页数：30页文件大小：926.7 KB来源： 发酵工程ppt课件
本课件为发酵过程动力学的简版，先给出反应描述与三个比速的定义，再讲解Monod方程与双倒数法参数求解，最后介绍产物形成动力学的三分类、Pirt方程与连续培养操作特性。
发酵过程动力学的基本概念（简版）
第一节 发酵过程的反应描述及速度概念
总反应式：S（底物）─→X（菌体）＋P（产物）
发酵研究的内容：菌种的来源——找到一个好的菌种；发酵过程的工艺控制——最大限度发挥菌种的潜力。
发酵过程反应速度的描述——基质的消耗速度
发酵过程反应速度的描述：S（底物）─→X（菌体）＋P（产物）
第二节 发酵反应动力学的研究内容
已建立动力学模型的类型
第三节 微生物生长动力学的基本概念 一、微生物在一个密闭系统中的生长情况
以时间为横轴、菌体浓度为纵轴，依次分为延迟期、指数生长期、减速期、静止期与衰亡期，并标出倍增时间td。
二、微生物的生长动力学、Monod方程
Monod方程（1949）：Monod研究了基质浓度与生长速度的关系，其形式与米氏方程同型：μ = μmax·S/(Ks+S)，图中标注μmax/2对应的Ks。
单一限制性基质：指在培养微生物的营养物中，对微生物的生长起到限制作用的营养物。
Monod方程的参数求解（双倒数法）：将Monod方程取倒数可得两种线性化形式。
通过测定不同限制性基质浓度下微生物的比生长速度，就可以通过回归分析计算出Monod方程的两个参数。
例：在一定条件下培养大肠杆菌，得如下数据，求在该培养条件下大肠杆菌的μmax、Ks和td。
| S (mg/l) | μ (h⁻¹) | S/μ |
|---|---|---|
| 6 | 0.06 | 100 |
| 33 | 0.24 | 137.5 |
| 64 | 0.43 | 192.5 |
| 153 | 0.66 | 231.8 |
| 221 | 0.70 | 311.3 |
说明：表中S/μ一列沿用源文件数值；经核算，第3组64÷0.43≈148.8、第5组221÷0.70≈315.7，与源文件所列的192.5、311.3不一致，此处保留原文未作改动，建议对照原课件核对后再用于回归计算。
解的结果
第四节 产物形成动力学的基本概念 一、初级代谢产物和次级代谢产物
二、Gaden对发酵的三分类与Pirt方程 〖一类发酵〗：产物的形成和菌体的生长相偶联。
〖二类发酵〗：产物的形成和菌体的生长部分偶联。
〖三类发酵〗：产物的形成和菌体的生长非偶联。
〖Pirt方程〗：qP＝a+bμ
第五节 基质消耗动力学的基本概念：S（底物）─→X（菌体）＋P（产物）+ 维持。
S（底物）─→X（菌体）＋P（产物）+ 维持
据此建立基质消耗的物料衡算式。
第六节 反应动力学的应用——连续培养的操作特性
连续反应器：流入速度=流出速度=F；反应器内（V）为全混流，溶质浓度处处相等。
物料衡算（连续培养的反应器特性）——对菌体：稳态条件下建立菌体衡算式。
物料衡算（连续培养的反应器特性）——对基质：稳态条件下建立基质衡算式，联系稀释率、菌体浓度与基质浓度。
连续培养操作的模型分析：稀释率D提高时，比生长速率μ、基质浓度S与残余底物浓度σ随之上升，菌体浓度x下降；当最大稀释率D>μmax时会造成菌体的洗出。
连续培养的操作特性：图示稀释率与菌体生产率等操作指标之间的关系曲线。
连续培养富集微生物的原理：连续培养中，最终在此培养体系中生存下来的微生物都是此时刻对该种底物表现出最大生长的微生物（或一个微生物生态）。
当只有B时建立稳态：μB=D，对应S₀；如果引入微生物A：μ=μA(S₀)，μA>D则x增加、S下降，μA与μB下降，μB<D被洗出。
本章小结
发酵过程动力学的基本概念：篇章分隔页。
典型微生物的生长速度：图示若干代表性微生物的比生长速率对照。
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