7 发酵工艺

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7-aca生产工艺

7-aca生产工艺7-ACA（7-氨基己酸）是一种合成药物中的重要原料，广泛应用于抗生素、激素和维生素等领域。

以下是关于7-ACA生产工艺的简要介绍。

7-ACA的生产工艺主要包括发酵法和化学合成法两种方法。

其中，发酵法是目前应用较广泛的一种方法，下面将重点介绍发酵法的生产工艺。

发酵法生产7-ACA的基本流程如下：1. 选取适宜的微生物菌种。

常用的微生物菌种包括放线菌和真菌等，如链霉菌属、芽孢杆菌属和链格孢菌属等。

2. 制备发酵种子。

将选定的菌种接种到合适的培养基中进行预培养，然后将预培养的菌种移植到大规模发酵罐中进行培养，制备发酵种子。

3. 进行大规模发酵。

将制备好的发酵种子转移到大规模发酵罐中，套用一定的发酵工艺参数，包括温度、pH、气体的流速和进料的配比等。

发酵过程中要控制好氧化还原电位，避免杂质的产生。

4. 提取和纯化。

发酵结束后，将发酵液进行提取和纯化。

一般采用浓缩、萃取、结晶、过滤和干燥等工艺步骤，获得7-ACA的初步产品。

5. 最后的纯化和精制。

利用溶剂萃取、结晶、吸附等工艺步骤对初步产品进行纯化和精制，获得高纯度的7-ACA。

发酵法生产7-ACA的优点是通过微生物的发酵作用，不仅可以合成目标化合物，还可以在发酵过程中产生辅助代谢产物，从而提高药物的产率和质量。

此外，发酵法也具有环境友好、无毒副作用等优势。

需要注意的是，7-ACA的发酵工艺受到多个因素的影响，包括微生物菌种的选择、培养基的组成和工艺参数的调节等。

因此，在实际生产中需要进行有效的工艺优化和控制，以提高产量和质量。

总结起来，7-ACA的生产工艺主要包括发酵法和化学合成法两种方法，其中发酵法是较为常用的一种方法。

该方法通过选取适宜的微生物菌种，进行发酵和提取纯化等步骤，最终获得高纯度的7-ACA产品。

发酵法具有优点如高产率、环境友好等，但在实际生产中需要进行工艺优化和控制。

发酵学第7章发酵工艺的控制2

• 微生物生长和发酵的最适宜pH可能不同。
丙酮丁醇菌生长：pH 5.5－7.0; 发酵：pH 4.3-5.3; 生长：pH 6.5-7.2 青霉素菌发酵：pH 6.2-6.8 生长： pH 6.3-6.9 链霉素菌发酵： pH 6.7-7.3
pH对发酵影响的机理 • 1.pH影响酶的活性
– 当pH值抑制菌体中某些酶的活性时，会阻碍菌体的新陈代谢
• 初级代谢的氨基酸发酵，需氧量的大小与氨基酸的合成途径密切相关。 • 根据发酵需氧要求不同可分为三类
• 第一类有谷氨酸、谷氨酰胺、精氨酸和脯氨酸等谷氨酸系氨基酸，它们在菌体呼吸充足的条件下，产量才最大，如果供氧不足，氨基酸合成就会受到强烈的抑制，大量积累乳酸和琥珀酸； • 第二类，包括异亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸和天冬氨酸，即天冬氨酸系氨基酸，供氧充足可得最高产量，但供氧受限，产量受影响并不明显； • 第三类，有亮氨酸、缬氨酸和苯丙氨酸，仅在供氧受限、细胞呼吸受抑制时，才能获得最大量的氨基酸，如果供氧充足，产物形成反而受到抑制。
对照罐发酵66小时pH达7.93，以后维持在8.0以上至115小时，菌丝浓度降低，NH2-N升高，发酵不再继续。发酵15小时左右，pH值可以从消后的6.5左右下降到5.3，调节这一段的 pH 值至 7.0 左右，以后自控 pH ，可提高发酵单位。
pH 7.0 pH 效价
t 不调pH 调pH
例：克拉维酸发酵中pH变换控制
• 2. pH值影响基质和中间代谢物的解离
– 进而影响微生物对这些成分的吸收
• 3. pH影响发酵产物的稳定性
影响产物稳定性
• β-内酰胺抗生素沙纳霉素的发酵中，pH在6.7～7.5 之间时抗生素的产量相近，高于或低于这个范围，合成受到抑制。在这个pH值范围内，沙纳霉素的稳定性未受到严重影响；但pH>7.5时，稳定性下降，半衰期缩短，发酵单位也下降。 • 青霉素在碱性条件下发酵单位低，也与青霉素的稳定性有关。

