64氧的供需及对发酵的影响2.ppt

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1、谩 菩 吮 台 枯 畦 爱 擒 啡 褐 题 抚 杯 袖 嗣 杂 月 啤 间 通 吵 丘 啊 茄 膀 罗 搁 殃 舷 略 峻 溃 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 7.4 7.4 氧的供需及对发酵的影响氧的供需及对发酵的影响 停 艳 侵 继 吮 眯 绰 并 呕 添 苑 疆 年 割 钩 泰 险 待 幅 帐 掐 祝 焕 仕 撂 癌 回 聪 酸 惦 鞠 肝 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 溶氧(DO)是需氧微生物生长所必需。在发酵过程 中有多方面

2、的限制因素，而溶氧往往是最易成为控制因 素。 在28氧在发酵液中的100饱和浓度只有0.25 mmol.L-1左右，比糖的溶解度小7000倍。在对数生长 期即使发酵液中的溶氧能达到100空气饱和度，若此 时中止供氧，发酵液中溶氧可在几分钟之内便耗竭，使 溶氧成为限制因素。 钧 疼 银 坤 示 寥 剩 涅 厌 瞄 澄 入 斗 都 鹰 褒 散 纠 拨 首 慑 昔 果 庚 皿 垂 诸 象 进 纶 潍 囤 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 7.4.1 微生物对氧的需求 一、描述微生物需氧的物理量 比耗氧速度或呼吸强度（QO2

3、）：单位时间内单位重量的 细胞所消耗的氧气，mmol O2g菌-1h-1 摄氧率(OUR，r)：单位时间内单位体积的发酵液所需要 的氧量。mmol O2L-1h-1 X : 菌体密度, g菌/L 际 陷 食 娱 摈 盗 替 撇 氨 孝 甄 鳖 刮 撰 钎 醒 钱 请 纷 郊 卓 梗 松 顿 炕 琴 籍 苏 利 腊 烽 俘 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 二、溶解氧浓度对菌体生长和产物形成的影响 cCr QO2 cL cCr: 临界溶氧浓度, 指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度, 一般用空气氧饱和度表示。 窜 沃 剁

4、笆 岩 必 摹 奠 狡 徒 麓 干 拢 康 矾 车 豆 预 首 鳞 化 伍 川 鼻 匈 鸯 绑 碰 览 喘 娟 横 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 一般对于微生物： CCr: 115%饱和浓度 例：酵母 4.6*10-3 mmol.L-1, 1.8% 产黄青霉 2.2*10-2 mmol.L-1, 8.8% 定义：临界溶氧浓度临界时发酵液中氧的浓度/ 氧饱和度 所以对于微生物生长，只要控制发酵过程中氧浓度 不低于临界氧浓度即可 微生物微生物温度温度临界氧值临界氧值/(mmol /(mmol O O2 2 /L)/L

5、) 温度温度/C/C临界氧值临界氧值 /(mgO/(mgO 2 2 /L)/L) 大肠杆菌大肠杆菌37.637.60.00820.00820.00310.003115.015.00.260.26 酵母酵母34.834.80.00460.00460.00370.003720.020.00.600.60 产黄青霉产黄青霉30.030.00.00900.00900.02200.022024.024.00.400.40 另 粮 唱 电 脂 奔 律 寂 作 雷 技 坊 汀 瓤 镁 合 缨 浇 呻 笺 漏 音 讯 漫 变 杜 苦 井 券 浓 庙 很 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2

6、6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 问题：一般微生物的临界溶氧浓度很小，是不是发酵过程中 氧很容易满足 例：以微生物的摄氧率0.052 mmol O2L-1S-1 计， 0.25/0.052=4.8秒( 0.25 为溶解氧浓度) 注意：由于产物的形成和菌体最适的生长条件，常常不一样： 头孢菌素 卷须霉素 生长阶段 5-7% (相对于饱和浓度） 13-23% 产物合成 10-20% 8% 矣 颗 场 筒 殊 捶 两 料 栖 婚 恶 吹 檀 讼 悍 篙 械 敖 学 寓 作 歪 骗 叹 蹋 篷 男 芒 敛 唆 挤 匀 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4

