《发酵过程温度控制》PPT课件

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1、09发酵过程控制Ⅰ温度的中间控制引起发酵温度变化的因素温度对微生物发酵的影响最适发酵温度的选择与控制1一、引起发酵温度变化的因素—发酵热1、发酵热：发酵过程中释放出来的净热量。生物热：生产菌在生长繁殖过程中本身产生大量的热，叫生物热。影响生物热的因素：菌株；对营养物利用速率越大，产热越多。培养基成份：成份越丰富，产热越多发酵时期：对数生长期产热量大发酵类型：好氧发酵比厌氧发酵产热多。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

2、的形式释放2搅拌热：由于搅拌器的搅拌作用产生的热量。蒸发热：液体蒸发带走的热量。通气时，引起发酵液的水分蒸发，水分蒸发所需的热量叫蒸发热。显热：空气带走的热量,显热很小，一般可以忽略不计。辐射热：罐壁向外散失的热量。辐射热的大小取决于罐温与环境的温差。冬天大一些，夏天小一些，一般不超过发酵热的5％。32、发酵热的测定通过生物合成热进行计算4如谷氨酸发酵中主要物质的燃烧热为：葡萄糖159555.9KJ/Kg谷氨酸15449.3KJ/Kg玉米浆12309.2KJ/Kg菌体20934KJ/Kg尿素10634.5KJ/Kg5－0.6－3.0－2.4玉米浆1.26.04.8菌体－

3、6.0－2.9尿素23.915.45.9谷氨酸－41.7－24.0－30.3－37糖18～31h12～18h6～12h0～6h发酵时间例如：某味精厂50M3发酵罐发酵过程测定结果的主要物质变化如表：6发酵12～18小时的生物热为：Q生物＝24×159555.9＋0.6×12309.2＋6×10634.5－1.2×20934－15.4×15449.3＝191098.1KJ/M3191098.1÷6＝31849.7每小时的生物热为31849.7KJ/M37通过发酵液的温度升高进行计算在不采取任何冷却措施情况下，使罐温自然上升，根据罐温变化的速率计算出发酵热。8通过冷却水带走

4、的热量进行计算通冷却水控制恒温，根据冷却水进出口温度差计算发酵热。在工厂里，可以通过测量冷却水进出口的水温，再从水表上得知每小时冷却水流量来计算发酵热。9二、温度对微生物发酵的影响1、温度对微生物生长的影响不同微生物的生长对温度的要求不同，根据它们对温度的要求大致可分为四类：嗜冷菌适应于0～260C生长，嗜温菌适应于15～430C生长，嗜热菌适应于37～650C生长，嗜高温菌适应于650C以上生长10随着温度上升，微生物的生长和繁殖加快，但随着温度的上升，酶失活的速度也加快，菌体衰老提前，发酵周期缩短，这对发酵生产是极为不利的。1、温度对微生物生长的影响微生物受高温的伤

5、害比低温的伤害大，即超过最高温度，微生物很快死亡；低于最低温度，微生物代谢受到很大抑制，并不马上死亡。这就是菌种保藏的原理。11(1)微生物对温度的要求不同与它们的膜结构物理化学性质有密切关系根据细胞膜的液体镶嵌模型，细胞在正常生理条件下，膜中的脂质成分应保持液晶状态，只有当细胞膜处于液晶状态，才能维持细胞的正常生理功能，使细胞处于最佳生长状态微生物的生长温度与细胞膜的液晶温度范围相一致。微生物与温度相关性的原理12什么是液晶状态？液晶状态是指某些有机物在发生固相到液相转变时的过渡状态称为液晶态。由固态转变为液晶态的温度称为熔点，以T1表示；由液晶态转变为液态的温度称为

6、清亮点，以T2表示。T1与T2之间的温度称为液晶温度范围。那么为什么不同微生物对温度的要求不同呢？根据细胞膜脂质成分分析表明，不同最适温度生长的微生物，其膜内磷脂组成有很大区别。嗜热菌只含饱和脂肪酸，而嗜冷菌含有较高的不饱和脂肪酸。13(2)蛋白质结构通过对嗜冷酶的蛋白质模型和x一射线衍射分析表明，嗜冷酶分子间的作用力减弱，与溶剂的作用加强，酶结构的柔韧性增加，使酶在低温下容易被底物诱导产生催化作用14嗜冷菌具有在0℃合成蛋白质的能力。这是由于其核糖体、酶类以及细胞中的可溶性因子等对低温的适应，蛋白质翻译的错误率最低。许多中温菌不能在O0C合成蛋白质，一方面是由于其核糖

7、体对低温的不适应，翻译过程中不能形成有效的起始复合物，另一方面是由于低温下细胞膜的破坏导致氨基酸等内容物的泄露。(3)蛋白质合成15(4)产生冷休克蛋白低温微生物适应低温的另一机制是合成冷休克蛋白.将大肠杆菌从370C突然转移到100C条件时细胞中会诱导合成一组冷休克蛋白，它们对低温的生理适应过程中发挥着重要作用，检测嗜冷酵母的冷休克反应，发现冷刺激后冷休克蛋白在很短时间内大量产生。耐冷菌由于生活在温度波动的环境中，它们必须忍受温度的快速降低，这与它们产生的冷休克蛋白是密切相关的。162、温度对产物形成的影响温度对参与繁殖、呼吸、产素的生