7发酵工艺控制(第4节-泡沫控制)【发酵工程】

发酵液性质随菌代谢不断变化，是泡沫消长的重要因素。
举例：霉菌发酵前期，泡沫很稳定，因发酵液黏度高和表面
张力低。随着蛋白酶、淀粉酶的增多及碳、氮源的利用，蛋白质降解，发酵液黏度降低和表面张力上升，泡沫在减少。
菌体也有稳定泡沫的升。
三、泡沫的控制
消沫装置可安装在罐内或罐外。
罐内法：可在搅拌轴上方安装消沫桨，形式多样，泡沫借旋风离心场作用被压碎，也可将少量消泡剂加到消沫转子上以增强消沫效果。
罐外法：是将泡沫引出罐外，通过喷嘴的加速作用或离心力粉碎泡沫。
离心式消泡器：
是一种离心式气液分离装置。装于排气口上，夹带液沫的气流以切线方向进入分离器中，由于离心力的作用，液滴被甩向器壁，经回流管返回发酵罐，气体则自中间管排出。
②、增加了菌群的非均一性：
由于泡沫高低的变化和处在不同生长周期的微生物随泡沫漂浮，或黏附在罐壁上，使这部分菌有时在气相环境中生长，引起菌的分化，甚至自溶，从而影响了菌群的整体效果。
③、增加了污染杂菌的机会，发酵液溅到轴封处，容易染菌。
④、大量起泡，控制不及时，会引起逃液，招致产物的流失。
举例：
土霉素发酵中用泡敌、植物油和水按(2～3)：(5～ 6)：30的比例配成乳化液，消沫效果很好，不仅节约了消沫剂和油的用量，还可在发酵全程使用。
消沫作用的持久性与本身的性能、加入量、加入时机有关。
举例：青霉素发酵中曾采用滴加玉米油的方式，防止了泡沫
用量0.03％左右，消沫能力比植物油大10倍以上。
泡敌亲水性好，在发泡介质中易铺展，消沫能力强，但其溶解度也大，消沫活性维持时间较短。在黏稠发酵液中使用效果比在稀薄发酵液中更好。
3、高级醇：
十八醇是高级醇类中常用的一种，可单独或与载体一起使用。它与冷榨猪油一起能有效控制青霉素发酵的泡沫。

发酵工艺原理知识点归纳

发酵工艺原理知识点归纳
一、发酵工艺的原理
1、微生物菌种选择
2、发酵反应条件的调整
发酵反应条件是发酵工艺的重要参数，主要包括温度、pH、氧含量、添加物等因素，控制这些因素，可以使发酵达到最佳的效果，实现最优的产品性能。

温度主要影响微生物的生长速率、活性和能量消耗，因此，需严格控制温度；pH也是影响发酵的重要因素，它影响微生物的生长率和产品的稳定性；氧含量是发酵的一个重要因素，过高的氧含量会抑制微生物的生长，而过低的氧含量会使酵母菌毒素产生，影响产品质量；添加物是改变发酵工艺中的重要因素，可以在合适的条件下添加一些营养物质，以改善微生物的生长现象，从而达到提高发酵效率的目的。

3、发酵工艺的控制
发酵工艺的控制主要包括技术参数控制和过程监控两个方面，以获得更优质的产品。

7发酵工艺控制(第3节发酵条件的影响及其控制)【发酵工程】

发酵过程中pH的变化与微生物的活动有关：
NH3在溶液中NH4+的形式存在，被利用成为R—NH3+后，在培养基内生成H+；如以N03-为氮源，H+被消耗，N03-还原为R—NH3+；如以氨基酸作为氮源，被利用后产生的H+，使pH下降。
pH改变的另一个原因是有机酸的积累，如乳酸、丙酮酸或乙酸。
pH的变化会影响各种酶活、菌对基质的利用速率和细胞的结构，从而影响菌的生长和产物的合成。
（2）温度还通过改变发酵液的物理性质间接影响产物的合成。
例如：氧的溶解度和基质的传质速率以及菌对养分的分解和吸收速率受温度影响。
（3）温度影响生物合成的方向。
例如：四环素发酵中金色链霉菌在低于30℃ 下，合成金霉素的能力较强。合成四环素的比例随温度的升高而增大，在35℃下只产生四环素。
（4）近年来发现温度对代谢有调节作用。
式中：A和Ea分别为Arrennius常数和活化能；R和T分别为通用气体常数和绝对温度。
若在半对数坐标纸上作最大比生长速率lnμm对温度T的倒数作曲线，曲线的弯曲部分的温度大于最适温度。死亡率增加。
活化能高低的意义：
微生物生长活化能Ea在50～70kJ／mol，死亡活化能Ea’为300-~380kJ／ mol。
3、 pH的控制
控制pH在合适范围应首先从基础培养基的配方考虑，然后通过加酸碱或中间补料来控制。如在基础培养基中加适量的CaCO3。
举例：青霉素发酵中PH的控制：
按菌的生理代谢需要，调节加糖速率来控制pH，比用恒速加糖，pH由酸碱控制可提高青霉素的产量25％。
有些抗生素品种，如链霉素，采用过程通NH3控制pH，既调节了pH，也补充了N源。用氨水需谨慎，过量的NH3会使微生物中毒，导致呼吸强度急速下降。故在通氨过程中监测溶氧浓度的变化可防止菌的中毒。

