0 项目5 发酵工艺控制及优化
项目5 发酵工艺控制及优化
项目5发酵工艺的控制 ·1.概述 ·2.温度的影响及其控制 ·3.pH的影响及控制 ·4.溶氧的影响和控制 ·5.泡沫的作用和控制 ·6.补料的作用和控制 ·7.发酵终点的判断
项目5 发酵工艺的控制 • 1. 概述 • ２. 温度的影响及其控制 • ３. pH的影响及控制 • ４. 溶氧的影响和控制 • ５. 泡沫的作用和控制 • ６. 补料的作用和控制 • ７. 发酵终点的判断
学习目标 ·掌握常见发酵参数的类型及检测方法 。 理解温度、pH、溶氧、泡沫等条件对发 酵的影响，及其控制优化机理 。f 能够按操作规程对温度、pH、泡沫、溶 氧等发酵条件进行控制。 ·能够正确地进行发酵生产数据的记录、 分析处理
学习目标 • 掌握常见发酵参数的类型及检测方法 • 理解温度、pH、溶氧、泡沫等条件对发 酵的影响，及其控制优化机理 • 能够按操作规程对温度、pH、泡沫、溶 氧等发酵条件进行控制。 • 能够正确地进行发酵生产数据的记录、 分析处理
1概述 发酵生产的水平受生物自身因素和外部环境因素 备性能、工艺条件)两分决定。 起决定性作用的是生产菌种的性能，但是有了优良的 菌种之后，还需要有最佳的环境条件即发酵工艺相配合， 菌种的生产能力充分地表现出来。 通过对生产菌种的最佳发酵工艺条件（如营养要求、 培养温度、pH条件、对氧的需求等)研究，并在发酵过程 虫通过过程调节达到最适水平的控制
1 概述 • 发酵生产的水平受生物自身因素和外部环境因素（设 备性能、工艺条件）两部分决定。 • 起决定性作用的是生产菌种的性能，但是有了优良的 菌种之后，还需要有最佳的环境条件即发酵工艺相配合， 菌种的生产能力充分地表现出来。 • 通过对生产菌种的最佳发酵工艺条件（如营养要求、 培养温度、pH条件、对氧的需求等）研究，并在发酵过程 中通过过程调节达到最适水平的控制
发酵过程控制是发酵的重要部分 控制难点：过程的不确定性和参数的非线性 发酵过程的影响因素是复杂的，比如设备的差 别、水的差别、培养基灭菌的差别，菌种保藏 时间的长短，发酵过程的细微差别都会引起微 生物代谢的不同
发酵过程控制是发酵的重要部分 控制难点：过程的不确定性和参数的非线性 发酵过程的影响因素是复杂的，比如设备的差 别、水的差别、培养基灭菌的差别，菌种保藏 时间的长短，发酵过程的细微差别都会引起微 生物代谢的不同
发酵过程的代谢参数 发酵过程的分析是生产控制的眼睛，它显示 了发酵过程中微生物的主要代谢变化。微生物个 体极微小，肉眼无法看见，要了解它的代谢状况， 只能从分析一些参数来判断。 代谢参数按性质分可分三类： 物理参数：温度、转速、压力、空气流量、粘度等 化学参数：基质浓度（包括糖、氮、磷）、溶解氧 pH、产物浓度等 塑参数：菌丝形态、菌浓度、呼吸强度、关键酶 等
发酵过程的分析是生产控制的眼睛，它显示 了发酵过程中微生物的主要代谢变化。微生物个 体极微小，肉眼无法看见，要了解它的代谢状况， 只能从分析一些参数来判断。 发酵过程的代谢参数 代谢参数按性质分可分三类： 物理参数：温度、转速、压力、空气流量、粘度等 化学参数：基质浓度（包括糖、氮、磷）、溶解氧、 pH、产物浓度等 生物参数：菌丝形态、菌浓度、呼吸强度、关键酶 活力等
发酵过程的主要控制参数 ·1. 物理参数 (1)温度（℃） 。 直接影响发酵过程的酶反应速率，氧的溶解度 和传递速率，菌体生长速率和合成速率。 (2)压力(Pa) 。 影响发酵过程氧和CO,的溶解度，正压防止外 界杂菌污染。罐压一般控制在0.2×105~ 5X105Pa
发酵过程的主要控制参数 • 1. 物理参数 • （1）温度（℃） • 直接影响发酵过程的酶反应速率，氧的溶解度 和传递速率，菌体生长速率和合成速率。 • （2）压力（Pa） • 影响发酵过程氧和CO2的溶解度，正压防止外 界杂菌污染。罐压一般控制在0.2×105～ 0.5×105 Pa
(3)搅拌速度(r/min) 搅拌器在发酵过程中的转动速度。 。 其大小影响发酵过程氧的传递速率，还受发酵罐 容积限制（见下表) 发酵罐容积L) 搅拌转速范(r/min) 备注 3 200~2000 实验室研究 10 150~1000 实验室，小试 50 100~800 中试 200 50400 中试或生产 二D10000 25~200 生产 50000 25~160 生产
• （3）搅拌速度（r/min） • 搅拌器在发酵过程中的转动速度。 • 其大小影响发酵过程氧的传递速率，还受发酵罐的 容积限制（见下表） 发酵罐容积(L) 搅拌转速范（r/min） 备注 3 200~2000 实验室研究 10 150~1000 实验室，小试 50 100~800 中试 200 50~400 中试或生产 10000 25~200 生产 50000 25~160 生产
·(5)空气流量(m3空气/(m3发酵液min) 。 单位时间内单位体积发酵液里通入空气的体积， 般控制在0.5~1.0(m3空气/（m3发酵液min) (6)粘度(Pas) 。9 细胞生长或细胞形态的一种标志，反映发酵罐中的 菌丝分裂情况，表示菌体的浓度
• （5）空气流量（m3空气/（m3发酵液·min）） • 单位时间内单位体积发酵液里通入空气的体积，一 般控制在0.5～1.0（m3空气/（m3发酵液·min）） • （6）粘度（Pa·s） • 细胞生长或细胞形态的一种标志，反映发酵罐中的 菌丝分裂情况，表示菌体的浓度
。2. 化学参数 (1)pH(酸碱度) 发酵工艺重要的参数之一，与菌体生长和产物合成有密远 关系。包括起始pH,发酵过程中的pH。 (2)基质浓度(g/儿) ·发酵液中糖、氮、磷等重要营养物质的浓度，对菌体的生 长和代谢合成有重要影响，是产物代谢控制的重要手段。 (3)产物浓度(g(u)/ml) ·检验发酵是否正常与否的重要参数，是决定发酵周 期长短的根据
• 2. 化学参数 • （1）pH （酸碱度） • 发酵工艺重要的参数之一，与菌体生长和产物合成有密切 关系。包括起始pH ，发酵过程中的pH 。 • （2）基质浓度（g/L） • 发酵液中糖、氮、磷等重要营养物质的浓度，对菌体的生 长和代谢合成有重要影响，是产物代谢控制的重要手段。 • （3）产物浓度（µg（u）/ml） • 检验发酵是否正常与否的重要参数，是决定发酵周 期长短的根据