发酵条件及过程控制
第二节_发酵过程影响因素及过程控制
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2.固体发酵
当发酵温度不足时可通入蒸汽保温或水浴保温， 也可用堆积的办法保温，一般采用通入蒸汽保 温较为简单 当发酵温度过高时，采用风机连续通风，可达 到冷却降温的目的
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（二）pH对发酵的影响及其控制
1. 发酵对pH的影响 2. pH值对发酵过程的影响 3. 最适pH的选择 4. 发酵过程中pH的调节与控制
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根据和氧的关系分为： 专性好氧微生物 好氧微生物 （必需有氧） 微好氧微生物 兼性好氧微生物 耐氧微生物 厌氧微生物
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（可有可无）
（不需） 严格厌氧微生物
温度太低：使原生质膜处于凝固状态，不能正常进行营养物质的 运输或形成质子梯度。 温度太高：蛋白质、核酸和细胞的其他组成发生不可逆的变形作 用。
微生物对低温的适应性又比高温强，在低温往往停 止生长发育，而在高温下易死亡。
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小结：
1.嗜冷微生物能够在低温条件下生长的原因是：其所含 的酶在低温能有效地催化生化反应；在低温下主动运输 仍能正常进行，有效的吸收必须的营养物质，是其原生 质膜中含有较多的不饱和脂肪酸，在低温下仍可维持膜 的流动性。 2.嗜高温微生物在高温条件下生长的原因是：其酶和其 他蛋白质在高温时更稳定；其蛋白质合成机构和细胞 质膜（富含饱和脂肪酸等）等结构成分是热稳定。
第三，PH的改变往往引起某些酶的激活或抑制，使生物合成途 径发生改变，代谢产物发生变化。
二、pH对发酵的影响
1、实例
例
pH对林可霉素发酵的影响
林可霉素发酵开始，葡萄糖转化为有机酸类中间产物，发
发酵工程发酵过程控制
发酵工程发酵过程控制1. 引言发酵工程是利用微生物的生理代谢过程来生产有机化合物的一种工程技术。
而发酵过程控制则是在发酵工程中对发酵过程进行调控和监控，以确保发酵过程能够稳定进行，并获得高产率和良好的产品质量。
发酵过程控制通过对微生物与培养基、发酵设备和操作条件等方面进行控制，研究微生物的生长规律和代谢产物的生成规律，实现对发酵过程的调控，以实现最佳的发酵效果。
本文将介绍发酵工程发酵过程控制的主要内容和方法。
2. 发酵过程控制的目标发酵过程控制的主要目标是实现以下几个方面的调控：1.生物量的控制：调控微生物的生长速率和生物量，使其在适宜的培养基和环境条件下获得最佳生长，提高产酶或产物的产量；2.代谢产物的控制：调控微生物代谢过程中的关键反应步骤，实现选择性产物的生成，并提高产量；3.溶氧的控制：调控发酵过程中的溶氧浓度，提高氧传递效率，防止氧的限制性产物的堆积；4.pH的控制：调控发酵过程中的pH值，维持合适的酸碱环境，促进微生物的生长和代谢；5.温度的控制：调控发酵过程中的温度，提供适宜的环境条件，促进微生物的生长和代谢。
3. 发酵过程控制的方法发酵过程控制主要采用以下几种方法：3.1 反馈控制反馈控制是一种基于对发酵过程变量的测量和反馈，通过调节控制器输出量，实现对发酵过程的调控。
常见的反馈控制方法包括：•温度控制：通过测量发酵容器内的温度，控制加热或降温设备的输出，以维持适宜的温度；•pH控制：通过测量发酵液的pH值，控制酸碱调节器的输出，以维持适宜的酸碱环境；•溶氧控制：通过测量发酵液中的溶氧浓度，控制气体供应设备的输出，以维持适宜的溶氧浓度。
3.2 前馈控制前馈控制是一种基于对发酵过程中外部输入变量的预测，通过调节控制器输出量，实现对发酵过程的调控。
