《发酵工程》第6章课件

1、第六章发酵条件及过程控制1第六章发酵条件1第一节 营养基质和菌体浓度的影响及其控制第二节 温度的影响及其控制第三节 pH的影响和控制第四节 通气和搅拌第五节 泡沫的影响和控制第六节 二氧化碳和呼吸商第七节 发酵终点的判断第八节 发酵的优化控制第九节 发酵过程的计算机控制第十节 发酵过程的精确检测2第一节 营养基质和菌体浓度的影响及其控制2第一节 营养基质和菌体浓度的影响及其控制一、碳源的种类和浓度对发酵过程的影响及控制（一）碳源的种类对发酵的影响及控制（二）碳源的浓度对发酵的影响及控制二、氮源的种类及浓度的影响及控制（一）氮源的种类对发酵的影响及控制（二）氮源的浓度对发酵的影响及控制三、磷酸盐

2、浓度的影响及控制 生长亚适量四、菌体浓度的影响及控制3第一节 营养基质和菌体浓度的影响及其控制一、碳源的种类和浓度第一节 营养基质和菌体浓度的影响及控制种类：葡萄糖优点： 吸收快，利用快，能迅速参加代谢合成菌体和产生能量缺点： 有些品种产生分解产物 阻遏效应。（一）碳源种类的影响及控制迅速利用的碳源缓慢利用的碳源种类：淀粉、乳糖、蔗糖、麦芽糖、玉米油优点： 不易产生分解产物阻遏效 应。有利于延长次级代谢 产物的分泌期缺点： 溶解度低，发酵液粘度大。 一、碳源4第一节 营养基质和菌体浓度的影响及控制种类：葡萄糖（一）碳源发酵工业中常采用含迅速利用的碳源和缓慢利用的碳源的混合碳源。迅速利用的碳源满

3、足菌体生长的消耗，缓慢利用的碳源，满足产物合成，可延长合成期，提高产量，并可解除葡萄糖效应。碳源种类的控制5发酵工业中常采用含迅速利用的碳源和缓慢利用的碳源的迅速利用的（二）碳源浓度的影响S过小 CqP随减小而减小S过大 CX X COUR增大CL CL CqP减小粘度增大Kla减小产生分解产物阻遏作用的碳源浓度过大，会抑制产物合成。 6（二）碳源浓度的影响S过小 CqP随减小而减小S过（三）碳源浓度的控制在发酵过程中，补加糖类控制碳源浓度补料的类型：1、流加2、少量多次的加入3、多量少次的加入7（三）碳源浓度的控制在发酵过程中，补加糖类控制碳源浓度补料的残糖量pH值菌体浓度 （ X ）粘度溶

4、氧尾气中O2和CO2的含量发酵液的总体积补糖的依据：8残糖量补糖的依据：8根据经验，以最高产量的罐批的加糖率为指标，并依据菌体浓度、一定时间内的糖比消耗速率和残糖等加以修正。例：青霉素发酵开始补糖在残糖降至1.5%, pH开始回升时补糖。补糖量以最高罐批经验量为参考。每小时 前期040h 中期4090h 后期90h以后 加糖量 0.08%-0.15% 0.15% - 0.18% 0.15% -0.18% 补糖量的控制 经验法 9根据经验，以最高产量的罐批的加糖率为指标，并依据菌体浓度、一补糖量的控制-动力学方法依据、 qP 、 qC等动力学参数 之间的关系，计算加糖量以次级代谢产物为例：、 q

5、P 、 qC之间的关系： X qp qCS控制原则：以维持临界生长限制基质浓度、临界菌体浓度和临界比生长速率为指标的基质流加速率与消耗速率的平衡。10补糖量的控制-动力学方法依据、 qP 、 qC等动力学补糖的控制把计算的加糖量，输入计算机，由计算机控制加料装置精确控制加入的糖量。11补糖的控制把计算的加糖量，输入计算机，由计算机控制加料装置精二、氮源的影响和控制种类：氨水、铵盐和玉米浆优点： 易被菌体利用，明显促进菌体生长缺点： 对于有些品种高浓度的铵离子抑制产物合成迅速利用的氮源缓慢利用的氮源种类：黄豆饼粉、花生饼粉、和棉子饼粉优点： 利用缓慢，有利于延长次 级代谢产物的分泌期。 防止早衰

