第五章-发酵过程控制ppt课件.ppt

第五章发酵过程控制10第一节、发酵过程的主要控制参数3．搅拌转速（r／min）
搅拌转速是指搅拌器在发酵过程中的转动速度，通常以每1min的转数来表示。
它的大小与氧在发酵液中的传递速率与发酵液的均匀性有关。

4．搅拌功率（kw）
指搅拌器搅拌时所消耗的功率，常指每1m3发酵液所消耗的功率（kw／m3）。
它的大小与氧容量传递系数有关。5．空气流量［V／（V·min），简称VVM］
每1min内每单性体积发酵液通入空气的体积，也是需氧发酵的控制参数。
与氧的传递和其他控制参数有关。一般控制在0.5～1.0V／（V·min）范围内。

6．粘度（Pa·s）
粘度大小可以作为细胞生长或细胞形态的一项标志，也能反映发酵罐中菌丝分裂过程的情况。
通常用表观粘度表示之：它的大小可改变氧传递的阻力。7．浊度（％）
浊度是能及时反映单细胞生长状况的参数，对某些产品的生产是极其重要的参数。一般采用分光光度计的波长420～660nm测量。浊度对氨基酸、核苷酸等产品的生产是极其重要的。

8.料液流量（L／min）
这是控制流体进料的参数。（二）化学参数2．基质浓度（g或mg％）
是指发酵液中糖、氮、磷等重要营养物质的浓度。
它们的变化对产生菌的生长和产物的合成有着重要的影响，也是提高代谢产物产量的重要控制手段。
在发酵过程中，必须定时测定糖（还原糖和总糖）、氮（氨基氮或氨氮）等基质的浓度。3．溶解氧浓度［10-6（ppm）或饱和度（％）］

溶解氧是需氧菌发酵的必备条件。
利用溶氧浓度的变化，可了解产生菌对氧利用的规律，反映发酵的异常情况，也可作为发醉中间控制的参数及设备供氧能力的指标。
溶氧浓度一般用绝对含量（10-6）来表示、有时也用在相同条件下，氧在培养液中饱和浓度表示。4．产物的浓度[μg（u）／ml]
这是发酵产物产量高低或合成代谢正常与否的重要参数，也是决定发酵周期长短的根据。

5．废气中的氧含量（％）
废气中的氧含量与产生菌的摄氧率和供氧系数有关。
从废气中的O2的含量可以算出产生菌的摄氧率和发酵罐的供氧能力。6．废气中的CO2浓度（％）
废气中的CO2就是产生菌呼吸放出的CO2。测定它可以算出产生菌的呼吸熵，从而了解产生菌的呼吸代谢规律。
７.氧化还原电位（mV)
也是影响微生物生长及其生化活性的因素之一。对微生物，培养基最适宜和所允许的最大电位值，应与微生物本身的种类和生理状态有关。

其他化学参数：DNA、RNA、生物合成的酶等。（三）生物参数2．菌体浓度
菌体浓度简称菌浓，是控制微生物发酵的重要参数之一。

大小和变化速度对菌体的生化反应都有影响

在生产上，常常根据菌体浓度来决定适合的补料量和供氧量，以保证生产达到顶期的水平。（发酵液的菌体量和单位时间的菌浓、溶氧浓度、糖浓度、氮浓度和产物浓度等的变化值）
计算

（菌体的比生长速率、氧比消耗速率、糖比消耗速率、氮比消耗速率和产物比生产速率）

（控制产生菌的代谢、决定补料和供氧工艺条件）

研究发酵动力学由此可见，取得发酵过程中正确可靠的各种数据是研究动力学的前提。遗憾的是现有的能直接从发酵罐中测量的参数不多，还难于做到把许多有用的参数就地通过传感方式变成各种输出信号。
目前较常测定的参数有温度、罐压、空气流量、搅拌转速、pH、溶氧、效价、糖含量、前体(如苯乙酸)浓度、菌体浓度(干重、离心压缩细胞体积%)等。不常测定的参数有氧化还原电位、粘度、排气中的O2和CO2含量等。第二节、发酵过程控制（2）温度还能改变菌种代谢产物的合成方向，细胞生长和代谢产物积累的最适温度也往往是不同的。
例如，青霉素产生菌的生长最适温度为30度，而产生青霉素的最适温度为25度；
2.最适温度的选择如：
四环素生长阶段280C，合成期260C后期再升温；
黑曲霉生长370C，产糖化酶32～340C。
最适温度选择要根据菌种与发酵阶段做试验。
（2）根据培养条件选择（3）根据菌生长情况
生长快的菌种，维持在较高温度时间要短些；生长慢的菌种，维持较高温度时间可长些。培养条件适宜，如营养丰富，通气能满足，那么前期温度可髙些，以利于菌的生长。
总的来说，温度的选择根据菌种生长阶段及培养条件综合考虑。要通过反复实践来定出最适温度。3.发酵热的产生和控制
（1）生物热（Q生物）：产生菌在生长繁殖过程中产生的热能。
生物热与发酵类型有关
微生物进行有氧呼吸产生的热比厌氧发酵产生的热多
一摩尔葡萄糖彻底氧化成CO2和水
好氧：产生287.2千焦耳热量，
183千焦耳转变为高能化合物
104.2千焦以热的形式释放
厌氧：产生22.6千焦耳热量，
9.6千焦耳转变为高能化合物
13千焦以热的形式释放
生物热的大小，还与菌种和培养基成分等不同而变化。（2）搅拌热（Q搅拌）：搅拌器转动引起的液体之间和液体与设备之间