常见的前馈控制方法包括：•溶氧前馈控制：根据发酵微生物对溶氧需求的特性，通过对气体供应设备输出的调节，提前调整溶氧浓度，以满足微生物的需求；•pH前馈控制：根据发酵产物对酸碱环境的敏感性，通过对酸碱调节器输出的调节，提前调整pH值，以维持合适的酸碱环境。
做泡菜发酵过程中控制杂菌的方法
做泡菜发酵过程中控制杂菌的方法
在泡菜发酵过程中，控制杂菌的方法主要有以下几个方面：
1. 发酵条件控制：利用无氧发酵和酸性环境抑制杂菌繁殖。
无氧环境可以抑制好氧菌，而乳酸菌发酵、酒精发酵形成的酸性环境可以抑制杂菌繁殖。
2. 食材选择：选择幼嫩、不新鲜的蔬菜，因为它们所含亚硝酸盐比较重。
腌制泡菜得蔬菜不要久放，不能堆积，加工前经过水洗、晾干，可以把绝大部分亚硝酸盐分解掉。
3. 容器消毒：装泡菜的容器彻底消毒，消灭细菌，减少有害生物和杂菌的污染。
4. 盐量控制：泡菜使用的盐水太少会使亚硝酸盐含量增多，盐量保持在15%左右，大部分腐败细菌不会滋生，产生的亚硝酸盐就少。
5. 温度控制：温度控制在20度适中，有利于乳酸菌发酵。
6. 避免搅动：泡菜过程中不要经常打开盖子搅动，乳酸菌只有在没有氧气的情况下才会正常繁衍，有效抑制有害细菌的生成。
如卤水表面长霉，不要轻易搅动打捞，以免杂菌下沉，污染泡菜导致腐烂。
这些方法仅供参考，可根据具体情况进行调整。
另外请注意，自制泡菜时一定要注意卫生和安全。
发酵工艺过程及控制介绍
发酵工艺过程及控制介绍1. 引言发酵是一种常见的生物过程，广泛应用于食品、饮料、药品等行业。
掌握发酵工艺的相关知识和控制方法对于提高产品品质、减少生产成本具有重要意义。
本文将介绍发酵工艺的基本过程和常见的控制方法，希望能为读者提供一些有用的信息。
2. 发酵工艺的基本过程发酵工艺是利用微生物在一定条件下进行生物代谢产生有用产物的过程。
其基本过程可以分为以下几个阶段：2.1 发酵前处理发酵前处理包括原料准备、消毒灭菌和接种等步骤。
原料准备是根据产品的不同需求选择合适的原料，并进行加工处理，如研磨、过滤等。
消毒灭菌是为了杀死微生物，防止杂菌污染。
接种是将合适的微生物菌种引入到发酵系统中，以促进发酵的进行。
2.2 发酵主过程发酵主过程是指微生物在适宜的环境条件下，利用碳源、氮源和能源进行代谢活动。
这个阶段主要包括菌种适应期、生长期和产物积累期。
在菌种适应期，微生物适应新的环境条件，准备进入生长期。
在生长期，微生物通过吸收和利用外部营养物质，进行生物合成和生长增殖。
在产物积累期，微生物代谢产物开始积累，并趋于稳定。
2.3 发酵后处理发酵后处理主要包括产物分离、精制、贮存等步骤。
产物分离是将发酵液中的固体和液体分离开来，常用的分离方法包括离心、膜分离等。
精制是对分离得到的产物进行纯化和提纯，以满足产品的要求。
贮存是将产物储存起来，以便日后销售和使用。
3. 发酵工艺的控制方法为了保证发酵工艺的顺利进行和产物的高质量，需要采用一些控制方法。
以下是常见的发酵工艺控制方法的介绍：3.1 温度控制温度是影响微生物生长和代谢的重要因素之一。
合适的温度可以提高微生物代谢活性，促进产物的积累。
过高或过低的温度都会对发酵产物的质量和产量产生不良影响。
因此，在发酵过程中，需要对发酵系统进行温度控制，保持适宜的温度范围。
3.2 pH控制pH是微生物生长和代谢的另一个重要因素。
微生物对不同pH值的适应能力有所不同，因此，在发酵过程中，需要控制发酵液的pH值，使其保持在适宜的范围内。
课用第五章_发酵条件及过程控制
◊ 微生物的酶的组成和特性也受到温度的控制
例如：用米曲霉制曲时，温度控制在低限，有利于蛋白酶 的合成，α-淀粉酶的活性受到抑制。
2、影响发酵温度的因素
• 发酵热：指的是发酵过程中释放出来的净热量，以J/(m3· h) 为单位表示。 • 发酵热的通式可表示为： Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发±Q辐射 （1）生物热（Q生物）：指微生物在生长繁殖中，培养基质 中的碳水化合物、脂肪和蛋白质被氧化分解为二氧化碳、 水和其他物质时释放出的热。这些释放出来的能量一部分 用于合成和代谢活动，另一部分用于合成代谢产物，其余 部分则以热的形式散失。