第七章发酵工艺控制

如：许多抗生素和色素的发酵
第二节
一、物理参数
工业发酵过程的主要控制参数
1、温度与温度有关的因素：氧在培养液中的溶解度和传递速率菌体生长速率和产物合成速率测量工具：铂电阻或热敏电阻
• 2、压力（Pa）
与压力高低有关的因素：罐压高低与氧和CO2在培养液中的溶解度有关罐压一般范围： 0.2×105～0.5×105 Pa 测量工具：隔膜法压力表或压敏电阻压力表
1、分批发酵
概念：
分批发酵：指将微生物和营养物一次性加入发酵罐中，经过培养生长，最后一次收获的培养方式，中间除了空气进入和尾气排出，没有物料交换。在分批发酵中，培养基是一次性加入，不再补充，随着微生物的生长繁殖活跃，营养物质逐渐消耗，有害代谢产物不断积累，因此其生长速度将随时间发生有规律性的变化。
2.补料分批培养的优缺点优点：与分批培养相比
① 解除底物抑制和葡萄糖的分解阻遏效应。 ② 可以避免在分批发酵中因一次投料过多造成细胞大量生长所引起的一切影响；
③ 可用作为控制细胞质量的手段，以提高发芽孢子的比例； ④ 可作为理论研究的手段，为自动控制和最优控制提供实验基础。
与连续培养相比优点
④ 衰亡期
细胞死亡率增加，明显超过新生率，进入衰亡期。多数发酵在到达衰亡期前就结束。特点：活的细胞数目以对数速率急剧下降、细胞裂解或自溶。衰亡期比其它期相对较长。
分批发酵优缺点：
•
① ② ③ ④
优点：
操作简单周期短染菌机会少产品质量易于控制
•
缺点：
① 生产能力不是很高 ② 非生产周期较长，使得发酵成本高
三、生物参数
1、菌体形态菌体形态是衡量种子质量、区分发酵阶段、控制发酵过程的代谢变化和决定发酵周期的依据之一。用显微镜观察菌体形态 2、菌体浓度概念：菌体浓度是指单位体积培养液中菌体的含量。根据菌体浓度的大小决定适合的补料量和供氧量，同时可判断目的产物的产量是否达到最大量。

发酵工艺学习题答案

发酵工艺学习题答案发酵工艺学习题答案发酵工艺学习题是发酵工艺学习过程中常见的一种学习方式，通过解答一系列问题来检验学生对发酵工艺的理解和掌握程度。

下面将给出一些常见的发酵工艺学习题及其答案，帮助读者更好地理解和应用发酵工艺。

一、简答题1. 什么是发酵工艺？答：发酵工艺是指利用微生物（如酵母菌、细菌等）在特定条件下对有机物进行代谢，产生有用产物的一种工艺。

它是一种将生物资源转化为有用产品的方法。

2. 发酵工艺有哪些应用领域？答：发酵工艺广泛应用于食品工业、酿酒工业、饲料工业、制药工业等领域。

例如，面包、酸奶、啤酒、乳酸菌制剂等都是通过发酵工艺生产的。

3. 发酵工艺的基本原理是什么？答：发酵工艺的基本原理是微生物在适宜的温度、pH值和营养条件下，通过对底物的代谢，产生有用产物。

微生物通过分解底物中的碳水化合物、蛋白质等有机物，释放出能量并产生副产物。

4. 发酵过程中的主要微生物有哪些？答：发酵过程中的主要微生物有酵母菌、乳酸菌、醋酸菌、酵母菌等。

不同的微生物对不同的底物具有特异性，因此在发酵工艺中选择适宜的微生物对产物的质量和产量有重要影响。

二、计算题1. 一批发酵液中初始糖浓度为50g/L，发酵过程中有30%的糖被消耗，求发酵结束后的糖浓度。

答：糖的消耗率为30%，即剩余糖浓度为70%，则发酵结束后的糖浓度为50g/L * 70% = 35g/L。

2. 一批发酵液中初始细菌数为1×10^6 CFU/mL，经过12小时发酵后，细菌数增至1×10^8 CFU/mL，求细菌的增长速率。

答：细菌的增长速率可以通过计算细菌数的对数增长量来获得。

初始细菌数的对数为log(1×10^6) = 6，发酵结束后细菌数的对数为lo g(1×10^8) = 8，增长速率为(8-6)/12 = 0.17 log(CFU/mL)/h。

三、综合题1. 某种酵母菌在发酵过程中产生乙醇，其产酒率为0.4g/g。

7发酵工艺学-氨基酸工艺学-谷氨酸制味精

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7发酵工艺控制(4)

