发酵过程控制与优化.ppt

1、第四章发酵过程控制第一节发酵操作方式分批培养(半连续培养)，1，分批培养(batch culture or fermentation) 1。概念：在密闭系统中投入有限量的营养素，然后连接少量微生物菌种培养。布局培养中微生物的生长，延迟期，对数生长期，稳定期，死亡期，2。特征：(1)整个培养系统与外界不同的物质交换(O2，CO2，消泡剂，酸碱除外)(2)整个过程中细菌的浓度，3 .分批培养的优缺点，优点：操作简单，周期短，染色菌机会小，容易掌握生产过程和产品质量。缺点：产率低。2，连续培养1。概念，2 .特征：细菌的浓度、产物浓度、限制性气质浓度都处于一定状态。3 .连续培养的优缺点，优点：可以

2、调节稀释率，优化发酵过程。发酵周期长，产量高。缺点：器官连续培养会导致菌种退化，减少产量。染菌机会增加。应用：废水处理、葡萄糖发酵、酒精发酵等产业中。3，补充分批培养是分批培养和连续培养之间的操作方法。1.概念：根据菌体生长和早期培养基的特点，在分批培养的某些阶段适当地补充培养基，以延长菌体或其代谢产物的生产时间。2 .补充材料分批培养的优点和缺点：与分批培养相比，(1)解除基质抑制和葡萄糖分解抑制效果。(2)延长二次代斯产物的生产时间。与连续培养相比，(1)降低染色菌，避免了遗传不稳定性。(2)最终产物浓度高，有利于产物的分离。(3)使用范围广。缺点：(1)由于没有去除材料，产品的积累最终低

3、于生产率。(2)材料添加增加了感染的可能性。应用：面包酵母、氨基酸、抗生素等产业。3 .几个茄子例：2节温度变化和1，温度对发酵的影响1。反应率影响2。影响发酵方向，还影响发酵液的粘度、溶解氧和转化率。2，最佳温度选择最佳发酵温度是适合菌体生长和代谢产物合成的温度。取决于菌种、培养基成分、培养条件、菌体生长阶段。3，发酵过程中引起温度变化的因素发酵热，Q发酵Q生物Q混合Q蒸发Q辐射，4，温度调节一般不需要加热。由于释放大量发酵热，所以经常需要冷却。用钳子或蛇状的管子通过冷却剂。3节控制pH变化和1，pH变化的原因1。基质代谢(1)将糖代谢糖分解成小分子酸，酒精，降低pH。糖不足，pH升高是补品

4、的标志之一。(2)在氮素代谢氨基酸中-NH2被利用，pH减少。乙醚分解为NH3，pH上升。(3)使用生理酸碱物质后，pH上升或下降。2.产物形成3 .菌体自溶pH升高，2，pH对发酵的影响1。影响酶的活性。影响微生物细胞的结构。影响微生物对基质的利用速度。4.影响代斯方向。3，pH值的确定和控制1.pH的微生物发酵的最佳pH范围一般在58之间，实验表明，不同早期pH配方的培养基，摇瓶考察发酵情况。例如：在pH22.5范围内，曲霉有利于柠檬酸的合成，在pH2.56.5范围内，以菌丝体生长为主，在pH7.0中以合成醋酸为主。调节生长的最佳pH值和发酵的最佳pH值，2.pH控制(1)基本培养基的pH

5、值。控制移除后pH为6.0时，移除前pH经常需要调整为6.56.8。(2)添加酸碱和中间补充剂进行控制。，a .科举直接加成(H2SO4)或碱(NaOH)是生理酸性物质(NH4)2SO4生理碱性物质：氨b .补充剂可以调节pH值，补充营养，减少阻断作用。例如：MSG工厂一般采用遗尿，两种茄子作用：调节pH补充氮源，四节氧及其控制1，溶解氧(dissolved oxygen，DO)对发酵的影响溶解氧适量，大小与产物的生物合成途径有关。(1)最佳氧浓度：菌体生长或产物合成最佳浓度范围。(2)临界氧浓度：满足微生物呼吸的最低氧浓度。第二，控制溶解氧浓度的溶解氧浓度决定因素：氧和需氧两个茄子方面。(a

6、)氧气供应方面：1。搅拌速度调节2。通气率调节，(b)氧气需求方面：1。菌体浓度和菌灵2。气质种类和浓度对菌浓度影响最大。培养条件控制方法：通过控制基质浓度。大型发酵罐搅拌器，温度传感器，高温pH，溶解氧(DO)传感器，5节泡沫的形成和1，泡沫的发生原因1。通风混合度及菌体新陈代谢引起的CO2。2.培养基性质，2。泡沫的危险1。通过减少能力(减少装载系数)浪费原料2。产生大量的脱液，引起染菌的3。影响细菌的呼吸，3 .泡沫的调节通过调整培养基成分(如容易起泡的原材料)改变一些理化参数(如pH值)，罐里的包裹：用罐里的小液打破泡沫。去除水箱外的泡沫：通过喷嘴的加速作用去除气泡。2 .降低消泡剂：

7、液膜的机械强度，降低液膜表面粘度(1)，天然油类：豆油、玉米油、棉籽油、菜籽油(也可用作碳源)，用量大，0.1% 0.2%。(2)聚酯类：又名泡沫，消化能力为大豆油的1020倍，用量少，0.02%-0.03%。第6节发酵染色菌及其防治1，染色菌检查，判断(1)观察法1。菌体浓度异常(od 3360 optical density)2。溶解氧(DO)以上3。pH值第二，发酵染菌的原因1。种子带菌2。空气补菌3。设备泄漏4。培养基灭菌不彻底5。技术管理不善，3，染菌情况分析1。不是系统问题，而是单罐传染病本身。例如种子带菌，培养基灭菌不彻底，罐子有泄漏，粉笔机失效。2.多统盐菌系统问题(例如空气过滤器系统问题，特别是总过滤器长期未检查，湿气可能失效)；移植或补充的分配所没有泄漏或灭菌彻底。3 .早期染菌种子带菌，培养基灭菌不彻底。4.中后期染菌补料的材料液灭