☺基础培养基中采用适量的浓度给予控制，以保证菌 体的正常生长所需；
代谢缓慢：补加磷酸盐。举例：在四环素发酵中,间歇,微量 添加磷酸二氢钾,有利于提高四环素的产量。
（四）菌体浓度的影响及控制
1、菌体浓度（cell concentration）指单位体积中菌体
的含量，是发酵工业中的一个重要参数。它不仅代 表菌体细胞的多少，而且反应菌体细胞生理特性不 完全相同的分化阶段。在发酵动力学研究中，常采 用菌体浓度来计算菌体的比生长速率和产物的比生 产速率等动力学参数及相互关系。
► 发酵热的计算：
（5）发酵热（Q发酵）
①通过测量一定时间内冷却水的流量和冷却水进出口温度来计算： Q发酵=qvc（t2-t1）/V
式中，qv——冷却水的体积流量，L/h；
c——水的比热容，kJ/(kg•℃)； t2，t1——进、出冷却水的温度；
V——发酵液体积，m3。
②通过罐温度的自动控制，先使罐温达到恒定，再关闭自动装置，测 量温度随时间上升的速率，按下式求出发酵热： Q发酵=（M1c1+M2c2）u
式中，M1——发酵液的质量，kg；
发酵工艺的过程控制
发酵工艺的过程控制引言发酵工艺是一种将有机物质通过微生物的作用转化为需要的产物的过程。
在发酵过程中，微生物通过吸收养分、产生代谢产物和释放能量，完成了物质的转化。
为了保证发酵过程的高效和稳定，控制发酵过程至关重要。
本文将介绍发酵工艺的过程控制，包括控制参数和控制策略。
1. 发酵过程的控制参数发酵过程的控制参数是指影响发酵过程的参数，包括温度、pH值、溶氧量、搅拌速度、发酵菌种等等。
这些控制参数对于发酵过程的高效和稳定起到了重要的作用。
1.温度：发酵过程中适宜的温度可以促进微生物的生长和代谢活动。
不同的发酵过程需要不同的温度，一般在微生物的最适生长温度附近，通常在25-42摄氏度之间。
2.pH值：发酵过程中的pH值对微生物的生长和代谢活动有重要影响。
不同的微生物对于pH值的需求不同，一般在微生物最适生长pH值的附近维持。
3.溶氧量：溶氧量是指发酵液中的氧气饱和度。
微生物在发酵过程中需要氧气进行呼吸和代谢活动。
合适的溶氧量可以提高发酵效率和产物质量。
4.搅拌速度：搅拌速度对于发酵液中的微生物的分散性和氧气气液传递有着重要影响。
适当的搅拌速度可以保证发酵液中的微生物充分接触营养物质和氧气。
5.发酵菌种：选择适宜的发酵菌种对于发酵过程的控制至关重要。
合适的发酵菌种应具备高发酵活力、产物合成能力和抗污染能力。
2. 发酵过程的控制策略为了实现对发酵过程的有效控制，需要采取相应的控制策略。
以下是几种常见的发酵过程控制策略。
1.反馈控制：反馈控制是根据实时的监测数据对发酵过程进行调节。
通过监测发酵过程中的温度、pH值、溶氧量等参数，将实际参数与设定值进行比较，根据误差进行反馈调整，以维持发酵过程的稳定性。
2.前馈控制：前馈控制是根据预期的发酵过程需求提前对控制参数进行调整。
通过事先设定好的控制策略，根据发酵过程中的状态进行预测和计算，提前对控制参数进行调整，以达到预期的控制效果。
3.比例积分控制：比例积分控制是通过调整控制器的比例参数和积分参数来改变控制器的工作方式。
发酵操作规程
发酵操作规程一、引言发酵是一种生物技术，用于转化有机物质为有用产物。
在食品加工、酿酒、酸奶等行业中，发酵是一个重要的步骤。
为了确保发酵的效果和安全性，需要遵循一些操作规程。
本文将介绍发酵操作规程，包括发酵前的准备工作、发酵过程中的控制和监测，以及发酵后的处理措施。
二、发酵前的准备工作1. 确定发酵的目标和产物：在开始发酵前，需要明确发酵的目的和预期产物，以便进行后续的操作和监测。
2. 选择发酵菌种：不同的产物需要不同的发酵菌种，根据目标产物的要求选择合适的菌种，并进行培养和增殖。
3. 准备发酵基质：- 根据菌种的生长需要，选择合适的基质，如麦芽、淀粉等。