装不合理，存在死角等是造成染菌的重要原因。
1、发酵罐的渗漏
冷却管的渗漏发酵罐中最容易渗漏的部件之一最易穿孔的是冷却列管的弯曲处；冷却水的压力通常大于罐压，如有微孔，冷却水会进入发酵液引起染菌。罐体的穿孔特别是罐底。每年大修时需检查钢板减薄的程度。有夹套的发酵罐检查罐壁有无渗漏。
2、管件的渗漏
有的放矢。
1、从染菌的规模来分析
（1）、大批发酵罐染菌发酵罐都出现染菌而且染的是同一种菌，一般是由空气过滤器失效造成的。对空气系统必须定期检查。（2）、部分发酵罐(或罐组)染菌
发酵前期可能是种子带菌
中后期可能是中间补料系统或油管路发生问题
（3）、个别发酵罐连续染菌和偶然染菌大多由设备问题造成.(如阀门的渗漏或罐体腐蚀磨损，特别是冷却管的穿孔等。) 个别发酵罐的偶然染菌原因比较复杂。
工业发酵研究和开发的主要目标之一：建立一种能达到高产低成本的可行过程。达到此目标的重要工艺手段有：菌种的改良、培养基的改进和补料等生产条件的优化等。生物过程的控制不仅要从生物学上还要从工程的观点考虑。由于过程的多样性，生物技术工厂的控制是一复杂的问题。
常用发酵仪器的最方便的分类为：就地使用的探头；其他在线仪器、气体分析；
⑤、消泡剂有时影响发酵或给提炼带来麻烦。

发酵液理化性质对形成的泡沫起决定作用：发酵液中细胞、蛋白质原料具有稳定泡沫的作用。多数起泡剂是表面活性物质。蛋白质分子中除分子引力外，在羧基和氨基之间还有引力，因而形成的液膜比较牢固，泡沫比较稳定。发酵液的温度、pH、浓度以及泡沫表面积对泡沫的稳定性也有一定作用。
空气、蒸汽、水、物料、排气、排污等管及其相应的管件和阀门。
管道的连接方式、安装方法及选用的阀门形式对防止污染有很大的关系。与发酵有关的管路不能同一般化工厂的化工管路完全一样，而有其特殊要求。

《发酵工艺原理》课件

详细描述
发酵是通过微生物或酶的代谢活动，将有机物质转化为更简单的化合物或能量的生物化学过程。在发酵过程中，微生物或酶可以将底物转化为有用的产品，如酒精、乳酸、醋酸等。根据产物的不同，发酵可以分为多种类型，如酒精发酵、乳酸发酵、醋酸发酵等。
发酵技术的发展历程
总结词
发酵技术的发展经历了漫长的历程，从古代酿酒到现代工业发酵，技术的不断改进和创新推动了发酵工业的快速发展。
04 发酵工艺流程与设的基本流程，包括原料准备、菌种制备、发酵过
程、产物提取等阶段。
发酵工艺分类
02
根据发酵原料、菌种和产物不同，对发酵工艺进行分类，如酒
精发酵、乳酸发酵等。
发酵工艺应用
03
介绍发酵工艺在食品、医药、化工等领域的应用，以及其发展
前景。
详细描述
发酵技术的发展历程可以追溯到古代酿酒技术，人们通过控制微生物的生长和代谢，将粮食转化为酒精。随着科技的不断进步，现代工业发酵技术得到了迅速发展，人们开始利用微生物或酶进行大规模的工业化生产，如氨基酸、抗生素、酶制剂等。技术的不断
改进和创新使得发酵工业的生产效率和质量得到了显著提高。
发酵工业的应用领域
要点一
总结词
发酵工业的应用领域非常广泛，涉及到食品、医药、农业、环保等多个领域。
要点二
详细描述
发酵工业的应用领域非常广泛，其中最常见的是食品工业中的应用，如面包、啤酒、酸奶等产品的生产。此外，发酵技术还在医药领域中发挥着重要作用，如抗生素、疫苗、生长因子等的生产。在农业领域中，发酵技术可以用于生产植物生长调节剂、杀虫剂等。此外，在环保领域中，发酵技术可以用于废水的处理和有机废物的资源化利用。
提取方法
发酵产物可以通过不同的提取方法进行分离，如沉淀法、离心法、萃取法等。这些方法的选择取决于产物的性质和所需的纯度。