6、。缺点： 溶解度低，发酵液粘度大。 （一）氮源的种类影响12二、氮源的影响和控制种类：氨水、铵盐和玉米浆迅速利用的氮源缓发酵工业中常采用含迅速利用的氮源和缓慢利用的氮源的混合氮源。迅速利用的氮源促进菌体生长繁殖，缓慢利用的氮源，满足产物合成，可延长合成期，延缓自溶期。（二）氮源种类的控制13发酵工业中常采用含迅速利用的氮源和缓慢利用的氮源的混合氮源。（三）氮源浓度的影响控制补氮的依据：残氮量、pH值、菌体量氮源浓度对菌体生长和产物合成的量与方向都有影响。氮源浓度的控制：控制基础培养基中的配比。通过补加氮源。14（三）氮源浓度的影响控制补氮的依据：残氮量、pH值、菌体量氮补氮量的控制经验法：依据

7、使pH升高0.1而通入氨水的量来计算。依据残氮量和工艺控制残氮量来计算。动力学方法；通过qN、 qP ，计算每小时的补氮量。15补氮量的控制经验法：15磷酸盐能明显促进产生菌的生长。（0.32-300mM）对于次级代谢产物，高浓度的磷酸盐能抑制产物合成。 （10mM以下）一般在基础培养基中采用适宜浓度。对于初级代谢产物，磷酸盐浓度采用足量。对于次级代谢产物，磷酸盐浓度采用生长亚适量。一般磷酸盐采用单消，防止发生沉淀反应使溶磷量达不到最适量。要控制有机氮源中的磷含量，以防溶磷量超过最适量。当菌体生长缓慢时，可适当补加适量的磷，促进菌体生长。三、磷酸盐的影响和控制16磷酸盐能明显促进产生菌的生长。

8、（0.32-300mM）三、磷菌体浓度的增加速度（生长速度）与微生物的种类和自身的遗传特性有关四、 菌体生长速度和菌体浓度的影响及控制影响菌体浓度的因素菌体浓度的增加速度（生长速度）与营养基质的种类和浓度有关 （ 正比于S ）当存在基质抑制作用时或造成高渗透压时，高浓度营养基质引起生长速率下降。菌体浓度的增加速度（生长速度）受环境条件的影响17菌体浓度的增加速度（生长速度）与微生物的种类和自身的遗传特性最适菌体浓度的确定优化控制的目标：在最短的时间内产生最大量的产物。(dP/dtMAX)dP/dt =qP XqP=f X， ， qO 2 qS CL18最适菌体浓度的确定优化控制的目标：在最短的

9、时间内产生最大量的以青霉素发酵为例qP / qPm / m1.0-1.0青霉素发酵的qP与的关系C C qP可维持在qPmax C qP随减小而减小要保证生产菌获得最大的比生产速率，就必须维持较大的比生长速率。但是，过高的比生长速率造成过高的菌体浓度，造成不利影响：19以青霉素发酵为例qP / qPm / m1.0-1.0青过高的比生长速率和过高的菌体浓度造成的不利影响：1、 过高，S消耗过快，有限的营养基质只能用于生长，而不足于产物合成。2、有毒中间产物的快速积累，会改变菌体的代谢途径，抑制产物合成。3、 X过高，增加OUR，且发酵液粘度增大，减小OTR。CL减小，抑制菌体生长和产物合成。最

