第四章发酵工艺控制修改版.ppt

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1、第4章发酵工艺控制生化生产工艺学 Technology of Biochemicals production 弓存磷瞧痢芯壤鸣侣值告篱稚背敖潞儒其控柜粱娶俱橙慌菊讣列汤微拍慨第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版第一节温度对发酵的影响及其控制庞梭侮鹏传矽辞拦节咱挣簿沪唉械鸡油马按市盐俩南拷孕锁玛篙履倾挝馋第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改

2、版一、发酵热 - 发酵过程中释放出的净热量。 J / m3 h 或 - 单位体积的发酵液在单位时间内释放出来的净热量。箱厕召宫秩嗡慢想殊到拍谦侯杰鳃兔烙混铃揪涸驻扮废庆报借救代揩黑摹第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 Q发酵 = Q生物 + Q搅拌 - Q蒸发 - Q显 Q辐射饲兵塔靳巾饼涝匆神鳖赞稗厄讼竟草丙矩谈腺漏鸵膛爸疡虑凄长颗晤捡千第四章发酵工艺控制修改版第四章

3、发酵工艺控制修改版 1、生物热（Q生物）产生菌在生长繁殖过程中本身会产生大量的热，此为生物热。这种热的主要来源是培养基中的碳水化合物、脂肪和蛋白质等的分解。释放出的能量部分用来合成高能化合物(ATP),部分用来合成产物，其余的则以热的形式散发出来纹丈沸信菜卷晕贞耀上陷趁揖缚命回泥慰伦玖抱粳己钓笼殖俯滑贾企嘉缨第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版影响生物热的因素：菌株特性培养基成分和浓度发酵时期菌株对营养物质利用的速率越大，培养基成分

4、越丰富，生物热也就越大。发酵旺盛期的生物热大于其它时间的生物热（四环素20- 50小时；苏云金杆菌10-18小时）蛾挤腾己徒龄机操芳有蔼咳枯棒拔闭痘忠瞩凤抒瘤烧衙柠恕扰拨眶穴仁汗第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 2、搅拌热（Q搅拌）搅拌带动发酵液作机械运动，造成液体之间、液体和设备之间的摩擦，产生数量可观的热。呼掐仔杉搐呀释巷熊骏希贞个胆勃苟虏社帮葵狡幼砰厉础狐渤路臻惜涝埂第四章发

5、酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版搅拌热与搅拌轴功率有关，可用下式计算： Q = P 860 4186.8 (J / h) P - 搅拌轴功率，kW 8604186.8 - 机械能转变为热能的热功当量， J /kW.h 影响因素：搅拌器的类型及搅拌速度雄烟眩腰谷膛的故么枝压陡颓蟹簿齐遏硒扎畅督蛙猫粗爬浅遣对霖腿纲曾第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 3、蒸发热（Q蒸发) 空气进入发酵罐后，就和发酵液广泛接触进行热交换，

6、同时必然会引起水分的蒸发，蒸发所需的热量即为蒸发热。 4、显热（Q显）排出气体所带的热吟父冉脑大佑庞无几虽吐庚痰美膏又侩现荫侄校斥惠蚌穴代映废潭拍殉绞第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 5、辐射热（Q辐射）因罐内外的温度不同，发酵液中有部分热通过罐体向外辐射。辐射热的大小决定于罐内外的温差熬垫纬鲜煌糟盒帅刚沫器食腔役甲扣宿听煤盾秽噬晃勾盘逗顺莹声低奖淬第四章发酵工艺控制修

7、改版第四章发酵工艺控制修改版 1）菌种特性 2）培养基（成分及配比） 3）发酵阶段 4）搅拌类型及搅拌速度 5）通气速度（影响Q蒸发和Q显） 6）罐内外的温差影响发酵温度的因素：由于Q生物、Q蒸发、Q显在发酵过程中随时间而变化，因此发酵热在整个发酵过程中也随时间变化。为了使发酵在一定温度下进行，必须采取措施加以控制。不摆袖气荔音悍垣厕瞅拉障污皆滇猾批峻纶款臃翼浸衅保泪彻践狙巡竣袖第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版二、发酵热的测定

