车间发酵过程控制.ppt

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1、发酵过程控制提纲1、发酵过程中的代谢变化与控制参数。2、温度对发酵的影响及其控制。3、PH值对发酵的影响及其控制。3、DO对发酵的影响及其控制。4、泡沫对发酵的影响及其控制。5、基质浓度对发酵的影响及其控制。6、CO2对发酵的影响及其控制。7、发酵终点的判定。8、发酵过程检测与自动控制。发酵过程中的代谢变化与控制参数一、初级代谢产物的变化。二、次级代谢产物的变化。三、发酵过程中主要控制参数。1.PH发酵液的PH是发酵过程中各种生化反应的综合结果，它是发酵工艺控制的重要参数之一。PH的高低与菌体生长和产物合成有着重要关

2、系。2.温度指发酵整个过程或不同阶段中所维持的温度，它的高低与发酵中的酶反应速率、氧在培养基中的溶解度和传递速率、菌体生长速率、产物合成速率等有密切关系。不同菌种、不同产品、不同发酵阶段温度要求亦不同3.DO溶解氧是需氧发酵的必备条件。氧是微生物体内的一系列经细胞色素氧化酶催化产能反应的最终电子受体，也是合成某些代谢产物的基质。4.基质含量这是发酵液中糖、氮、磷等重要营养物质的浓度。他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，因此在发酵过程中必须定时测定糖、氮等基质浓度。发

3、酵过程中的控制参数5.空气流量这是指1min内单位体积发酵液中通入空气的体积。也叫通风比，是需氧发酵的控制参数。它的大小与氧传递和其他控制参数有关。6.压力这是发酵过程中发酵罐维持的压力。罐内维持正压可以防止外界空气中的杂菌侵入而避免染菌。同时罐压的高低还与氧和二氧化碳在培养基中的溶解度有关，间接影响菌体代谢。7.搅拌速度对于好氧发酵，在发酵不同阶段转速控制不同，从而调节培养基中溶氧。通常以每分钟多少转来表示。8.搅拌功率这是指搅拌器搅拌时所消耗的功率，常以每立方米发酵液所消耗的功率（kw／m3）它的大小与体积溶氧系

4、数KLa有关。9.黏度黏度的大小可以作为细胞生长或细胞形态的一项标志，也能反映发酵液中菌丝分裂过程的情况，通常用表观黏度表示，它的大小可以改变氧传递的阻力，又可表示相对菌体浓度。发酵过程中的控制参数10.浊度浊度是能及时反映单细胞生长情况的参数，对氨基酸、核苷酸等产品是及其重要的参数。11.产物浓度这是发酵产物产量高低和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。12.氧化还原电位培养基的氧化还原电位是影响微生物生长及其生化活性的因素之一。对各种微生物而言，培养基最适宜的与允许的最大电位值，应与微生物本身

5、的种类和生理状态有关。13.菌丝形态丝状菌在发酵过程中菌丝形态的改变是生化代谢变化的反映，一般都以菌丝形态作为衡量种子质量、区分发酵阶段、控制发酵过程的代谢变化和决定发酵周期的依据。14.菌丝浓度菌丝浓度是控制微生物发酵的重要参数之一，特别是对抗生素次级代谢产物的发酵。它的大小和变化速度对菌体的生化反应都有影响，因此测定菌体浓度具有重要意义。发酵过程中的控制参数15.废气中的CO2含量废气中的CO2就是产生菌呼吸放出的CO2。测定它就可算出产生菌的呼吸熵，从而了解产生菌的呼吸代谢规律。16.废气中的O2含量废气中的O

6、2含量与产生菌的摄氧率和KLa有关。从废气中的氧和CO2含量可以算出产生菌的摄氧率、呼吸熵和发酵罐的供氧能力。除上述外，还有跟踪细胞生物活性的其他化学参数，如NAD-NADH体系、ATP-ADP-AMP体系、DNA、RNA、生物合成的关键酶等。温度对发酵的影响及其控制一、温度对发酵的影响温度对发酵有很大的影响。它会影响各种酶反应的速率，改变菌体代谢产物的合成方向，影响微生物的代谢调控机制，影响发酵液的理化性质，进而影响发酵的动力学特征和产物的生物合成。酶的调控原理分子生物学内容。温度改变酶的活性进而改变生化反应的能力

7、，酶能使反应的“能障”降低温度还对发酵液的理化性质产生影响，如发酵液的黏度、基质和氧在发酵液中的溶解度和传递速率、某些基质的分解的吸收速率等，都受温度变化的影响，进而影响发酵动力学特征和产物合成。二、影响发酵温度变化的因素在发酵过程中，既有产生热能的因素，又有散失热能的因素，因而引起发酵温度的变化。产热的因素有生物热（Q生物）和搅拌热（Q搅拌）；温度对发酵的影响及其控制散热的因素有蒸发热（Q蒸发）、辐射热（Q辐射）和显热（Q显）。产生的热和减去散失的热能，所得的净热量就是发酵热（Q发酵）即Q发酵=Q生物+Q搅拌—Q蒸

8、发—Q辐射—Q显。1.生物热（Q生物）产生菌在生长繁殖过程中产生的热能。营养基质被菌体分解代谢产生大量的热能，部分用于合成ATP，供给合成代谢所需要的能量，多余的热量则以热能的形式释放出来，形成了生物热。生物热的大小与培养基的成分、培养时间不同而有变化。2.搅拌热（Q搅拌）搅拌器转动引起的液体之间及液体与设备之间的摩擦所产生的热量。Q搅拌=36