第六章发酵动力学与发酵 过程控制 ■发酵动力学是研究生物反应过程的 速率及其影响因素,是生物反应工 程学的理论基础之一。 ■发酵过程动力学包括两个层次的动 力学
第六章 发酵动力学与发酵 过 程 控 制 ◼ 发酵动力学是研究生物反应过程的 速率及其影响因素，是生物反应工 程学的理论基础之一 。 ◼ 发酵过程动力学包括两个层次的动 力学
1、本征动力学(又称微观动力学) 在没有传递等工程因素影响时,生 物反应固有的速率。该速率除反应本 身的特性外,只与各反应组分的浓度 温度、催化剂及溶剂性质有关,而与 传递因素无关
1、本征动力学（又称微观动力学） 在没有传递等工程因素影响时，生 物反应固有的速率。该速率除反应本 身的特性外，只与各反应组分的浓度、 温度、催化剂及溶剂性质有关，而与 传递因素无关
2、反应器动力学(又称宏观动力学) 在一反应器内所观测得到的总反应 速率及其影响因素,这些影响因素包 括反应器的形式和结构、操作方式、 物料的流动与混合、传质与传热等
2、反应器动力学 （又称宏观动力学） 在一反应器内所观测得到的总反应 速率及其影响因素，这些影响因素包 括反应器的形式和结构、操作方式、 物料的流动与混合、传质与传热等
第一节发酵动力学 发酵动力学是研究各种环境因素与微生 物代谢活动之间的相互作用随时间变化 的规律的科学 研究发酵动力学的目的在于按人们的需 要控制发酵过程
第一节 发酵动力学 ◼ 发酵动力学是研究各种环境因素与微生 物代谢活动之间的相互作用随时间变化 的规律的科学。 ◼ 研究发酵动力学的目的在于按人们的需 要控制发酵过程
产物合成动力学 在连续培养的条件下,由生长、基质 利用和产物形成的物料平衡方程,可 以看出产物的形成与生长和细胞浓度 的关系
一 、产物合成动力学 ◼ 在连续培养的条件下，由生长、基质 利用和产物形成的物料平衡方程，可 以看出产物的形成与生长和细胞浓度 的关系
1、细胞的生长 X FIX dt uF 细胞量的积累速率=细胞生长速率一细胞的消失速率
1、细胞的生长 V F X X dt dX 0 = − 细胞量的积累速率 = 细胞生长速率－细胞的消失速率
2、基质的利用 ds F S uX qX F S mX 基质的消耗速率=补料中基质的添加速率一生长消耗的基 质速率一产物合成用去的基质速率一维持所消耗的基质速 率一基质的移去速率
2、基质的利用 基质的消耗速率 = 补料中基质的添加速率－生长消耗的基 质速率－产物合成用去的基质速率－维持所消耗的基质速 率－基质的移去速率
3、产物的形成 dP KP 产物形成的速率=产物合成速率一产物移去速率一产物被 破坏速率
3、产物的形成 产物形成的速率 = 产物合成速率－产物移去速率－产物被 破坏速率 K
代谢产物形成的动力学模型 Gaden根据产物生成速率与细胞生长速率 之间的关系,将其分为三种类型: 类型Ⅰ称为相关模型,或称伴随生长的 物形成模型; 类型Ⅱ称为部分相关模型,或称不完全 伴随生长的产物形成模型; 类型Ⅲ称为非相关模型或称不伴随生长 的产物形成模型
二、代谢产物形成的动力学模型 Gaden根据产物生成速率与细胞生长速率 之间的关系，将其分为三种类型： ◼ 类型Ⅰ称为相关模型，或称伴随生长的 产物形成模型； ◼ 类型Ⅱ称为部分相关模型，或称不完全 伴随生长的产物形成模型； ◼ 类型Ⅲ称为非相关模型或称不伴随生长 的产物形成模型
出 哥出 时间 时间 (b) 哥出 哥餐出晷 (c) 时间 分批培养中菌体繁殖与产物生成的关系 东方仿真 COPYRIGH