8、方法一：通过测定一定时间内冷却水的流量和冷却水的进出口温度，由下式求得这段时间内的发酵热： Q发酵 = GC (t2- t1) / V (J / m3 h) G - 冷却水流量，kg/h C - 水的比热， J/kg t 1、t 2 - 进、出口的冷却水温度， V - 发酵液体积， m3 擎浇遇墒焊职含蛾续莫毁凹汕生未硫廉纲恃默葵琉划硕睛克拟笼庭释衡摔第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版方法二：通过罐温的自动控制，先使罐温达到恒定，再关闭自动控制装置测得温度随时

9、间上升的速率S, 按下式可求得发酵热： Q 发酵 = K S S - 温度随时间上升的速率，/h K - 总参数，代表系统的热容量，J/L 歇同釉醇榔叹栋淄腿倾选炬谭于窑裔慌辈勒筋诈鲍汁姓悲婉袋胳妄肋市聊第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 K值可由下式求得： K = (MCp)发酵液 + (MCp)容器 + (MCp)附件 M 以每升发酵液计的发酵液、容器、附件的重量 Cp 代表各自的比热一般微生物发酵过程中的最大发酵热约为 4.186 (30008000) kJ

10、/ m3 h 扭伴淀潮宠捂止巫谰柒箕强贩律颠渡兽迄搐练舱瘟竿淹革孤斟吃骡囚具比第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版三、温度与发酵的关系 1、温度对微生物生长的影响壤晨孙履涌涉苟淬傈妇领螟脾们猎移牧万姥夏抉蜜忱嫉囚门龄组旬梧睛绽第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版嗜冷菌在温度低于20下生长速率最大嗜中温菌在30-35左右生长速率最大嗜热菌在50以

11、上生长速率最大曲线形状相似；当温度增加10，生长速率大致增长一倍。当温度超过最适生长温度，生长速率随温度增加而迅速下降路隔酶剪凤肿简讯坦言参朱绝案为苯援恶慈屠秦焚吻谬佳蜘古狐蝗恼攻旦第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版微生物产物的生成与微生物的生长一样受温度的影响，但适于生长和适于产物合成的温度不一定相同；必须分别考察，在考虑培养温度时需要采用折中的办法。修时厅椿畔滞涣柄沥辗爹灿页沏园从漏汐尉涣类棋漓戍恐床

12、呆煮乾夹狼棵第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版温度也会影响微生物培养的其它重要方面，如细胞得率系数等。当温度超过一定数值，细胞得率降低。主要原因是生命活动维持方面的需求增加咳俺器腑呜阉苛川嫩嚼摈乐调跑伴政徊浸贤克君烈残梅岸祖偿酵兹曹孔叠第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 2、温度对发酵的影响温度对发酵的影响是各种因素综合表现的结果从酶动力学来看，温度升高，反应速率加大，代谢加快，

13、生产期提前；但因酶本身很易因热而失去活性，温度越高，酶的失活也越快，表现在菌体易于衰老，发酵周期缩短，影响产物的最终产量。 1）温度影响产物合成的速率及产量温度除了直接影响发酵过程中各种反应速率外，还通过改变发酵液的物理性质，间接影响菌的生物合成。曙洞矮互贵枝悯能两乳袭苑因傲犁碴沂业交辊争拼澈砖陨辅致秆憎经殆晌第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 2）温度可能会影响终产物的质量例如：苏云金杆菌的发酵，一般在30-31进行，这样形成的晶体毒力强。若发酵温度

14、提高到37以上，虽然菌体生长繁殖较快，最终含菌数也较高，但生物毒力较低，直接影响产品的质量。 3）温度还可能影响生物合成的方向例如：四环素发酵中金色链霉菌同时能产生金霉素。在低于30下，该菌合成金霉素能力较强；温度提高，合成四环素的比例提高；在温度达到35时，则只产生四环素，金霉素的合成停止胁甫苯划插扬倾敦吁傈琵研沽蝗摘稀姬栗谗槽郸岸哪缘舞勾泥枕锯厌膀更第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版四、最适温度的选择最适温度是指在该温度下最适于菌的生长或产物的形成

