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第四章 微生物反应动力学
学习目的:
掌握微生物反应过程中的计量学和能
量衡算基本方法;
明确微生物反应过程的得率系数概念;
掌握Monod方程、细胞生长、基质消
耗和产物生成动力学及其应用;
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第四章 微生物反应动力学
4.1 微生物反应过程中的质量和能量衡算
4.2 微生物反应动力学
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4.1 微生物反应过程的质量和能量衡算
4.1.1 微生物反应过程的质量衡算
4.1.2 微生物反应过程的得率系数
4.1.3 微生物反应过程的能量衡算
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4.1 微生物反应过程中的质量和能量衡算
4.1.1 微生物反应过程中的质量衡算
碳源+氮源+氧=菌体+有机产物+CO2 +H2O
为了表示出微生物反应过程中各物质和各组分之间的数量关系,最常用
的方法是对各元素进行原子衡算。如果碳源由C、H、O组成,氮源为NH3 ,
细胞的分子式定义为CHxOyNz ,忽略其他微量元素P,S和灰分等,此时用碳
的定量关系式表示微生物反应的计量关系是可行的。
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4.1.1 微生物反应过程中的质量衡算
CHmOn +aO2 +bNH3 cCHx Oy Nz +dCHuOvNw +eH2O+f CO2
(4-1)
(4 -2)
4-2
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[例题4-1]
4.1.1 微生物反应过程中的质量衡算
配平微生物反应方程式时,一部分系数是由实验测得的,另一部分系数需计
算获得。一般基质和产物的分子式是已知的。微生物细胞的元素组成可通过
元素分析方法测定。
另外,通过测定O 的消耗速率与CO 的生成速率来确定好氧培养中
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评价微生物生物代谢机理的重要指标之一呼吸商:
(respiratory quotient,RQ)
CO2生成速率
RQ 4 4
( - )
O2消耗速率
[例题4-2 4-3]
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4.1.2 微生物反应过程的得率系数
发酵过程反应速度的描述
X
S (底物)─→ X (菌体) +P (产物)
ds
基质的消耗速度: r =− (g.L-1.s-1)
s dt
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