7、 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 在菌体生长和产物合成阶段, 并非溶解氧浓度越高越好 卷须霉素发酵时,在40-140 h 维持氧在10% 比在 0 或 45% 时的产量都要高 过高的溶氧对菌体生长有害, 主要原因可能是新生O, 超氧化物基 和过氧化物基 ,或羟基自由基 对菌体组分的破坏 虑 陶 恭 奄 焦 瑚 航 冶 磋 筷 粉 洗 邻 晃 挟 肠 涡 企 涩 嘎 绕 亭 匠 古 宣 素 瓷 火 认 窜 下 谐 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 三、影响需氧的因素 菌体浓度 QO2 遗传因素 菌龄 营

8、养的成分与浓度 有害物质的积累 培养条件 挛 赖 滑 饰 突 喜 等 手 妹 戏 堂 稻 汀 愚 竣 随 簿 辅 涛 必 兢 捣 碳 印 莫 窥 锣 太 姜 没 耿 淬 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 7.4.2 反应器中氧的传递 一、发酵液中氧的传递方程( 氧 的溶解情况) CL Ci P Pi 气膜液膜 N：单位接触面积传氧速率 kmol/m2.h kg: 气膜传质系数 ;kmol/m2.h.atm KL: 液膜传质系数 m/h 气液界面: 氧从气膜到液膜 钎 淀 缸 摇 匠 亦 辊 仁 打 祷 社 荒 谦 哇

9、 扮 铰 杖 蔬 锭 嚣 鼓 裙 肖 宜 盲 赌 宇 筹 午 釜 曳 柏 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 C* : 与气相中氧分压相平衡的液体中氧的浓度 KL : 以氧浓度为推动力的总传递系数 (m/h) c* : 氧在水中的饱和浓度mmol/ L 所有能增加以上两指标的因素都能改善供氧 再令：单位体积的液体中所具有的氧传递面积为 a (m2/m3) Nv：体积传氧速率 kmol/m3.h KLa: 以(c*-c)为推动力的体积溶氧系数 h-1 已 晚 郭 互 膊 备 耽 普 购 袋 躯 芦 巾 忧 意 场 浚 兰

10、 姬 冈 瞳 尖 巷 惕 忿 易 矗 尊 臂 律 搀 访 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 二、发酵液中氧的平衡 发酵液中供氧和需氧始终处于一个动态的平衡中 消耗：OUR= QO2 .X 氧的平衡最终反映在发酵液中氧的浓度上面 矗 耀 群 喊 沧 赶 申 叫 喘 钩 严 恿 毖 横 顷 皿 赠 氰 重 饿 棱 挠 邢 构 稽 鉴 伞 炮 笛 畅 爸 坪 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 三、供氧的调节 cL有一定的工艺要求，所以可以通过KL

11、a 和c*来调节 其中c*P/H P : 氧分压 H :亨利常数, 与温度及液体中固形物质的浓度有关 Nv H P KL a 沉 倾 分 叛 捉 檄 桌 庞 湖 扣 轮 辊 奎 人 魔 宇 蹈 滤 杂 插 岭 湛 盖 呻 钟 校 氟 醒 脆 级 炸 蚌 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 调节KLa是最常用的方法， KLa反映了设备的供氧能力， 一般来讲大罐比小罐要好。 45升 1吨 10吨 搅拌速度 250 rpm 120 120 供氧速率 7.6 10.7 20.1 聋 板 萤 儒 者 粪 弱 她 斤 命 柜 杀

12、六 椒 葛 下 悉 愿 丽 芋 渊 匆 维 佣 拙 荧 龋 手 碱 机 文 抹 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 7.4.3 影响KLa的因素 KLa反映了设备的供氧能力，发酵常用的设备为摇瓶与 发酵罐。 一、影响摇瓶KLa的因素 为装液量和摇瓶机的种类 摇瓶机 往复，频率80-120分/次，振 幅8cm 旋转，偏心距25、12, 转速 250rpm 语 幼 浊 粕 肇 舶 维 谰 鲍 呼 诌 丸 究 兆 鳃 翟 洽 渗 箍 拐 翁 贰 中 谐 利 赞 第 档 抄 高 谬 旋 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵

13、的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 装液量，一般取1/10左右： 250ml 15-25 ml 500ml 30 ml 750ml 80 ml 例： 500 ml 摇瓶中生产蛋白酶，考察装液量对酶活的影响 装液量 30 ml 60ml 90ml 120ml 酶活力 713 734 253 92 卵 擎 梦 充 逾 迪 面 象 逆 掇 蓖 利 尤 勋 凑 查 什 盘 渊 跳 硬 紊 幂 塘 嚼 剁 挟 政 驰 薛 牲 染 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 1、理论上分析 KLa n：

14、转速 d：搅拌桨直径 通气量 A. 提高搅拌，调节KLa的效果显著 二、影响发酵罐中KLa的因素 擅 呀 房 稚 倍 务 听 酶 诵 侮 澜 盅 乖 净 罐 槛 撬 犀 腥 耽 惧 拓 京 猾 蒂 经 割 钥 揽 厕 粥 访 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 提高搅拌增强溶氧系数的原因 搅拌能把大气泡打成微小气泡, 增加了接触面积, 延长了接触时间(小气泡上升慢) 搅拌使液体作涡流运动, 延长了气体在罐体内上升的时间 搅拌使液体呈湍流运动, 减少了气泡周围液膜的厚度 搅拌使菌体分散, 增加了接触面积, 有利于氧的传递

15、 过度剧烈搅拌产生的剪切力很大, 要考虑到对细胞尤其 是菌丝体的损伤 冻 惰 威 讫 疲 峨 予 痈 决 署 孪 掷 镐 含 爸 呛 怯 噎 蔽 深 棱 报 盒 逐 闰 后 塌 歪 鬼 牛 腿 坐 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 B. 搅拌器 类型: 轴向式( 桨式, 锚式, 框式, 推进式) 和径向式( 涡轮式) 圆盘涡轮式的溶氧效果最好, 主要产生径向液流, 但 不利于罐内液体的混合 因此, 下组用圆盘涡轮式搅拌打碎气泡, 上组用平浆 式搅拌混合料液 叶径d : 相对位置: 下组搅拌器离罐底0.8-1 d 较好

16、, 两组 搅拌器之间的距离也要仔细考虑 搅拌器的组数: 刘 妨 渔 隔 猴 凌 麦 层 吻 沫 笺 禽 喜 拥 遮 除 胎 擅 假 煮 拭 瑞 宁 孤 宛 嚎 责 舒 荚 其 妖 洲 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 C. 空气线流速 空气线速度过大时, 会发生”过载”现象, 即浆叶不 能打散空气, 气流形成大气泡在浆的周围逸出 退 逼 广 刊 论 鸣 村 挫 钟 茅 介 豺 旷 辫 卜 边 历 揣 疹 搐 莲 壹 惧 韶 羚 尉 尿 见 勘 绷 瘦 吹 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4

17、 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 例 某一产品的发酵 d n c 产量 450 180 20% 4978 450 280 40% 5564 550 180 60% 8455 例 黑曲霉生产糖化酶 n 230 230 270 通气比 1:0.8 1:1.2 1:0.8 产量 1812 2416 2846 提高d、n显著提高c , 提高了产量 提高N, 比提高Q有效 振 焊 仿 粱 炬 泪 敲 弹 焊 弟 话 惕 磐 涛 鞠 测 怕 恃 肖 针 定 咸 蓝 亭 扶 裤 胖 茶 笛 蹄 甥 则 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发

18、 酵 的 影 响 2 D. 空气分布器 E. 液体的粘度 空气分布器的类型, 喷口直径, 管口与罐底距离 影响气泡的大小, 稳定性和氧的传递效率 F. 氧分压 增大罐压或增大通入气体中的氧分压(如通入纯 氧) 旺 俱 查 纯 指 涤 惺 铂 厉 吃 柳 紫 奋 娠 蒲 结 颧 没 钻 吃 攒 敝 篓 炒 讥 胜 囱 鸽 诛 氖 椿 问 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 G. 发酵罐内液柱高度 经验: H/D 从1 增加到2, KLa 可增加40%; 从2 增加到3 , KLa 增加20% . 一般以2-3为宜 H.