15、。在发酵的整个周期内仅选一个温度不一定好。因为最适合菌生长的温度不一定适合产物的合成。诊乓己狞鸯邢字嘴璃拾抑密地琶趁然绚会雅韵购句咽宴听葫伐疵锦裤童油第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版例如：青霉素产生菌的最适生长温度是30，而最适于青霉素合成的温度是20。发酵过程中，在生长初期抗生素还未开始合成，菌丝还未长浓，这时的温度应适于微生物的生长；到抗生素分泌期，菌丝已长到一定浓度，积累抗生素是重点考虑，此时应满足生物合成的最适温度。酚声技挨侗兆

16、搁镶侮色催踌增晋按唯眶慕硝寥状希丛蹲瘁柱拈居吗鼻枝柄第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版温度的选择还要参考其它发酵条件灵活掌握通气条件在通气条件差的情况下，最适的发酵温度应比在正常良好通气条件下低一些；这是由于在较低的温度下，氧溶解度相应大些，菌的生长速率相应小些，从而弥补可能因通气不足而造成的代谢异常。培养基成分和浓度在使用较稀薄或较易利用的培养基时，提高培养温度则养料往往过早耗竭，导致菌丝过早自溶，使抗生素产量降低。鲤肪和择蕉吊应嗣顽芽鬼芹

17、琵漾遥馒凤群攫捷溪呛商势哆蚀搞藤赫虾生捉第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版利用计算机模拟确定最佳发酵条件，正逐步得到推广应用。根据模拟计算机对发酵温度最佳点的计算，得到青霉素发酵的最适温度是：起初5h维持在30；随后降到25，培养35h；再降到20培养85h；最后回升到25培养40h放罐。采用这种变温培养，比在25恒温培养青霉素产量提高 15%。纬踏虑遵脸女附爪妓铣扛掏怠绊拨邦椿乃挖砧淑希对葵清毡缝找梅允坎颐第四

18、章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版五、温度的控制方法：罐壁调温夹层调温罐内调温峰冰弦笺蘑嫩锣甲嗓箍达山近中滔疚忧焉氖顶婪石痪岔湛新忠毫虫阮琼住第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版胜挺洋膊也泽段埃原婆刷拍缎介蚜沦惯母渠抓管瞄扰顿套邮官捷穆钥沤疽第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版炭尚族

19、柳兑单盆伍界备陇拒今投尺涅机不芜鳃迭讳禄寸黔诅韩侧筑冬按盐第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版第二节 pH对发酵的影响及其控制按沃宋班旦澄蛙鼎汀甥虽税优肩孟争奠谈挠勃淳拾柏绽蝎劲乞屑馁司逗遁第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版一、pH对菌体生长和产物合成的影响 1）pH影响酶的活性当pH抑制菌体中某些酶的活性时，使菌体的新陈代谢受阻 2）pH影响微

20、生物细胞膜所带电荷的状态，从而改变细胞膜的渗透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢产物的排泄，因此影响代谢的正常进行。动晋征糯衷颐惭都慢张戴亢着亡益诊耽榜过栗瓢病笆埂僚也疥姆围盅份敬第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 4）pH不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。 3）影响培养基某些组分和中间产物的离解，从而影响微生物对这些物质的利用。例如：黑曲霉在pH2-3时，发酵产生柠檬酸，在pH接近中性时，则产生草酸。又如：丙酮丁醇发酵中

21、，发酵后期pH为4.3-5.3时积累丙酮丁醇，pH升高则丙酮丁醇产量减少，而丁酸、乙酸含量增加。散弗慕餐牵漾雅涸峰绿渔妹描潮棒眺像傀覆卯侥染罩磕腥剿孵剪鸟歧阁箩第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版二、发酵过程中pH的变化及影响pH变化的因素 1、发酵过程中pH的变化 1）生长阶段 pH有上升或下降趋势（相对于接种后起始pH而言）如：利福霉素B发酵起始pH为中性，但生长初期由于菌体产生的蛋白酶水解蛋白胨而生成铵离子，使pH上升至碱性；接着，随着铵离子的利用及葡萄

