页数：26页文件大小：216.5 KB来源： 发酵工艺学ppt课件
本课件列出发酵过程的物理、化学与生物三类控制参数，分析温度、pH、溶解氧与泡沫对发酵的影响及控制手段，并说明补料分批培养的操作与发酵终点的经济判断。
发酵过程的主要控制参数：第七章生物工艺过程控制一、发酵过程主要控制参数（一）物理参数温度、压力、搅拌转数、搅拌功率、空气流量、粘度浊度。
（二）化学参数PH、基质浓度、溶解氧浓度、氧化还原电位、产物浓度、废气中氧及CO2的浓度、（三）生物参数菌丝形态、菌体浓度
初级与次级代谢产物：初级代谢产物二、菌体合成代谢产物次级代谢产物（一）初级代谢产物；
微生物产生、生长、和繁殖所必须的物质，如蛋白质、核酸、氨基酸、等。
（二）次级代谢产物：由微生物产生，与微生物生长、繁殖无关的一类物质，抗生素是其中一大类还有生物碱和微生物毒素。
代谢变化分菌体生长、产物合成、菌体自溶。
温度对发酵的影响
三、温度对发酵的影响
pH对发酵的影响
四、PH对发酵影响
pH对菌体的四项影响
pH 值的影响及其控制一、pH值对发酵的影响
不同微生物的适宜pH：大多数细菌生长的pH值为6.3-7.5，霉菌和酵母菌为3-6，放线菌为7-8．而且，微生物生长阶段和产物形成阶段的PH往往不一样，需要根据实验结果来确定．二、发酵PH值的确定和控制发酵的PH值随菌种和产品不同而不同。
由于发酵是多酶复合反应系统，各种酶的最适pH也不同，同一菌种，生长最适pH值与可能与产物合成的pH值是不一样的。
发酵pH的控制方法：pH的控制考虑发酵培养基的基础配方，使之有适当的比例，使发酵过程pH的变化在适合的范围内。
补酸/补碱：硫酸铵、氨水补料：补加尿素，少量多次补加，即可以达到调节pH的目的；
又可以补充营养物质；调节培养液特征。
溶解氧的供需控制
影响耗氧的三类因素
氧传递的阻力分布：供氧方面：气相中的氧先溶解在培养液内，然后传递到细胞内呼吸酶的位置上才能被利用。
这一系列过程需经过各种阻力。即气体中的氧通过气膜阻力、气液界面阻力、液膜阻力而扩散到液体内部。
空气中的氧液体中的溶氧微生物体内的氧。p传氧方向液相主流气相主流cipic界面在氧传递过程中液膜阻力是控制因素。气膜液膜
搅拌对溶氧系数的影响
培养液性质与空气分布器：3、培养液的物理性质发酵液的表面张力、粘度、离子浓度等都会影响气体的溶解度，还影响液体的湍动以及界面和液膜的阻力，因而影响传递效率。
发酵液中菌丝浓度增大，表观粘度增大，通气效率下降。
发酵过程中添加糖、花生饼粉等营养物质、前体或无菌水、消泡剂等均可改变培养液的理化性质。
4、空气分布器和发酵液高度对通气效率的影响发酵罐中装有多孔分布器和单孔分布器，在气流速度很低时，多孔分布器有较高的通气效率。
过氧化氢供氧的问题：采用H2O2供氧存在的问题：对剪切力敏感及非常粘稠的发酵体系提供了一种供氧手段；
H2O2供氧还可以改变菌体的代谢途径，促使菌体利用更有效的代谢途径来合成产物。
H2O2供对细胞有害，H2O2本身在一定浓度对细胞有损害作用，更多的是由于H2O2在过氧化氢酶的催化作用下，可以分解形成一些自由基、超氧阴离子，羟基自由基、原子氧等，它们会阻碍ＤＮＡ、ＲＮＡ和蛋白质的生物合成。
可通过优化H2O2的流加浓度、选择流加方式等手段来解决。
流加过氧化氢的优点：四、流加H2O2对提高供氧传统的方法是给发酵罐通入无菌空气，达到供氧，近年来，加入氧载体、流加H2O2与藻类共培养以及通过基因克隆转入带氧的基因等方法。
