（底物） ─→ X（菌体） ＋ P（产物）
基质的消耗速度： ds r dt ds dt X 发酵过程反应速度的描述 基质的消耗比速： (g.L-1 .s -1) (h -1 、s -1) 单位时间内单位菌体消耗基质或形成产物（菌体）的量称 为比速，是生物反应中用于描述反应速度的常用概念 X S（底物） ─→ X（菌体） ＋ P（产物）
第二节 发酵反应动力学的研究内容 研究反应速度及其影响因素并建 立反应速度与影响因素的关联 反应动力学模型 反应器特性 + 反 应 器 的 操 作 模 型 操作条件与反应结 果的关系，定量地 控制反应过程
第二节 发酵反应动力学的研究内容 研究反应速度及其影响因素并建 立反应速度与影响因素的关联 反应动力学模型 反应器特性 + 反 应 器 的 操 作 模 型 操作条件与反应结 果的关系，定量地 控制反应过程
已建立动力学模型的类型 q 机制模型：根据反应机制建立 几乎没有 q 现象模型（经验模型）：目前大多数模型 能定量地描述发酵过程 能反映主要因素的影响
已建立动力学模型的类型 q 机制模型：根据反应机制建立 几乎没有 q 现象模型（经验模型）：目前大多数模型 能定量地描述发酵过程 能反映主要因素的影响
第三节 微生物生长动力学的基本概念 一、微生物在一个密闭系统中的生长情况： 时间 菌 体 浓 度 延迟期 指数生长期 减速期 静止期 衰亡期 延迟期： dx dt 0 指数生长期: m ax 倍增时间：td 减速期: d dt 0 静止期： ; dx dt 0 m ax X X 衰亡期: dx dt 0
第三节 微生物生长动力学的基本概念 一、微生物在一个密闭系统中的生长情况： 时间 菌 体 浓 度 延迟期 指数生长期 减速期 静止期 衰亡期 延迟期： dx dt 0 指数生长期: m ax 倍增时间：td 减速期: d dt 0 静止期： ; dx dt 0 m ax X X 衰亡期: dx dt 0
二、微生物的生长动力学、Monod方程 q 微生物的生长速度： μ＝f(s,p,T,pH,.,) q 在一定条件下(基质限制)： μ＝f(S)
二、微生物的生长动力学、Monod方程 q 微生物的生长速度： μ＝f(s,p,T,pH,.,) q 在一定条件下(基质限制)： μ＝f(S)
Monod研究了基质浓度与生长速度的关系 ———Monod方程(1949) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 200 400 S 600 800 1000 V V m V m/2 K m 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 200 400 S 600 800 1000 V V m V m/2 K m μ max s S K S max s S v v K S 米氏方程:
Monod研究了基质浓度与生长速度的关系 ———Monod方程(1949) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 200 400 S 600 800 1000 V V m V m/2 K m 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 200 400 S 600 800 1000 V V m V m/2 K m μ max s S K S max s S v v K S 米氏方程:
0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 0 2 0 0 4 0 0 S 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 V V m V m / 2 K m max s S K S μ：菌体的生长比速 S：限制性基质浓度 Ks：半饱和常数 μmax: 最大比生长速度 μ 单一限制性基质：就是 指在培养微生物的营养 物中，对微生物的生长 起到限制作用的营养物
0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 0 2 0 0 4 0 0 S 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 V V m V m / 2 K m max s S K S μ：菌体的生长比速 S：限制性基质浓度 Ks：半饱和常数 μmax: 最大比生长速度 μ 单一限制性基质：就是 指在培养微生物的营养 物中，对微生物的生长 起到限制作用的营养物