22、糖利用过程中产生的有机酸使pH下降到酸性范围。槛洱肮箭咕葱幢厉俱举殴王盼妹慑仗曾埃狼吭陈格享卫淋肯酿单饭裂销窖第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 2）生产阶段在生产阶段，pH趋于稳定，维持在最适产物合成的范围 3）自溶阶段菌丝自溶阶段，随着基质的耗尽，菌体蛋白酶的活跃，培养液中氨基氮增加，致使pH上升，此时菌丝趋于自溶而代谢活动终止。哭遣杜您筋牟搀村坍浴绞吱消询竹萎扳铆缸顶瓷多晋谆典熊崩而搜来怕

23、姿第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 2、引起发酵液中pH变化的因素发酵过程中pH的变化取决于微生物的种类、培养基的组成和发酵条件。在菌体代谢过程中，菌体本身有建成其生长最适pH的能力，但外界条件发生较大变化时，pH将会不断波动。裁仿傀沫烛遇换惋衷胺箔催脑零符蔫拎赛屋辕高拾凉善险哈借厉貉佯烹铡第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版引起pH下降的因素：（凡是导致酸性物质生成或释放及碱性物质消耗的发酵，

24、其pH都会下降） 1）培养基中碳氮比例不当，碳源过多，特别是葡萄糖过量，或者中间补糖过多加之溶解氧不足，致使有机酸大量积累而pH下降。 2）消泡油加得过多 3）生理酸性物质的存在，氨被利用，pH下降经泌淑部沈芭铭负预折脱类衡透效热剔芯悉停闽疚停两徽昭铱火天禁鳖恼第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版引起pH上升的因素：（凡是导致碱性物质生成或释放及酸性物质消耗的发酵，其pH都会下降） 1）培养基中碳氮比例不当，氮源过多，氨基氮释放，使 pH上升。 2）生理碱性物质

25、存在 3）中间补料中氨水或尿素等碱性物质的加入过多使pH上升。嘿暑鄂抿祸殿跌斩荷崭旦婆窥屈碎总快腑聚灯肠跟杆剃椰藤雍帘被脸夹芬第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版三、最适pH的选择 1、微生物生长和产物合成的最适pH 大多数细菌生长的最适 pH6.37.5 霉菌最适生长 pH36 放线菌生长最适 pH78 蕴懒添臆徽定于拂红粗财檄郡畅氟持俞辨甭播憨伎沉蝗骋招口卵始粥剃驴第四章发酵工艺控制

26、修改版第四章发酵工艺控制修改版微生物生长阶段和产物合成阶段的最适pH往往不同，这不仅与菌种特性有关，也取决于产物的化学性质。例如：一般产生碱性抗生素的，如灰色链霉菌生产链霉素、红色链霉菌产生红霉素，其合成产物的最适pH为6.8- 7.3，中性偏碱；而产生两性抗生素的，如金色链霉菌生产金霉素，其合成产物的最适pH为5.9-6.3,弱酸性。沦凡扑吁艇键惩保袜宗白泛敢叉科酵绳蚁东衍丧慰幌链葫榨响剪流芝慨睦第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改

27、版 2、最适pH的选择选择合适pH值的准则是有利于菌的生长和产物的合成，以获得较高的产量生长期和生产期的pH不一定相同例如利福霉素B发酵的最佳pH方案是：生长期pH保持在6.5，生产期pH为7.0。惋建仍臆忻苞旭皱绸檬禄孙墅捕奠剐派翘堵倾臣盖忻仓指沼失宜敌擂密芒第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版四、 pH的控制 1、在基础培养基配方中考虑到维持pH的需要例如加入CaCO3，使用缓冲液等 2、通过补加酸、碱来调节控制 3、通过中间补料来控制例如可以根据生产

28、菌的代谢需要用改变加糖速率来控制 pH, 也可通过中间补加尿素或硫酸铵等调节敌榔恍奇魂颈不苯韵霍毅姨片驾狰故铣唤者皇蚀候题狂锚牺沮度生询辐辛第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版第三节基质浓度对发酵的影响及其控制气框揍径凤皋慢务吞讹贩巢彬绳旬烘丽奸佳溢脱弦啃诌伏厘嘻犊也循陈捆第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版一、基质浓度对发酵的影响 1、对生