发酵工艺第7章发酵动力学

[g细胞干重/mol ATP]
不同的微生物、不同的培养基、采用不同的培养条件，在
不同的生长速率下，所获得的生长得率是不同的。即使同一
种微生物，在同一培养基和同一培养条件下，不同的培养阶
段生长得率也不相同。
一些微生物在基础培养基中通气培养时的生长得率
微生物
基质
Y X/S
Aerobacter aerogenes （产气杆菌）
◆ 能对源于总像消氮耗源速、率无机=用盐于及生维长生的素能等源可消作耗为速菌率体+组用成于成维分持而代不谢能的作能为源能消源耗的速营率养物，菌体得率YX/S基本上恒定，前式能很好地适用。 ◆ 当底物既是能源又是碳源时，就必须考虑维持代谢。 ◆ 对于能源的消耗速率的物料衡算为：
Y Xº/S 为一定时间内生成菌体的干质量与完全消耗于菌体
比底物消耗速率Qs —— 相对单位质量干菌体单位时间
内的底物消耗量。
Qs = rs / X
rs=vs
根据前两式得：
Qs = / Y X/s
若可用Monod方程表示，得
Qs
max
YX / s
S Ks S
Qsmax
S Ks S
Qs—比底物消耗速率，Qsmax—— 最大比底物消耗速率
包含维持代谢的底物消耗速率模型
生成与量菌。体rp生(长g速/L率·h和) 底物消耗速率相同，代谢产物的生
成速率也有两种不同的表示方式：比代谢产物生成速率—— 相对于单位质量干菌体在单位时间
内的代谢产物生成量。 Qp (g/g·h)
Qp = rp / X
rp与菌体浓度X有关，是反应器设计时的一个重要参数
细胞包含的遗传信息越复杂，细胞越大，即越是高等生物，越小。

发酵工艺的具体流程

发酵工艺的具体流程
发酵工艺的具体流程包括以下步骤：
1. 菌种的选育。

2. 培养基的制备和灭菌。

3. 扩大培养和接种：将活化后的微生物接入消毒过的发酵基质中，控制适当的温度、湿度和氧气供给，促进微生物的繁殖和生长。

4. 发酵过程：根据不同微生物的要求和所需产物的特性，控制发酵过程中的温度。

有些微生物需要较低的温度，如乳酸菌；而有些微生物则需要较高的温度，如酵母菌。

5. 分离提纯。

请注意，发酵工艺的具体流程可能会因发酵原料、目的、微生物种类等因素的不同而有所差异。

如需更多信息，建议阅读相关文献或请教专业人士。

7分批发酵和补料分批技术

一点重要的常识
分批发酵是指生物反应器的间歇操作, 在发酵过程中,除了不断进行通气(好氧发酵)和为调节发酵液的pH而加入酸碱溶液外, 与外界没有其它物料交换。这种培养方式操作简单, 是一种最为广泛使用的方式。分批发酵的主要特征是所有工艺变量都随时间而变化。主要的工艺变量是各种物质的浓度及其变化速率。(见下表)
(8.17) 式中tT、tL和tD 指转移、停滞和搁置（如对培养基分批转料及消毒）的时间，X0和 Xt是细胞最初和最终浓度。因此，总生产率P可以用方程式（8.18）来表示： (8.18) 从这个方程式可以测定过程变化对总的生产率的影响。种子量较大时，X0增大，过程缩短。转移或搁置时间减少，同样也缩短周期，如应用一种促进生长的种子培养物可以消除停滞期。倘若发酵周期较短（如：18-48h),像面包酵母和谷氨酸生产，转移时间对总的生产率来讲显得很重要。另一方面，对于长发酵周期来说（例如150200h),如在抗生素生产中，几小时的差别没有很大意义。
1.培养基配方的最优化
微生物生长需要许多营养物质，这些营养物质共同影响着菌体生长和代谢产物的生成。微生物的培养基配方一般是先参考以往的报道或根据经验确定的。有必要研究所用培养基的各组分含量是否必要或者是否充分利用了。在分批培养中，所有的培养基组分一次投入，不在中途调节和控制其浓度，因而底物浓度一直下降，变化幅度很大。无论rx、rs、rp等速率参数在反应中与底物浓度有怎样的对应关系，仅根据化学计量关系确定营养物的初始浓度，也是比较合理的。即预先设定Xst为最大菌体浓度，则可得底物Si的初始浓度为： (8.12) 无机离子或生长因子等一旦被细胞吸收，在细胞内保持原化学状态，且含量恒定不变。这类营养物质称为储存性底物。可根据这些物质在菌体内的实际含量，用类似于式（8.12）的方法确定其需要量。代谢产物的产量与培养基配方之间的关系很复杂，不能用解析函数形式表示时，可采用实验设计法确定最优初始浓度。实验设计法的详细介绍可参阅有关专著。

7发酵工艺实例介绍

第六章发酵工艺实例介绍IntroductionHistory of amino acids production:The story of started in 1908Isolated glutamic acid, delicious tasteScreen for amino-acid-excreting microorganisms:Corynebacteriumglutamicum, In 1957.Monosodium glutamate (MSG):A flavor-enhancing compound氨基酸的生产方法：1.抽提法：最早采用的生产法，用酸水解蛋白质，然后从中提取氨基酸。

得到的是各种氨基酸的混合物。

碱性或酸性氨基酸容易些，胱氨酸，半胱氨酸，酪氨酸仍用此法生产。

2.发酵法：目前最常用的方法。

成本低，原料来源丰富。

包括直接发酵法(利用微生物直接由粮食原料生产氨基酸)和添加前体物质发酵法（以氨基酸中间产物为原料，用微生物转化为相应的氨基酸，可避免氨基酸生物合成途径中的反馈抑制作用）。