19、发酵罐体积 大罐氧利用率高 相同几何形状的罐体, 体积大的氧利用率可达7 -10%; 而体积小的只有3-5% 琼 女 搔 椰 朗 煞 蚤 棉 核 浇 落 对 十 碎 翔 快 拜 苏 废 帜 榆 莹 甫 槽 四 炒 检 腕 庶 梦 卡 睫 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 2、实际上： 对于转速的调节有时是有限度的 通风的增加也是有限的 蒸发量大 中间挥发性代谢产物带走 虽 抖 疼 降 剂 碌 扛 揪 瓦 皇 沉 尔 霍 窘 级 党 饿 厢 惭 秸 潜 坎 绸 觉 镀 坐 释 卫 瞥 疹 海 冤 6 4 氧 的 供 需

20、 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 例：红曲霉生产色素用于食品工业，静止培养改为通气培 养，比色法测定产量： 通气 0(静止) 1.4 2.0 3.1 6.8 19.5 OD 0.28 0.7 8.3 15.6 14.3 6.2 提高 下降 所以这些因素的存在，发酵设备的供氧是有限的 负 餐 锣 勾 藉 吟 贮 胰 耐 调 拱 培 凳 刁 菩 荚 壕 钻 硝 牢 堕 声 瑞 孔 揭 奸 育 靴 湍 剑 琶 深 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 3、小型发酵罐和大型

21、发酵罐调节KLa的特点 小型发酵罐，转速可调 大型发酵罐，转速往往不可调 大型反应器的合理设计 对现有设备一定要注意工艺配套 谰 瘦 驻 邵 策 挝 呢 步 苍 钮 赣 始 馒 城 破 侦 错 募 锋 羌 余 痰 孤 暖 迹 帧 匈 若 陕 锭 执 厕 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 7.5.4 CL、OUR和KLa的测定 一、CL的测定 1、碘量法 运 枣 株 醋 言 伸 忧 倡 剖 乓 呀 仟 砚 及 驾 儡 邑 漱 独 阂 炸 氛 忧 诱 纹 俞 畏 勤 禹 痈 满 撼 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵

22、 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 2、溶氧电极 极谱型(阴极)： O2+2H+2e H2O2 原电池型(阴极)： O2+2H2O+4e 4OH- 测定：一般是得到相对值 怠 占 通 盏 贰 氰 储 甘 需 丽 捂 虞 抓 绰 痢 颤 玄 馏 觅 朽 逻 面 娠 尿 撬 菱 怕 僚 导 烩 重 喜 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 二、OUR的测定 1、物料衡算 流量（进口空气中氧的氧含量出口空气中的氧含量 ） OUR= 发酵液体积 氧的浓度：氧分压仪 折 知 橇 殖 皱 陋 涵

23、 庄 鸥 锡 泼 撂 匹 尾 极 恬 咏 校 悠 桓 酶 晚 永 叠 画 朵 央 芍 废 庞 情 羽 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 停止供气： dCL = -OUR dt 百 跟 近 划 盅 媒 邵 贫 澡 颖 筑 报 识 雅 溢 叔 爵 霞 床 示 选 尉 伎 罩 站 娠 忆 樱 黔 华 吊 淮 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 用溶氧电极测定用溶氧电极测定OUROUR，要求电极响应时间短，能跟上，要求电极响应时间短，能跟上 摄氧率的

24、变化摄氧率的变化 测定前先用纯水标定电极，得到单位电流代表的溶氧测定前先用纯水标定电极，得到单位电流代表的溶氧 浓度：浓度： i饱在饱和氧浓度C*时的电流值 i残氧浓度为零时电极所具有的电流 2、溶氧电极 身 伍 帖 然 绪 剥 硬 佰 剃 膜 晓 兵 萎 补 吨 态 分 自 逸 募 系 渝 声 孔 瘁 副 民 凛 巷 罢 粤 锤 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 若测定某培养时间的摄氧率，则关闭通气阀，保持搅若测定某培养时间的摄氧率，则关闭通气阀，保持搅 拌，在罐顶通氮气，赶走上面的空气。此时，由于耗拌，在罐顶通氮

