发酵工艺过程控制.ppt

第七章发酵工艺过程控制微生物发酵的生产水平不仅取决于生产菌种本身的性能而且要赋以合适的环境条件才能使它的生产能力充分表达出来；必须了解有关生产菌种对环境条件的要求如培养基、培养温度、pH、氧的需求等并深入了解生产菌在合成产物过程中的代谢调控机制以及可能的代谢途径为设计合理的生产工艺提供理论基础；通过各种监测手段如取样测定随时间变化的菌体浓度糖、氮消耗及产物以及采用传感器测定发酵罐中的培养温度、pH、溶解氧等参数情况并予以有效地控制使生产菌种处于产物合成的优化环境中。从产物形成来说代谢变化就是反映发酵中的菌体生长、发酵参数的变化（培养基和培养条件）和产物形成速率这三者之间的关系。1、分批发酵在分批培养过程中根据产物生成是否与菌体生长同步的关系将微生物产物形成动力学分为①生长关联型和②非生长关联型。2、补料－分批发酵３、半连续发酵４、连续发酵但连续培养也有缺点：长时间的连续培养难以保证纯种培养并且菌种发生变异的可能性较大故在工业规模上很少采用。生产上只有丙酮丁醇厌氧发酵、纸浆液生产饲料酵母、以及活性污泥处理各种废水等才使用连续培养工艺此方法多数用于实验室以研究微生物的生理特性。三、发酵过程的主要控制参数第二节温度对发酵的影响及其控制二、影响发酵温度变化的因素三、温度的控制第三节pH值对发酵的影响及其控制二、发酵过程pH值的变化pH值三、引起发酵液pH值异常波动的因素四、发酵pH值的确定和控制2.pH值的控制第四节溶解氧对发酵的影响及其控制二、溶解氧浓度的控制第五节菌体浓度和基质对发酵的影响及其控制依靠调节培养基的浓度来控制菌浓。二、基质对发酵的影响及控制2.氮源对发酵的影响及控制3.磷酸盐对发酵的影响及控制第六节补料的控制可以解除底物抑制、产物反馈抑制和分解代谢物的阻遏；可以避免在分批发酵中因一次投料过多造成细胞大量生长所引起的影响改善发酵流变学的性质；可用作控制细胞质量的手段以提高发芽孢子的比例；可作为理论研究的手段为自动控制和最优控制提供实验基础。二、补料方式及控制第七节泡沫对发酵的影响及其控制少量泡沫的作用：一定数量的泡沫是正常现象可以增加气液接触面积导致氧传递速率增加；大量的泡沫引起许多负作用：发酵罐的装料系数减少、氧传递系统减小；增加了菌群的非均一性；造成大量逃液增加染菌机会；严重时通气搅拌无法进行菌体呼吸受到阻碍导致代谢异常或菌体自溶；消泡剂的添加将给提取工序带来困难。二、泡沫的消除1.机械消泡2.消泡剂消泡C.常用的消泡剂有4大类：天然油脂类脂肪酸和酯类聚醚类硅酮类以天然油脂类和聚醚类在生物发酵中最为常用。D.应用消泡剂时的增效方法：加载体增效即用惰性载体（如矿物油、植物油等）使消泡剂溶解分散达到增效的目的；消泡剂并用增效取各种消泡剂的优点进行互补达到增效；乳化消泡剂增效用乳化剂（或分散剂）将消泡剂制成乳剂以提高分散能力增强消泡效力一般只适用于亲水性差的消泡剂。第八节发酵终点的判断第九节发酵过程检测与自控发酵过程自控是根据对过程变量的有效测量及对过程变化规律的认识借助于由自动化仪表和电子计算机组成的控制器操纵其中一些关键变量使过程向着预定的目标发展。本章要求