3.酶法：用微生物细胞抽提出的酶类来制造氨基酸，若采用固定化酶或固定化菌体，优点则更明显。

4.化学合成法：蛋氨酸，甘氨酸得到的DL-氨基酸，若需要L-型的，则进行化学异构体的拆分。

L-苯丙氨酸（阿斯巴甜）人体八种必需氨基酸：苏缬亮异亮色苯蛋赖氨基酸工业历史：氨基酸工业起源于日本，1908年日本人发现海藻昆布的鲜味来自其汁液所含的谷氨酸。

根据这个发现，次年味之素公司开始工业化生产谷氨酸钠。

当时谷氨酸的生产是通过水解面筋或大豆蛋白获得的。

半个世纪以后，1957年，日本科学家发现培养某些微生物（如谷氨酸棒杆菌）会产生氨基酸的积累，并采用微生物发酵法生产谷氨酸获成功。

这项成果被誉为现代发酵工业的重大创举，使发酵工业进入了代谢调控阶段。

谷氨酸是第一种应用发酵法进行工业化生产的氨基酸，也是目前产量最高的氨基酸。

6.2发酵过程工艺控制目的和方法(1)

7.2.1 发酵过程工艺控制的目的

有一个好的菌种以后要有一个配合菌种生长的最佳条件，种生长的最佳条件，使菌种的潜能发挥出来目标是得到最大的比生产速率和最大的生产率
7.2.1 发酵过程工艺控制的目的
发挥菌种的最大生产潜力考虑之点菌种本身的代谢特点生长速率、生长速率、呼吸强度、营养要求（酶系统）、）、代谢速率强度、营养要求（酶系统）、代谢速率温度、pH、菌代谢与环境的相关性温度、pH、渗透压、离子强度、溶氧浓度、透压、离子强度、溶氧浓度、剪切力等
7.2 发酵过程工艺控制的目的和方法
7.2 发酵过程工艺控制的目的和方法
发酵过程控制是发酵的重要部分控制难点：控制难点：过程的不确定性和参数的非线性同样的菌种，同样的培养基在不同工厂，不同样的菌种，同样的培养基在不同工厂，同批次会得到不同的结果，同批次会得到不同的结果，可见发酵过程的影响因素是复杂的。影响因素是复杂的。比如设备的差别、水的差别、比如设备的差别、水的差别、培养基灭菌的差别，菌种保藏时间的长短，差别，菌种保藏时间的长短，发酵过程的细微差别都会引起微生物代谢的不同。微差别都会引起微生物代谢的不同。了解和掌握分析发酵过程的一般方法对于控制代谢是十分必要的。是十分必要的。
7.2.1 发酵过程工艺控制的目的
发酵过程受到多因素又相互交叉的影响如菌本身的遗传特性、物质运输、能量平衡、菌本身的遗传特性、物质运输、能量平衡、工程因素、环境因素等等。因此发酵过程的控制程因素、环境因素等等。具有不确定性和复杂性
7.2.2 发酵过程研究的方法和层次
1、研究方法单因子实验：对实验中要考察的因子逐个进行试验，单因子实验：对实验中要考察的因子逐个进行试验，寻找每个因子的最佳条件。寻找每个因子的最佳条件。一般用摇瓶做实验优点:一次可以进行多种条件的实验，优点:一次可以进行多种条件的实验，可以在较快时间内得到的结果。间内得到的结果。缺点:如果考察的条件多，缺点:如果考察的条件多，实验时间会比较长各因子之间可能会产生交互作用，各因子之间可能会产生交互作用，影响的结果准确性

发酵工艺流程

发酵工艺标准操作流程 (SOP)一生产前准备每次生产前按品种配方将所需原料称重准备齐全，并确认生产原料库存量，保证原料库存量足够下次生产所需。

二生产前检查1检查蒸汽、压缩空气、冷却水进出的管路是否畅通，所有阀门是否良好,并关闭所有阀门。

2检查电路、控制柜、开关的状态，确保控制柜运行正常.3检查空压机油表油表及轴承、三角带、气缸等是否正常,确保空压机运行正常。

4检查发酵罐搅拌减速机的油量及密封轴降温水是否正常。

三总过滤器灭菌当蒸汽总管路上的压力为0.2-0。

25MPa时,打开总过滤器进气阀输入蒸汽，同时打开出气阀的跑分阀、排气阀、排污阀，当三个阀均排出蒸汽时，调整进气阀、排污阀，稳定总过滤器压力0。

15—0。

2MPa,此时打开压力表下跑分，计时灭菌2—2。

5小时.灭菌结束后启动空压机，当空气输入管道压力大于总过滤器压力时,关闭蒸汽阀，打开空气阀,将空气出入总过滤器，然后调整进气阀与排污阀,稳定总过滤器压力在0.15—0。