10、适X？最适为等于或稍大于C20过高的比生长速率和过高的菌体浓度造成的不利影响：1、 过高青霉素发酵的qP、OUR、OTR与X的关系1.0-X / Xm1.0OURqP / qPmOTRdp/dtXCOUR=OTR时的菌体浓度为最适菌体浓度，在发酵过程中，控制目标为保持稳定的临界菌体浓度和临界比生长速率，以维持呼吸临界溶氧浓度为前提的耗氧速率与供氧速率的平衡，从而使产物合成速率和比速率达到最大值。 21青霉素发酵的qP、OUR、OTR与X的关系1.0-X / X生长速度和菌体浓度的控制方法确定基础培养基的适当配比，防止培养基过于丰富或过于稀薄。通过调节中间补料的速度和量来控制。22生长速度和菌体

11、浓度的控制方法确定基础培养基的适当配比，防止培第二节 温度的影响及控制一、温度对发酵的影响：影响各种酶促反应的速度酶活温度发酵温度升高，生长代谢加快，生产期提前。发酵温度太高，菌体容易衰老，发酵周期缩短。改变发酵液的物理性质：温度影响基质和氧的吸收速度影响饱和溶氧浓度改变菌体代谢产物的合成方向例：温度小于30，合成金霉素的能力强温度等于35，只合成四环素多组分次级代谢产物的组分比例黄曲霉毒素，在20、25和30发酵所产生的黄曲霉毒素G1和B1比例分别为3:1、1:2、1:1。同一微生物的生长和代谢产物积累的最适温度不同如：青霉素最适生长温度30，产生青霉素的最适温度为25。影响微生物的代谢机制

12、23第二节 温度的影响及控制一、温度对发酵的影响：影响各种酶促反二、影响发酵温度变化的因素发酵热 =生物热 +搅拌热 -蒸发热 -显热 -辐射热生物热：产生菌在生长繁殖过程中，释放的大量热量。影响生物热的因素：与菌种遗传特性有关与菌龄有关：对数生长期生物热最大。与营养基质有关与产量有关搅拌热：由于搅拌器的转动引起液体的摩擦产生的热量。蒸发热：发酵液蒸发水分带走的热量。搅拌热=P /V3601（kJ/h）P/V-通气条件下单位体积发酵液所消耗的功率，kw/m33601-机械能转变为热能的热功当量，Kj/（kwh）显热：发酵排气散发带走的热量。辐射热：由于罐内外的温差，辐射带走的热量。 Q蒸发=G

13、(I出-I进)G-空气重量流量，kg干空气/h；I进、I出-发酵罐进气、排气的热焓，KJ/Kg干空气24二、影响发酵温度变化的因素发酵热 =生物热 +搅拌热 -蒸发三、最适发酵温度的选择选择既适合菌体生长又适合代谢产物合成的温度可实行变温控制：在生长阶段选择适合菌体生长的温度，在产物合成阶段，选择适合代谢产物合成的温度。确定最适发酵温度还应参考其它发酵条件：在较差通气条件下，降低发酵温度对发酵有利培养基成分较易被利用或较稀薄时，降低发酵温度有利25三、最适发酵温度的选择选择既适合菌体生长又适合代谢产物合成的四、发酵温度的控制在发酵罐上安装夹套和蛇管，通过循环冷却水控制。冷却介质：深井水或冷冻水

14、控制方式：手动控制或自动控制温度计温度控制器调节阀26四、发酵温度的控制在发酵罐上安装夹套和蛇管，通过循环冷却水控第三节 pH对发酵的影响及其控制1. 发酵对pH的影响2. pH值对发酵过程的影响3. 最适pH的选择 4. 发酵过程中pH的调节与控制27第三节 pH对发酵的影响及其控制1. 发酵对pH的影响271）发酵液中pH变化的基本原理微生物代谢对pH影响主要在两种情况下发生：酸性或碱性代谢产物的生成或释放；菌体对培养基中生理酸性或碱性物质的利用。引起发酵液中pH下降的因素 （1）C/N过高，或中间补糖过多，溶氧不足，致使有机酸积累，pH下降； （2）消泡剂加得过多：脂肪酸增加； （3）生