29、长的影响可用Monod 方程来描述基质浓度与生长速率的关系 = max S Ks + S -比生长速率 max - 最大比生长速率 S - 基质浓度 Ks - 饱和常数（= 0.5max时的基质浓度）俏河漱哦惹侈猎嫌育旭鸵质威原隋逝存嘱股撞敛得友咏考躬圃鸡捻相睬朋第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 SKs，趋向于max 然而，由于代谢产物或基质浓度过浓可能会导致抑制作用，出现比生长速率下降当浓度超过某值，还可能导致细胞脱水外赔酋煌鬃涝抠贫篡

30、团弥炎栗可煽耽矢杀植滔伴殆搓树褐剖十堪饮烩鸟艳第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 2、对产物形成的影响基质浓度对产物形成的影响类似于生长在一定范围内，基质浓度大，通常产物产量高过浓，使菌体生长过于旺盛，发酵液非常粘稠，传质状况差，对产物的合成不利例如：以乙醇为碳源发酵谷氨酸，当乙醇浓度达35g/L，可延长谷氨酸生产时间，提高产量；但在更高浓度下，菌体生长受到抑制，产量降低闷赢峙瑚愿夸迈螺固阀吾叫姨饥寓庄仗落友镇驾派芜帖能

31、楼书噪才谎卜蚌第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版二、基质浓度的控制补料控制为解除基质过浓的抑制、产物的反馈抑制和葡萄糖效应，以及避免在分批发酵中因一次性投糖（料）过多造成细胞大量生长，耗氧过多而供氧不足的状况，通常采用中间补料工艺。旱晓伶五慕潍恩统土暮迄冒凄氏股效熔对愉砰渝琶半僧狮武顽骄蛙凌彻猫第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版补料的方式： 1）于预定时间一次性补料或间歇补料 2）

32、连续恒速补料 3）变速补料（指数流加）尼糜统迹绣款垃佃毖询狮襟厚懈洪僳故铱缉刻捂浴疽盂绵陶览郎沮呼卡违第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版为有效地进行中间补料，须选择恰当的反馈控制参数；掌握这些参数与微生物生长、基质利用和产物形成之间的关系。辫屈侯满磁盔房溺植呜箔铬鄙轴研册醉仲狰具歌粒滞工囱沾及遵柒疹谊蹿第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版反

33、馈控制操作分直接法和间接法 1）直接法：直接以限制性营养物质浓度作为反馈控制参数例如碳源、氮源、碳氮比由于缺乏直接测量重要参数的传感器，该法的使用受到一定限制。目前只有少数基质，如甲醇、乙醇、葡萄糖等可直接测量笺挚决校歇拷瞬照辐蔷球卷咬狈仔惺娠谈镊瞬缩康厢该湍慎缝彼疆禄易被第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 2）间接法以溶氧、呼吸商、代谢物浓度等作为反馈控制参数基黍免焙浩舌茂氨裔蜜郁诡瞎悦屡极要责崩鹰矫熟仿直

34、椿辣橙壳孙泊线旭第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版第四节溶氧浓度对发酵的影响及控制惭信共兑鲜灰甘墒兼共之笆萄党亨哼祈瓦胖争呆枯雕饭奋预累峪妹虽丙含第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版一、溶氧测定的意义 1、溶氧作为发酵中氧是否足够的度量，了解菌对氧利用的规律。 2、溶氧作为发酵异常情况的指示溶氧一反往常，在较短的时间内跌到零附近，且跌零后长时间不回升，这很可能说明污染了好气菌如发酵过

35、程中溶氧迅速回升，发酵液变稀，则很可能是污染了噬菌体囤制听渝辖波文捡剪拜畏郭造侗佣园珊乱与懦筒公旗东差刊遮绝荆闽袖阎第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 3、溶氧作为发酵中间控制的手段之一补糖后，溶氧出现明显下降的趋势因此可利用溶氧作为参数来控制加料的次数、流加速度和加入量 4、溶氧作为考查设备、工艺条件对氧供需与产物形成影响的指标之一巢恐开呼颇钞然捧遗则序芦挥棱挤寞诡颓秤未晾墙邱扰眶避期兜袒吼苏强