2MPa,保持通气在15-20小时,当出气阀跑分和排污阀放出的空气为干燥空气时,完成灭菌.四分过滤器灭菌1当蒸汽管路压力为0.2-0。

25MPa时,打开蒸汽过滤器的进气阀和排污阀，当蒸汽管路中无蒸汽凝结液后，再将蒸汽输入空气管路，然后打开分过滤器的进气阀、排污阀及出气阀上的跑分，当所有阀门均有蒸汽排出后，调整进气与排污阀,是压力稳定在0.11—0.15MPa,计时灭菌30—35分钟.灭菌结束后,关闭蒸汽过滤器进出气阀、排污阀，并立即将空气输入预过滤器,使空气通过预过滤器进入到分过滤器,再调整分过滤器排污阀使压力稳定在0。

11-0.15MPa，备用。

五发酵罐空消(可与分过滤器灭菌同时进行)空消前先将发酵罐去垢洗净,添加少量清水，然后密封进料口，将排气阀打开少许，同事将蒸汽引入盘管(或夹套)进行预热,待罐温升到80℃时（种子罐40℃即可),关闭盘管(或夹套)进气阀，再从出料口、进气口、取样口三路输入蒸汽,（蒸汽管路压力不低于0。

发酵工艺控制二氧化碳控制

降低浓度 CO2促进产物合成：提高浓度。调节罐压、通气量和搅拌速度；补料。（青霉素：补糖，增加CO2 产生，降低PH。）
大小；设备规模大发酵罐中CO2的分压是液体深度的函数，10 m深的发酵罐在
0.101 MPa气压下操作，底部CO2分压是顶部CO2分压的2倍。如不提高搅拌转数，CO2就不易排出，在罐底形成碳酸，进而影响菌体的呼吸和产物的合成。
二、 CO2浓度的控制
2、二氧化碳浓度的控制方法： CO2浓度控制应随它对发酵的影响而定。CO2抑制产物合成：
7. 发酵工艺及控制
7.3.7 CO2的影响及其控制
一、 CO2的2效应：在发酵生产中不同微生物或某一生长阶段对二氧化碳有
着特殊的要求（促进或必须）；如： CO2是大肠杆菌和链孢霉变株的生长因子，有时需达到30%才能生长。通常对菌体生长有抑制作用。排气中高于4％时，糖代谢和呼吸速率下降。例如，发酵液中CO2的浓度达到1.6×10-1mol，就会严重抑制酵母的生长；当进气口CO2的含量占混合气体的80%时，酵母活力与对照相比降低20%。
一、 CO2的影响
3.影响机理： CO2作用膜脂质核心部位，改变膜流动性及表面电荷密度，影响膜
运输效率，导致细胞生长受限制，形态改变；（HCO3- 影响细胞膜的膜蛋白）与其他物质反应，与生长必需金属离子形成碳酸盐沉淀，引起溶解氧下降等，影响菌体生长和产物合成。
二、 CO2浓度的控制
1、发酵液中CO2浓度的影响因素：细胞呼吸强度；发酵液流变学特性；通气搅拌程度；罐压
一、 CO2的影响
2、对产物：对发酵促进。如牛链球菌发酵生产多糖，最重要的发酵条件是提供
的空气中要含5%的CO2 CO2对某些发酵产生抑制作用。如：氨基糖苷类抗生素紫苏霉素生产：通以1％CO2，微生物对基