15、理酸性盐的利用； （4）酸性产物形成：如有机酸发酵。 281）发酵液中pH变化的基本原理微生物代谢对pH影响主要在两种1）发酵液中pH变化的基本原理（续）引起发酵液中pH上升的因素 （1）C/N过低（N源过多），氨基氮（NH4）释放； （2）中间补料中氨水或尿素等碱性物质加入过多； （3）生理碱性盐的利用； （4）碱性产物形成。 291）发酵液中pH变化的基本原理（续）引起发酵液中pH上升的因 2）发酵过程中pH的变化规律生长阶段：pH相对于起始pH有上升或下降的趋势 生产阶段：pH趋于稳定，维持在最适于产物合成的范围 自溶阶段：pH又上升 30 2）发酵过程中pH的变化规律生长阶段：pH相对

16、于起始pH有（1）pH对微生物生长的影响每一类菌都有其最适pH和能耐受的pH范围 细菌: pH 6.37.5 ；霉菌和酵母菌：pH 36； 放线菌：pH 78控制一定的pH值，不仅保证微生物生长，而且防止 杂菌感染 e.g.石油代腊酵母： pH3.55.0：生长良好且不易染菌 pH5.0：酵母形态变小，发酵液变黑，且污染大量细菌 pH0.5% 低pH6.8控制加糖 7% 0.2% 最高速率恒定(0.055%/h) *采用pH控制补糖速率的意义35（2）pH对产物合成的影响（续）pH对青霉素发酵的影响：353. 最适pH的选择 选择pH准则：获得最大比生产速率和合适的菌体量，以获得最高产量。pH

17、对产海藻酸裂解酶的影响配制不同初始pH的培养基，摇瓶考察发酵情况363. 最适pH的选择 选择pH准则：获得最大比生产速率和合适（1）pH调节方法 配制合适的培养基，有很好的缓冲能力；发酵过程中加入非营养基质的酸碱调节剂 (NaOH、HCl、CaCO3)；发酵过程中加入生理酸性或碱性基质，通过代谢调节pH； 酸性基质：铵盐、糖、油脂、玉米浆(脱NH4) 碱性基质：NO3盐、有机酸盐、有机氮、氨水、尿素 原则: 残糖高时，不用糖调pH 残N高时，不用生理盐调pHpH控制与代谢调节结合起来，通过补料来控制pH 37（1）pH调节方法 配制合适的培养基，有很好的缓冲能力；37（2）pH控制方法比较以

18、青霉素发酵为例，最适pH为6.66.9控制方案：方案一：培养基中供应充足的糖，并配用pH缓冲剂方案二：培养基中供应充足的糖，以非基质NaOH调节pH方案三：在发酵过程中恒速补糖，以NaOH、H2SO4调节pH 方案四：改变补糖速率来控制pH为6.66.938（2）pH控制方法比较以青霉素发酵为例，最适pH为6.66 （3）pH控制系统 执行单元调节器pH变选器给定值补料pH电极mA420mA39 （3）pH控制系统 执行单元调节器pH变选器给定值补料pH第四节 通气和搅拌大多数工业发酵属于好氧发酵提供氧的方法：实验室阶段摇床的转动中试及生产规模通入无菌空气搅拌好氧微生物缺氧不行兼性厌氧微生物有

19、氧无氧均可生长厌氧微生物氧有害40第四节 通气和搅拌大多数工业发酵属于好氧发酵好氧微生物一、微生物对氧的需求 溶氧(DO，dissolved oxyen)是需氧微生物生长所必需。在发酵过程中有多方面的限制因素，而溶氧往往是最易成为控制因素。 在28氧在发酵液中的100的空气饱和浓度只有7mg.L-1左右，比糖的溶解度小7000倍。在对数 生即使发酵液中的溶氧能达到 100空气饱和度，若此时中止 供氧，发酵液中溶氧可在几分钟 之内便耗竭，使溶氧成为限制因 素。 第四节 通气和搅拌41一、微生物对氧的需求第四节 通气和搅拌41在培养液中氧的溶解度比水中还小.因为氧的溶解度随着温度的升高和培养液固形