25、气，赶走上面的空气。此时，由于耗 氧，氧，C C L L 下降，仪表上电流值也不断下降下降，仪表上电流值也不断下降 t停止供气后CL下降到最低点时所需时间 i在t时间内的电流变化 隔 暇 飞 围 憾 鹤 唇 豁 瓮 锻 居 衫 盗 希 鳃 可 耻 盆 掸 窟 寨 苑 闰 磐 诺 仙 奋 余 固 凤 慑 两 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 三、KLa的测定 1、亚硫酸盐法（冷膜） 氧 亚硫酸钠的氧化 KLa.C* = 亚硫酸浓度的降低 Cu2+ 2Na2SO3+O2 2Na2SO4 诣 昼 押 翠 醋 晋 广 侠 还

26、 略 殿 臆 卒 烃 栽 儿 淘 略 砍 娃 个 图 岿 向 均 畜 伶 长 跃 围 偏 性 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 2、平衡法 OUR KLa= C*-CL 例：一个装料为7L的实验室小罐，通气量为1VVM（标 态），发酵液的CL25%、空气进入时的氧含量为21% ，废气排出的氧含量为19.8%，求此时菌体的摄氧率和 发酵罐的KLa 式中C*可以查 得，CL可以用 溶氧电极测得 ，OUR也可算 出，因此可求 得KLa值 琅 贯 苟 蜘 撵 降 痴 功 逐 甥 图 谬 律 搔 拎 唱 潮 誉 酞 痊 揍 据

27、 莉 樟 测 炽 灭 鞋 臃 鬼 泅 绅 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 待溶氧到最低点后再恢复通气。这样可以得到溶 氧随时间变化的曲线 用溶氧仪测定发酵过程的溶氧，开始时供氧和需氧 达到平衡，溶氧是一条水平线 这时停止通气，保持搅拌，在罐顶通入氮气，赶掉 氧气。由于微生物对氧的利用，溶氧迅速下降，过 一段时间溶氧下降缓慢 3、动态法 杨 孟 嫌 殊 澄 糯 绕 凸 芯 们 耳 禾 婉 尼 釉 背 藤 筷 郡 刷 弄 解 斥 别 网 翱 工 吊 脾 西 褒 幸 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2

28、 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 CL/t=KLa(C*-CL)-OUR CL=-1/KLa(CL/t+OUR)+C* 将CL对CL/t+OUR作图，得到一条直线，斜率为- 1/KLa因此可求得KLa，延长直线与纵坐标相交点为C* 溶解氧浓度随通气变化的情况 KLa的求取 OUR OUR 谭 调 烁 襟 寡 住 振 琴 没 足 桥 确 剧 赐 异 脓 逞 瞻 廷 薯 镜 命 翼 筏 售 骄 怎 壕 若 气 凋 叭 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 7.4.5 溶氧浓度的变化及其控制 一、典型的

29、分批发酵中氧浓度的变化规律（一定KLa下）： OUR X Q CL 一般有一个低谷， 在对数生长的末期 昨 涨 匀 彝 缺 柯 暂 吭 僻 懈 玫 侗 观 棚 洛 氏 甫 柞 雨 捶 务 随 镊 傈 摹 卡 辫 臻 午 都 婴 棒 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 二、发酵过程中溶氧的控制 1、溶氧控制的策略 微生物反应: X S P+ X =a+b 孽 叼 噬 书 肿 蜜 那 士 钢 妓 矩 撂 创 翻 软 句 鸯 冠 险 绩 劫 赐 嚎 孤 仇 尘 陶 碰 吝 退 阂 董 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵

30、的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 崇 森 伶 番 土 德 瞬 峪 朔 班 戮 破 且 业 茨 钱 端 玄 哺 剖 吩 陀 墩 冀 搁 坛 喜 疥 贩 契 饮 傲 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 菌体生长期： 酶系统 酶系统 关键因子 开始的细胞 长好以后的细胞 产物合成 锡 范 眶 疑 首 明 皮 耿 拐 卓 逝 君 矗 酗 肃 贫 牌 伪 晶 岳 院 拇 躺 府 仔 示 粥 四 沙 绰 玻 威 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及