发酵工艺技术

发酵工艺技术发酵工艺技术是一种利用微生物在特定条件下进行代谢产物变化的工艺。

它是一种古老而又广泛应用的生物技术，被广泛用于食品、饲料、药物、化妆品等行业。

发酵工艺技术的基本原理是利用微生物的代谢能力和酶的作用，将一种或多种原料转化为所需要的产物。

这个过程中，微生物在合适的温度、pH值和氧气条件下进行生长，并通过代谢产物酶的作用将原料转化为目标产物。

发酵工艺技术的核心就是通过优选菌种、调控发酵条件、控制发酵过程的氧气供应和温度来实现高效率的目标产物产量。

发酵工艺技术的应用非常广泛。

在食品工业中，通过发酵工艺技术可以制备出各种美食，比如面包、酸奶、啤酒等。

在饲料工业中，通过发酵工艺技术可以提高饲料的口感和营养价值。

在药物工业中，通过发酵工艺技术可以生产抗生素、维生素、酶等药物。

在化妆品工业中，通过发酵工艺技术可以生产出很多高效的护肤品。

发酵工艺技术的成功关键在于选择合适的微生物和发酵条件。

优选菌种是发酵工艺技术的基础，不同的菌种会对产物的合成速度和产物的质量产生重要影响。

选择适宜的发酵条件也非常重要，比如调控温度、pH值和氧气供应等。

这些条件的变化会直接影响到微生物的生长速度和产物的合成效率。

发酵工艺技术的发展还受制于仪器设备和前期处理的技术。

现代发酵工艺技术需要使用先进的发酵设备来保持恒定的发酵条件，并且需要进行前期的处理工艺来提高原料的可利用性。

比如在食品工业中，面粉需要经过发酵前的处理才能被微生物更好地利用。

综上所述，发酵工艺技术是一门重要的生物技术。

它通过合理的微生物选择和控制发酵条件来实现对原料的高效利用和产物的高产。

发酵工艺技术在食品、饲料、药物、化妆品等行业的应用非常广泛，对于改善产品质量和开发新产品有着重要的作用。

然而，发酵工艺技术的发展还需要依靠仪器设备和前期处理的技术的支持，以保证整个工艺的成熟和可行性。

未来，随着科学技术的不断进步，发酵工艺技术的应用前景将会越来越广阔。

发酵工艺原理

发酵工艺原理发酵工艺是一种利用微生物或酶在适宜条件下进行生物转化的技术。

它在食品加工、酿酒、制药等领域有着广泛的应用。

发酵工艺的原理包括微生物的生长、代谢过程以及发酵过程中的环境条件等多个方面。

下面将详细介绍发酵工艺的原理。

首先，发酵工艺的原理之一是微生物的生长和代谢过程。

微生物在适宜的温度、pH值、营养物质等条件下，可以进行生长和代谢活动。

在生长过程中，微生物会吸收外界的营养物质，并释放代谢产物。

这些代谢产物包括酒精、有机酸、气体等，它们在发酵过程中起着重要的作用。

其次，发酵工艺的原理还涉及到发酵过程中的环境条件。

温度、pH值、氧气、营养物质等因素都会影响微生物的生长和代谢活动。

不同的微生物对环境条件有着不同的要求，因此在实际的发酵过程中需要根据具体的微生物种类和发酵产品的要求来控制这些环境条件。

另外，发酵工艺的原理还包括了酶的作用。

酶是生物体内的一种催化剂，可以加速生物化学反应的进行。

在发酵过程中，酶可以促进底物的转化，提高反应速率，从而加快发酵过程。

总的来说，发酵工艺的原理是一个复杂的系统工程，涉及到微生物学、生物化学、工程学等多个学科的知识。

只有深入理解发酵工艺的原理，才能更好地控制发酵过程，提高产品的质量和产量。

在实际的生产中，发酵工艺的原理需要与现代科学技术相结合，通过对微生物的筛选改良、发酵工艺的优化设计等手段，不断提高发酵产品的质量和经济效益。

同时，还需要加强对发酵工艺原理的研究，探索新的发酵工艺，为相关产业的发展做出更大的贡献。

综上所述，发酵工艺的原理涉及到微生物的生长和代谢过程、发酵过程中的环境条件以及酶的作用等多个方面。

只有深入理解和掌握发酵工艺的原理，才能更好地应用于实际生产中，为相关产业的发展和进步提供有力支持。

7第七章-微生物发酵及工艺

当生长速率下降到零时，便进入生长稳定期（静止期）。由于这一时期菌体代谢十分活跃，有许多次级代谢物在此期合成。因此也被称为生产期或分化期。
在分批培养过程中根据产物生成是否与菌体生长同步的关系，将微生物产物形成动力学分为与生长有联系的和与生长无联系的类型。
化学工程和计算机应用的发展为发酵工艺控制打下另一方面的基础，
研究发酵动力学，找出适于描述和真正能反映系统的生化反应过程的数学模型，通过现代化的试验与计算手段，相信不久定能为发酵的优化控制开创一个新的局面。
第一节发酵的基本概念、基本类型和发酵方式
A.发酵基本概念
B.发酵的基本类型
C.发酵方式一、分批培养二、补料分批培养（半连续培养）三、连续培养
发酵的一般流程
培养基配制
种子扩大培养
空气除菌发酵设备
培养基灭菌
发酵生产
下游处理
发酵工艺控制引言部分
微生物发酵的生产水平取决于生产菌种本身的性能，和合适的环境条件、才能使它的生产能力充分表达出来。我们通过各种研究方法了解有关生产菌种对环境条件的要求，了解生产菌在合成产物过程中的代谢调控机制以及可能的代谢途径，为设计合理的生产工艺提供理论基础。
而产物的形成很少或全无;在第二时期，产物以高速度形成，生长也可能出现第二个高峰:碳源利用在这两个时期都很高。因此，这一类型其产物形成及菌体生长一般是分开的，从生长源来看，这一类型发酵产物不是碳源的直接氧化，而是菌体代谢的主流产物，所以一般产量较高。也可以分为如下两类: ①产物的形成是经过连锁反应的过程，如丙酮丁醇、丙酸等发酵。 ②产物的形成不经过中间产物的积累，如延胡索酸、谷氨酸等。其菌体生长与产物积累分在两个明显的时期，如柠檬酸。