20、物的增多或粘度的增大而下降。氧在水中的溶解度因此，必须向发酵液中补充足够的氧，并要不断地进行搅拌，这样可以提高氧在发酵液中的溶解度。42在培养液中氧的溶解度比水中还小.氧在水中的溶解度因此，必须向（一）微生物的临界氧浓度 CC: 临界溶氧浓度, 指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。 对产物而言，是不影响产物合成所允许的最低浓 度.第四节 通气和搅拌43（一）微生物的临界氧浓度第四节 通气和搅拌43（一）微生物的临界氧浓度 呼吸临界溶氧浓度测法：将供氧充分的微生物培养体系停止通风，检测培养系统的溶氧浓度变化情况。 首先是加强搅拌，使溶氧上升到最高值，然后中止通气，继续搅拌，在罐顶空间充氮。溶氧浓度

21、这时呈直线下降趋势，下降到一定程度后，开始呈缓慢下降趋势，溶氧浓度曲线拐点处的溶氧浓度值即为该微生物的临界溶氧浓度。第四节 通气和搅拌44（一）微生物的临界氧浓度第四节 通气和搅拌44不同微生物菌体最适的生长条件不同，需氧量不同， Cc常常不 一样。 当各种微生物临界氧以空气氧饱和度表示时：细菌和酵母为310，放线菌为530，霉菌为1015。45不同微生物菌体最适的生长条件不同，需氧量不同， Cc常常不 （二）溶解氧控制1. 溶氧对菌体生长和产物的影响注意：同种微生物在进行不同生理活动 ， Cc常常也不相同。 头 孢菌素 卷 须 霉 素生长（呼吸Cc ） 5% 13%产物 （抗生素合成Cc ）

22、 13% 8%呼吸临界氧值不一定与产物合成临界氧值相同通过在各批发酵中维持溶氧在某一浓度范围，考查不同浓度对生产的影响，便可知道合适的临界氧值。第四节 通气和搅拌46（二）溶解氧控制注意：同种微生物在进行不同生理活动 ， 问题:生物合成临界氧浓度等于其最适氧浓度 ?生物合成临界氧浓度是指溶解氧不低于其临界氧值；生物合成最适氧浓度是指生物合成有一最适溶氧范围，即除了有一低限外，还有一高限。在培养过程中并不是维持溶氧越高越好，即使是专性好气菌，过高的溶氧对生长可能不利。氧的有害作用是通过形成新生O，超氧化物基和过氧化物基或羟基自由基，破坏许多细胞组分。47问题:生物合成临界氧浓度等于其最适氧浓度

23、?生物合成临界氧浓2. 发酵过程中的溶氧规律 生长过程从培养液中溶氧浓度的变化可以反映菌的生长生理状况； 溶氧变化随菌种的活力和接种量以及培养基的不同而异。 溶氧在培养初期开始明显下降的时间不同，一般在接种后15h内， 这也取决于供氧情况。 通常，在对数生长期溶氧明显下降，从其下降的速率可估计菌的大致生长情况。482. 发酵过程中的溶氧规律483.发酵过程中溶氧的异常（1）有些操作故障或事故引起的发酵异常现象也能 从溶氧的变化中得到反映（如搅拌发生故障， 未及时开启）（2）中间补料是否得当可以从溶氧的变化看出 赤霉素发酵“发酸”现象 补料时机不当，长时间低DO，产生乙醇，并与 代谢中的有机酸反

24、应，形成一种带有酒香味的 酯类，视为发酸。493.发酵过程中溶氧的异常49（3）污染杂菌 溶氧会迅速（一般25h内）跌到零，并长时间 不回升。有时会出现染菌后溶氧反而升高的现象。（4）作为代谢方向的控制指标天冬氨酸发酵： 前期好气培养。 后期厌气培养当DO降至45%空气饱和度时切换,并适当补充养分,产量提高6倍.50（3）污染杂菌天冬氨酸发酵： 前期好气培养。50二、影响溶氧及传递的因素影响溶氧的条件有： 温度、通气量、发酵液性质、物料的性质、 补料的情况、压力、搅拌的形式、设备的各种 参数、菌丝本身的情况、染菌等等1.供氧方面的影响2.需氧方面的影响第四节 通气和搅拌51二、影响溶氧及传递的