采用H2O2供氧的优点：H2O2与通气供氧结合，控制流加浓度和流加方式可提高发酵体系的细胞密度；
H2O2可在过氧化酶的催化下分解放出氧气，在反应不是非常强烈的条件下，氧气将直接以分子形式传给细胞，不会形成气液传质阻力，提高氧的传质速率；
菌浓与二氧化碳的控制：菌浓：过浓手稿渗透压，阻止菌体生长，太稀缓慢。可用调节培养基浓度、后利用产生的CO2量控制。
基质的影响：过于丰富菌体旺盛，传质差耗能大不利产物积累CO2：对菌体有抑制作用，影响膜的结构-磷脂，细胞处麻醉状态。
CO2的控制：不断通空气，用碱中和。
补料分批发酵的作用：第七节FBC补料的控制解除抑制：基质过浓的抑制产物的反馈抑制进行补料Ｇ分解代谢物的抑制避免在分批发酵中因一次性投糖过多造成细胞大量生长耗氧过多而供氧不足的状况。
早期补料：发酵到一定时间，根据基质消耗速率及设定的残留基质浓度，称取一定量的添加物，投入到发酵液中。
快速流加指数流加目前：补料方式：连续流加变速流加恒速流加
补料操作的注意问题
补料应注意的问题
补料的反馈控制参数：在反馈控制操作中：非直接法：溶氧、ＰＨ、呼吸商、排气中的CO2、代谢产物的浓度；
直接法：限制性营养物的浓度（氮源、碳源碳氮比）（由于缺乏直接测量的传感器，此法受限制）补料的原则：就在于控制微生物的中间代谢，使之向着有利于产物积累的方向发展。
补料的内容和补料时机，都是根据菌的生长代谢、生物合成规律进行调节控制，但大多数都根据经验进行。
经验表明，在最适补料条件下，能正确控制菌体量的增加和糖的消耗，获得较好的效果。
泡沫的形成与控制：第八节泡沫对发酵的影响及其控制一、泡沫的形成及其对发酵的影响二、泡沫的控制调整培养基的成分改变发酵工艺机械消泡法消除泡沫消泡剂消泡
发酵经济学与最佳方案
第九节终点判断
产品最佳方案的考量：产品的最佳方案所谓产品的最佳方案是使生产过程进行合理安排，最终使生产的产品成本最低，获得最大的经济效益。
发酵过程应该首先重视，但同时考虑到其他生产环节，例如产品的提取。
因为产品的提取收率、质量往往与产品的成本、售价关系极大，而且，提取过程要用到许多单元操作，最终产品还要结晶、干燥。
若只追求发酵液内的产品的高浓度，往往同时会出现副产物含量过高，甚至出现菌体自溶，增加了提取的困难程度。
提取收率与总收率平衡：若片面追求产品的提取收率，反复洗涤分离菌体所夹带的产品成分，造成大量的滤液，给下游操作增加了负担，还会导致总收率的提高抵不了增加的能耗等的费用，得不偿失。
应用电子计算机来确定生产最佳方案的例子：若某发酵产品的生产过程如下：发酵－菌体分离－溶剂萃取－产品结晶－晶体分离－干燥－获得产品
发酵终点的判断因素：发酵终点判断应考虑的因素选择生产力高成本低的条件作为发酵终点经济的因素：周期短,设备利用率高产品质量的因素：发酵时间长短产品质量对下游的影响特殊因素：出现异常时放罐早晚的影响
第七章重点掌握内容：章节重点发酵过程中各种参数的控制温度、PH、氧对发酵的影响FBC的作用与方法泡沫对发酵的影响发酵终点的判断控制
第七章思考题：思考题什么是FBC？它的操作方法有哪些？温度对发酵有哪些影响？
发酵过程中怎样控制溶解氧？PH对发酵有何影响？怎样控制？
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