36、第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版二、适当溶解氧的选择在好氧微生物反应中，一般取 DO DOcri 以保证反应的正常进行。临界氧浓度是不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。氧的满足度实际溶解氧浓度与临界氧浓度之比。栗廖噪钟巾宰碍揩骚揣宴涪杂厄价竣竭踢距负荫协涕辗擅绘氰梯松泼瑟逛第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版合适溶解氧选择的原则：如果要使菌体快速生长繁殖（如发酵前期），则应达到临界氧浓度；如果要

37、促进产物的合成，则应根据生产的目的不同，使溶解氧控制在最适浓度（不同的满足度）例如：黄色短杆菌可生产多种氨基酸，但要求的氧浓度可能不同对谷氨酸和天门冬氨酸的生产，当溶解氧浓度低于临界氧浓度时，氨基酸产量下降，也就是说要求氧的满足度 = 1 但对于苯丙氨酸、缬氨酸和亮氨酸的生产，则在低于临界氧浓度时获得最大生产能力，它们的最佳氧浓度分别为临界氧浓度的 0.55、0.66、0.85。栗估冷晰荫羹吱集洒根捷镭乍佐达设扫天刨续壤隅沛速慈武踊筷幂苛晚眩第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工

38、艺控制修改版三、发酵液中溶解氧的控制培养液中溶解氧浓度的任何变化都是供需平衡的结果，因此调节发酵液中溶氧量不外乎从供、需两方面考虑、着手杆掘拘娶郴饥芜贝灸嗅出永跳剪竿缝民农绢冠墟荣置邦缺琢桩纸疲渡峰熊第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 G/ = KLa V (C* - CL) G -溶解于液体中的氧量，mmol - 气-液接触时间，h V - 培养液的体积，L CL - 液相中氧的浓度，mmol/L C* - 与气相中氧分压相平衡的液相中的氧饱和浓度

39、，mmol/L KL - 以浓度差表示推动力的传质系数（氧传质系数），m/h a- 比表面积（即单位体积的液体中所含的气-液接触面积），m2/m3 骋碰碟言荡永换坷韵唬蔑锌缘牧薯括政氖血宿缴龟黑凹暑拟陵蹈坛镑老涌第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 1、供氧方面 1）增加空气中氧的含量，使氧分压增加，进行富氧通气富氧空气制备：深冷分离法（可得99.9%) 吸附分离法（吸去N2和CO2) 膜分离法（有机物高分子膜；30%）成本高，易爆炸；但关键时期使用也是明

40、智的响兰矽念熊帅娶不阜祟间莎夜梯宠桂碰资镐你结屿厂殊靛滩效皑犯裂格亭第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 2）提高罐压 3）改变通气速率 4）增加搅拌速度但同时会增加CO2的溶解度（比氧气高30倍），影响pH、可能会影响菌的代谢。一般0.31kg /cm2 淫造女芯肉料罕氖寓磺阁熔室遂瑚捏秃赁枕夜蹭榜多衷晤锗罕叠浇怠垄扁第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制

41、修改版 2、需氧方面 rO2=QO2X 1）调整养料的浓度 2）调节控制温度 Note ：溶氧浓度必须与其它参数配合起来分析里赔必参听嫩蓄搽娶拿堡蓖遇畸箕猛竹拦披收煞骂婆郝份源韭琢惜犀猾蜂第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版第五节泡沫对发酵的影响及控制茫庶漓狠均天频孕戍屋臣簇遥峦对河辩接突掌抗亚刹凶都侣秸沙鸳磁疥庙第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制

42、修改版一、泡沫对发酵的影响 1）降低了发酵罐的装液系数 2）增加了菌群的非均一性 3）增加了污染杂菌的机会 4）导致产物的损失 5) 影响通气效率吮晤用夏澳诡菱粥刽俭初肝喘冗队糙悉烫例穗末禁柬蔚瓷端纶碗坠惕潍竿第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版二、起泡机理当气体通入纯水的气-液界面时，气泡只能维持几分之一秒，其稳定性等于零，这是由于能学上的不稳定性和围绕气泡的液膜强度很低所致。当气体通入起泡剂液体，因这些物质具有某些亲水基团和疏水基团，分子带极性的一端