25、因素第四节 通气和搅拌51发酵液中氧的传递方程CCiPPi气 膜 液 膜气-液界面a:比界面面积。单位体积的液体中所具有的氧 的传递面积 (m2/m3)C*：与气相中氧分压相平衡的液 体中氧的浓度，也就是一定体系下液相 中的最大的溶氧浓度。（ mol/m3）C: 液相中氧的实际浓度, （ mol/m3）Nv：单位时间内发酵液溶氧浓度的变化mmol/(L.h)Kl : 以(C*-C)为推动力的氧传质系数 m/h气相主流液相主流52发酵液中氧的传递方程CCiPPi气 膜 液 膜气-液界面a1.供氧方面的影响第四节 通气和搅拌531.供氧方面的影响第四节 通气和搅拌53 改变搅拌器直径或转速，改变挡

26、板的数目和位置 提高N可以有效的提高kLa，从而增加发酵液中的 溶氧浓度。 (形成小气泡,增加气液接触面积;使液体形成涡流,增加气泡在液体中的停留时间.) 不足之处： 能耗较高，生产成本高 对于某些微生物，高转速产生的高剪切力， 不利于菌体的生长 提高设备的供氧能力，即氧的体积传质系数KL a ：54 改变搅拌器直径或转速，改变挡板的数目和位置提高设备的供氧 改变空气流速 通气量较小时增加空气流量溶氧提高效果显著，当通风量增加到一定的量后，单位体积发酵液所拥有的搅拌功率会下降，不但不能提高kLa，甚至会造成kLa值的下降。 此外，增加空气流量使搅拌浆过载，达不到良好的混合效果；发酵液水分蒸发加

27、大，增加了发酵液的粘度；挥发性中间产物有一定量的损失；逃液增加染菌机会。55 改变空气流速55 总之：提高KLa最有效的方法是提高搅拌转数与空气流速，并协调两者之间的关系，其他方法效果不大，且受限制较多。56 总之：提高KLa最有效的方法是提高搅拌转数与空气流速， 在通气中掺入纯氧或富氧，使氧分压提高， 一般只在小试中应用； 缺点： 价格较高, 易引起爆炸 提高罐压 缺点： 有害气体（CO2）浓度也在增加 微生物的生长也会对罐压提出要求增加c*办法:提高（c* - c)，即氧传递动力57 在通气中掺入纯氧或富氧，使氧分压提高，增加c*办法:提 此外， 空气分部管的形式、喷口直径及管口与罐底的相

28、 对位置对氧的溶解速率有较大的影响。 发酵罐内的液柱高度和发酵罐体积也是影响溶氧 的因素。 发酵液的物理性质，尤其是黏度与溶氧也 有关系。58 此外，58例： 500 ml 摇瓶中生产蛋白酶，考察装液量对酶活 的影 响 装液量 30 ml 60ml 90ml 120ml 酶活力 713 734 253 9259例： 500 ml 摇瓶中生产蛋白酶，考察装液量对酶活59描述微生物需氧的物理量比耗氧速率或呼吸强度（QO2）：单位时间内单位质量干菌体所吸取的氧气，mmol O2g菌-1h-1 摄氧率(r)：单位体积的发酵液单位时间内的耗氧量。mmol O2L-1h-1 。r= QO2 .X微生物对氧

