发酵工艺控制 工业发酵的类型

7.发酵工业控制7.1工业发酵的类型7.1.1分批发酵

间歇发酵又称为分批发酵，是指发酵过程中营养物和菌种一次加人进行培养，直到结束放出，中间除了空气进入和尾气排出，与外部没有物料交换。它是传统生物产品发酵常用的发酵方式，除了控制温度和ｐＨ及通气以外，不进行任何其他控制。7.1.1分批发酵分批发酵的具体操作对种子罐进行高压蒸汽空罐灭菌投入培养基进行高压蒸汽灭菌接入用摇瓶等预先培养好的种子同样程序进行主培养罐的准备工作对于大型发酵罐，一般不在罐内对培养基灭菌，而是利用专门的灭菌装置对培养基进行连续灭菌。种子培养达到一定菌体量时，即转移到主发酵罐中。发酵过程中要控制温度和ｐＨ，对于需氧微生物还要进行搅拌和通气。主罐发酵结束即将发酵液送往提取、精制工段进行后处理。7.1.1分批发酵操作简单、投资少；运行周期短，染菌机会减少；生产过程、产品质量较易控制。分批发酵的优点分批发酵的缺点是发酵初期营养物过多会抑制微生物的生长，而发酵的中后期又因为营养物减少而降低培养效率。迄今为止，分批培养是常用的培养方法，广泛用于多种发酵过程。7.1.2连续发酵

连续发酵是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定，微生物在稳定状态下生长。

连续发酵使用的反应器可以是搅拌罐式反应器，也可以是管式反应器。

在罐式反应器中，即使加人的物料中不含有菌体，只要反应器内含有一定量的菌体，在一定进料流量范围内，就可实现稳态操作。罐式连续发酵的设备与分批发酵设备无根本差别，一般可采用原有发酵罐改装。根据所用罐数，罐式连续发酵系统又可分单罐连续发酵和多罐连续发酵。7.1.2连续发酵

连续发酵的稳定状态可以有效地延长分批培养中的对数期。在稳定的状态下，微生物所处的环境条件，如营养物浓度、产物浓度、ｐＨ值等都能保持恒定，微生物细胞的浓度及其比生长速率也可维持不变，甚至还可以根据需要来调节生长速度。与分批发酵相比，连续发酵优点主要表现在可长期连续进行，生产能力高；缺点是操作控制要求高，投资高、杂菌污染、微生物菌种变异。

连续发酵在工业发酵中应用不多见，只应用于菌种的遗传性质比较稳定的发酵，如酒精发酵等。目前主要用于实验室进行发酵动力学研究，如发酵动力学参数的测定，过程条件的优化试验等。7.1.3半连续发酵

流加发酵也叫补料分批发酵或半连续发酵，是指在微生物分批发酵中，以某种方式向培养系统补加一定物料的培养技术。它是介于分批发酵和连续发酵之间的一种发酵技术，同时具备两者的部分优点，是一种在工业上比较常用的发酵工艺。7.1.3半连续发酵

补料分批发酵通过向培养系统中补充物料，可以使培养液中的营养物浓度较长时间地保持在一定范围内，既保证微生物的生长需要，又不造成不利影响，从而达到提高产率的目的。

补料分批发酵根据补料方式不同分为单一补料分批发酵和反复补料分批发酵两种类型。7.1.3半连续发酵

单一补料分批发酵是在开始时投入一定量的基础培养基，到发酵过程的适当时期，开始连续补加碳源或(和)氮源或(和)其他必须基质，直到发酵液体积达到发酵罐最大操作容积后，停止补料，最后将发酵液一次全部放出。

反复补料分批发酵是在单一补料分批发酵的基础上，每隔一定时间按一定比例放出一部分发酵液，使发酵液体积始终不超过发酵罐的最大操作容积，从而在理论上可以延长发酵周期，直至发酵产率明显下降，才最终将发酵液全部放出。7.1.3半连续发酵

与传统的分批发酵相比，流加发酵具有无菌要求低；菌种变异