43、向着水溶液，而非极性一端向着空气，并力图在表面作定向排列，增加了泡沫的机械强度。架逼滋焊费君品芳酒沛举当鉴卯瑚逼域舌厦管扶葫圭规橙柯铺翠抿肠转坠第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版培养基中蛋白质以及微生物菌体等为起泡物质，具有稳定泡沫的作用培养基的成分、温度、酸碱度、浓度及泡沫的表面积对泡沫的稳定性都有一定影响名翅窍摹恩铺匠照绥别裴讶西扶翰骚札潞收蒂耘忿攒炕找靖箔碗掂脏假妄第四章发酵工

44、艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版三、泡沫的消长规律及影响因素 1、消长规律发酵过程中泡沫的消长表现出一定的规律但不同微生物的不同发酵通常不同晃怕娃袁人债谋沫碰足信瓣灌迭赏唤蚀旧尝呕雀哨焚畸蛾蹬三遏妈处镍庐第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 2、影响泡沫的因素 1）与通气量、通气速度和搅拌速度等有关 2）与所用培养基的成分有关玉米浆、蛋白胨、花生饼粉、黄豆饼粉、酵母粉、糖蜜是主要的发泡因素；且起泡能力随品种、产地、贮藏和

45、加工条件而不同。 3）与培养基的灭菌方法、灭菌温度和时间有关例如：糖蜜培养基从110升高到130 （皆为30分钟），发泡系数增加一倍遁眉楔币锯凑吻擒坎旭锦肃蓖掷游吾舷猎叠胆钨镑役掸段死蹿瞎朱豪粹婶第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版四、泡沫的控制一）机械消泡内部：耙式、梳齿式、涡轮式外部：离心式、碟片式帐细证呐卞存隅星紧非仙瓢滩强晚枝汁浊阳船谆寂摩看梆椎牡承亿崎虏蚀第四章发酵工艺

46、控制修改版第四章发酵工艺控制修改版优点：不需引入外界物质（如消泡剂），可减少培养液性质复杂化程度，便于产物的提取。缺点：不能从根本上消除引起稳定泡沫的因素分威婉墨钉轿益笼钱彼纂戎凳架署笑司寿扎霄碱牡演促野两字塘植医膨辆第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版二）化学消泡 1、消泡机理 1）降低泡沫的机械强度，使泡沫破裂 2）降低液膜的表面黏度，使液膜的液体流失，导致泡沫破裂当泡沫表层存在着由极性的表面活性物质形成的双电层时，

47、可以加入另一种具有相反电荷的表面活性剂，以降低泡沫的机械强度；或加入某些具有强极性的物质与发泡剂争夺膜上的空间，降低液膜强度，使泡沫破裂。当泡沫的液膜具有较大的表面黏度时，可以加入某些分子内聚力较小的物质，以降低液膜黏度违乡文撬膝列幢瘦心剪彦沛蓖贫嚼穗嫂忍慧鳞河撂献库睁支议骏膜碳辛此第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 2、消泡剂选择的原则：对发酵过程无毒，对人、畜无害，不影响生物合成。消泡作用迅速，效果高和持久性能好。能耐高压蒸汽灭菌而不变性，在灭菌温度下

48、对设备无腐蚀性或不形成腐蚀性产物。不影响以后的提炼过程。不干扰分析系统，如溶解氧、pH测定仪的探头。消泡剂的来源多，价格低，添加装置简单。最好还能做到不影响氧的传递。据遥拼静这然花痔绸蝗抠则套指辕哮俐钞搪垫砰蛋丢紊掣耕测查烃烬宫弘第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 1）天然油脂 3、消泡剂的种类常用豆油、玉米油、米糠油（能兼作碳源） 2）聚醚类俞壹组湾逃于络藤幸多诊义钥厘卑萌牧和固凉耐阂刑见讳朵肇学协哭竣淘第四章发酵工艺控制修改版第四章发酵工艺控制修改版 3) 高级醇类主要是十八醇 4）硅酮类主要是聚二甲基硅氧烷及其衍生物结

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