2017整理10第十章 发酵过程的控制.ppt

第十章 发酵过程的控制 10.1 发酵过程中的代谢变化参数 10.2 温度及其控制 10.3 pH的影响及其控制 10.4 发酵过程中的代谢与控制 10.5 泡沫的影响及其控制 10.6 发酵终点的判断及不正常发酵的处理 10.7 发酵工艺的研究 第1节 发酵过程中的代谢变化参数 第2节 温度及其控制 1、温度对发酵的影响 对细胞生长的影响：温度升高，从酶反应动力学来看，生长代谢加快，但由于酶很容易热失活，所以高温时菌体易于衰老； 对产物形成的影响：菌体生长速率、呼吸强度和代谢产物形成速率的最适温度往往是不同的；温度升高，一般产物生成提前； 对生物合成的方向的影响：反馈抑制随温度变化而改变； 对发酵液物理性质及溶解氧的影响：影响氧的溶解和传递，影响一些基质的分解，间接影响生物合成。 2、发酵热的产生（p207） 发酵热：发酵过程释放出来的净热量。 包括： 生物热：微生物生长繁殖过程中的产热 搅拌热：机械搅拌造成的摩擦热 蒸发热：被通气和蒸发水分带走的热量 辐射热：发酵罐罐体向外辐射的热量 显 热：空气流动过程夹带着的热量 Q发酵= Q生物+ Q搅拌- Q蒸发- Q显-Q辐射 3、发酵热的测定 ①通过冷却水进出口温度和流量测定： Q发酵=G·cw·(t1-t2)/V G—冷却水流量； Cw—水的比热； V—发酵液体积。 ②通过发酵液温度随时间上升的速率测定： Q发酵=(M1c1+ M2c2)·S M1、c1 —发酵液质量、比热； M2、c2 —发酵罐质量、比热； S—温度上升速率。 发酵热在发酵过程中随时间变化。 为使发酵在一定温度下进行， 措施有： 在罐夹层（即夹套）或盘管（即蛇管）内通入冷却水或冰盐水来调节； 在发酵前期或种子罐是通热水保温。 4、最适温度选择与发酵温度控制 温度变化的一般规律与控制的一般原则 接种后发酵温度有下降趋势，此时可适当升高温度，以利于孢子萌发和菌体的生长繁殖； 待发酵液温度开始上升后，应保持在菌体的最适生长温度； 到主发酵旺盛阶段，温度应控制在比最适生长温度低些，即代谢产物合成的最适温度； 到发酵后期，温度下降，此时适当升温可提高产量。 选择是相对的，要考虑培养基成分、浓度；溶氧（温升氧降）；生长阶段；培养条件等。 4、最适温度选择与发酵温度控制—最适温度选择 最适温度分最适生长温度和最适产物合成温度，两者往往不同，各阶段可用不同温度。 如：青霉素分别为： 30℃和 24.7 ℃。 青霉素发酵的温度控制 0-5h：30°C 6-35h：25°C 36-85h：20°C 86-125h：25°C 4、最适温度选择与发酵温度控制—发酵温度控制 进行温度控制时应考虑的因素： 不同菌种在不同生长阶段的生长和生产特性 参考其它发酵条件（通气、培养基成分和浓度、pH值等）。如通气条件差时，则最适发酵温度比通气良好时低。 4、最适温度选择与发酵温度控制—发酵温度控制 温度控制的方法： 冷却是主要的方法，通常是利用发酵罐的热交换装置进行降温，如果气温较高，冷却水温度也较高时，多采用冷媒(盐水)进行降温。 发酵罐的热交换装置： 罐外夹套 罐内蛇管、列管 第3节 pH的影响及其控制 1、 pH对发酵的影响 微生物生长最适pH值范围 不同的微生物具有不同的最适生长的pH值。 细菌6.5-7.5； 放线菌6.5-8.0； 霉菌4.0-5.8； 酵母菌3.8-6.0 产物形成最适pH值范围 微生物的生长和产物形成的最适pH值往往不同。 少数一致，大多不同； 有的偏高，有的偏低。 pH值影响微生物生长繁殖和代谢的原因 2、影响发酵pH的因素 影响pH值的因素：培养基成份、微生物代谢特性决定发酵过程的pH变化。（综合反映） 微生物改变培养液pH以适合自身生长的能力很强。 发酵液的实际pH是“成分”和“途径”的统一。 此外，通气状况的变化，菌体自溶和杂菌污染都可能引起发酵液pH的变化。 生理碱性物质：经微生物代谢后，导致pH上升（碱性物质生成或酸性物质消耗）的物质。 如：有机氮源，硝酸盐，有机酸 （产NH3、NaOH） 生理酸性物质：经微生物代谢后，导致pH下降（酸性物质生成或碱性物质消耗）的物质。 如：糖类（产有机酸），脂肪（产脂肪酸），铵盐 （氧化产硫酸）。 3、最适pH的选择和调节 最适pH的选择和调节的原则： 既有利于菌体的生长繁殖，又可最大限度的获得高产。 根据不同微生物的特性，在发酵过程中随时检查pH 值的变化，选用适当的方法进行调节。 3、