29、的需求主要受菌体代谢活动的影响60描述微生物需氧的物理量比耗氧速率或呼吸强度（QO2）：单位时 由于遗传特性不同及各种因素对溶解氧的影响，各种微生物对氧的摄取量也不相同。随着生活环境的变化，呼吸强度也在变化，因而其摄氧量也不同。61 由于遗传特性不同及各种因素对溶解氧的影响，各种微生物对氧2.需氧方面的影响r= QO2 .X 菌体浓度 QO2 遗传因素 菌 龄 营养的成分与浓度 有害物质的积累 培养条件(温度、pH) 代谢类型（产物通过三羧酸循环 获取，则呼吸强度高；通过糖酵 解获取，则呼吸强度低。第四节 通气和搅拌622.需氧方面的影响r= QO2 .X 菌体浓度 QO2发酵液中氧的平衡 发

30、酵液中供氧和耗氧处于一个动态的平衡中供氧：需氧： 工业发酵中产率是否受氧的限制，单凭通气量的大小是难以确定的。因溶氧的高低不仅取决于供氧、通气搅拌等，还取决于耗氧状况。63发酵液中氧的平衡 发酵液中供氧和耗氧处于一个动态的平衡中供氧发酵初期：由于微生物大量繁殖，需氧量不断大幅度增加，此时需氧超过供氧，溶氧明显下降。 发酵后期：由于菌体衰老，呼吸减弱，溶氧浓度也会逐步上 升， 一旦菌体自溶，溶氧就会明显地上升。 发酵中后期：溶氧浓度明显地 受工艺控制手段的影响，如补 料的 数量、时机和方式等。64发酵初期：由于微生物大量繁殖，需氧量不断大幅度增加，此时需氧三、提高溶解氧的措施1. 搅拌是提高溶解

31、氧的重要措施2. 在培养基方面3. 改善发酵液的黏度能有效地提高传质，尤其 是溶氧溶氧只是发酵参数之一。它对发酵过程的影响还必须与其他参数配合起来分析。第四节 通气和搅拌65三、提高溶解氧的措施溶氧只是发酵参数之一。第四节 通气和发酵过程的控制一般策略：前期有利于菌体生长，中后期有利于产物的合成溶氧控制的一般策略：前期大于临溶氧浓度，中后期满足产物的形成。控制溶解氧的意义：发酵不同阶段对氧的要求不同第四节 通气和搅拌66发酵过程的控制一般策略：前期有利于菌体生长，中后期有利于产物第五节 泡沫的影响和控制一、发酵过程中泡沫的产生 加速溶氧，搅拌，增加了气液接触面积（一）泡沫的性质1. 泡沫的定义

32、2. 泡沫的分类 机械性泡沫：存在于发酵液表面上面的泡沫 流态泡沫：分散在发酵液中，比较稳定， 与液体之间无明显的界限。3. 影响泡沫形成及稳定性的因素67第五节 泡沫的影响和控制一、发酵过程中泡沫的产生67（二）、发酵过程中泡沫的变化 搅拌、通风；培养基性质；微生物代谢 起泡方式：1.整个发酵过程中，泡沫保持恒定的水平2.发酵早期起泡，后稳定下降，以后保持恒定3.发酵前期泡沫稍微降低后又开始回升4.发酵开始起泡能力低，以后上升5.以上类型的综合方式 第五节 泡沫的影响和控制68（二）、发酵过程中泡沫的变化第五节 泡沫的影响和控制68二、泡沫对发酵的影响 装料系数减少 逃液、渗漏，增加染菌 影响溶氧，影响代谢 菌群的非均一性 消泡剂影响产物提取第五节 泡沫的影响和控制69二、泡沫对发酵的影响第五节 泡沫的影响和控制69三、泡沫的消除和控制泡沫的控制：1. 通过调整培养基成分，或改变发酵条件， 以减少泡沫形成的机会。2. 消除已形成的泡沫，采用机械消泡或 消沫剂消泡。第五节 泡沫的影响和控制70三、泡沫的消除和控制第五节 泡沫的影响和控制70三、泡沫的消除和控制（一）、化学消泡1. 消泡机理 降低液膜的机械强度或表面黏度2. 消泡剂选择的原则必