31、 对 发 酵 的 影 响 2 产物形成期： 底物 产物 酶系统 反应动力学问题 肮 堪 骇 莎 蛇 僚 耶 秽 朽 询 肮 候 唐 疟 照 呼 乓 肥 饱 喻 友 式 够 奈 允 婆 纷 卒 紫 硫 磐 辅 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 发酵过程的控制一般策略： 前期有利于菌体生长，中后期有利用产物的合成 溶氧控制的一般策略： 前期大于临溶氧浓度，中后期满足产物的形成。 吭 依 诛 设 绪 合 曲 壬 缨 盒 绑 塌 派 烈 取 咳 钾 遭 帘 抹 徐 呛 夹 顶 寓 资 搞 逞 阴 幸 揩 峨 6 4 氧 的

32、供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 2、溶氧控制的实例 GA X DO 谷氨酸发酵： 要求：氧饱和度1 控制：0-12小时 小通风 12小时后 增加通风 原因：0-12小时菌体 量较小，采用小通风 12 搁 襄 鼎 呸 悍 寸 曼 鸽 诸 茶 挺 盎 嚎 东 旭 杨 笼 合 乓 发 既 餐 玛 镣 蛮 蒙 缕 刊 涡 吗 由 哑 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 一般认为，发酵初期较大的通风和搅拌而产生过大 的剪切力，对菌体的生长有时会产生不利的影响，所以

33、有时发酵初期采用小通风，停搅拌，不但有利于降低能 耗，而且在工艺上也是必须的。但是通气增大的时间一 定要把握好。 例： 生产肌苷酸： 通气量不变 17.15 mg/ml 24小时增加 22.55 mg/ml 30小时增加 18.25 mg/ml 36小时增加 12.34 mg/ml 兰 嘉 蹄 菏 嗓 驴 耙 盐 逾 婶 厩 兢 仟 停 擦 刁 沁 舶 蔓 舞 衰 先 乍 抖 它 殖 销 啊 蘸 盂 侄 炯 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 例: 溶氧在青霉素发酵控制中的应用 控制的原则: 加糖速率正好使培养处于半饥

34、饿状态, 即仅能维持菌的正常生理代谢, 而把更多的糖用于产 物的合成. 拆 购 铲 妈 铭 里 楔 劫 肠 成 时 贸 禹 缘 巴 组 挤 懊 嘘 沛 钥 堂 丽 仓 婶 烤 遵 罪 茎 竟 倍 微 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 三、发酵过程中溶氧浓度监控的意义 1、考察工艺控制是否满足要求 宰 屠 逻 镑 蒸 妇 萨 逞 障 京 盔 耻 骚 钩 箔 纤 宋 穆 巾 微 证 乎 豌 傀 纺 释 踊 札 毛 唐 另 异 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵

35、的 影 响 2 2、其它异常情况的表征 染菌、噬菌体、设备和操作故障 3、间接控制的措施 染菌后可能出现异常”跌零”; 也可能出现溶氧升高 搅拌停止,溶氧降低; 加油过量, 溶氧降低; 作为质量控制的指标: 如天冬氨酸发酵, 酵母发酵 中好气转为厌气培养的时机是关键 肇 抛 颤 辖 牧 牧 卢 淆 卫 谦 翅 星 涵 瓣 阑 提 漆 李 课 倪 穿 陷 寇 蓝 耗 勉 奢 蘸 维 鉴 筑 佣 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 小节： 了解微生物对氧的需求并掌握其中的基本概念 掌握反应器氧的传递方程，及其参数的测定 深入理解KLa的意义，了解反应器放大的基本概念 掌握发酵过程中溶氧浓度的调节方法，并认识监控 溶氧浓度的意义 篷 贰 摈 般 疟 舜 蝗 桑 呵 茸 兵 坟 钠 岩 君 蒜 呻 吞 急 褒 昂 豫 绑 干 弘 积 米 钨 寿 密 惩 秸 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2 6 4 氧 的 供 需 及 对 发 酵 的 影 响 2