- 对基质进行适当的处理，如研磨、消毒等，以保证基质的质量和卫生。
- 按照配方准确称量和混合基质的组分。
4. 准备发酵容器：- 选择合适的发酵容器，如发酵罐、培养皿等，并进行清洗和消毒。
- 确保容器的密封性和通气性，以便控制发酵过程中的气体交换。
5. 准备发酵环境：- 根据菌种的需求，调节适宜的温度、湿度和酸碱度等环境条件。
- 保持发酵环境的清洁和卫生，以防止有害微生物的污染。
三、发酵过程的控制和监测1. 控制发酵条件：- 在发酵过程中，根据菌种的需求，控制恰当的温度、湿度和pH值等条件，以促进菌种的生长和代谢。
- 定期检查和调整发酵环境，确保环境条件的稳定性。
2. 监测发酵进程：- 定期取样并测量关键参数，如菌种数量、产物浓度、酸碱度等，以了解发酵进程的变化。
- 根据监测结果，及时调整操作参数，以确保发酵的顺利进行。
3. 防止污染：- 严格控制发酵容器和设备的卫生状况，定期清洗和消毒。
- 在操作过程中，避免外界的污染，如杂菌、灰尘等。
- 采取适当的防护措施，如穿戴干净的工作服、戴口罩等，以防止人员对发酵过程的污染。
四、发酵后的处理措施1. 停止发酵：- 在达到预期产物或发酵结束的时候，停止提供发酵菌种所需要的营养物质和环境条件。
- 停止搅拌或通气等操作，以防止污染和产物的破坏。
发酵工程第六章 发酵条件及过程控制
3、菌体浓度对产物的影响
♦ 在适当的比生长速率下，发酵产物的产率与菌浓成正比 关系,即
式中， P ——发酵产物的产率(产物最大生成速率或生率),g/(L· h); QPm ——产物最大比生成速率,h-1; ♦初级代谢产物的产率与菌体浓度成正比； c(X) ——菌体浓度,g/L.
P=QPmc(X)
♦次级代谢产物的生产中，控制菌体的比生长速率μ比μ临略高 一点的水平，即c(X) ≤c(X)临时，菌体浓度越大，产物的产量 才越大。 ♦c(X)过高，摄氧率增加，溶氧成为限制因素，使产量降低。
（三）磷酸盐浓度的影响及控制
☺ 磷是构成蛋白质、核酸和ATP的必要元素，是微生物 生长繁殖所必需的成分，合成产物所必需的营养。 控制方式： ☺ 在基础培养基中采用适量的浓度给予控制，以保证菌 体的正常生长所需；
代谢缓慢：补加磷酸盐。举例：在四环素发酵中,间歇,微量添加磷
酸二氢钾,有利于提高四环素的产量。
（二）氮源
2、不同种类氮源对发酵的影响及控制 ☺ 培养基中某些氮源的添加有利于该发酵过程中产物的积累， 这些主要是培养基中的有机氮源作为菌体生长繁殖的营养 外，还有作为产物的前体。 如：缬氨酸、半胱氨酸和ɑ-氨基己二酸等是合成青霉素和头 孢霉素的主要前体。
☺ 无机氮源利用会快于有机氮源，但是常会引pH值的变化， 这必须注意随时调整。如：
（三）磷酸盐浓度的影响及控制
☺ 微生物生长良好时，所允许的磷酸盐浓度为0.32～ 300mmol/L，但次级代谢产物合成良好时所允许的磷 酸盐最高水平浓度仅为1mmol/L。 ☺ 因此，在许多抗生素，如链霉素、新霉素、四环素、 土霉素、金霉素和万古霉素等的合成中要以亚适量添 加。
举例：四环素发酵：菌体生长最适的磷浓度为65～70
发酵条件及过程控制资料
发酵条件及过程控制资料发酵是一种利用微生物代谢产生的酶来生产有机物的过程。
在发酵过程中，控制发酵条件和过程非常重要，这将直接影响到发酵产物的质量和产量。
以下是有关发酵条件及过程控制的资料。
一、发酵条件控制1.温度控制：不同的微生物对温度的需求有所不同，一般来说，适宜的温度可以提高发酵效率和发酵产物的质量。
常见的发酵温度范围为25-40摄氏度，需要根据具体的微生物进行调整。
2.pH值控制：微生物对pH值有不同的要求，有些微生物喜酸性环境，而有些则喜碱性环境。
根据不同的微生物和发酵产物的要求，调整发酵液的pH值，以保持适宜的生长和代谢环境。
3.氧气供应控制：有些微生物需要氧气来进行代谢活动，而有些则是厌氧微生物。
因此，在发酵过程中，需要根据微生物的特性来确定适宜的氧气供应方式，如空气曝气或搅拌曝气。
4.发酵液中的营养成分控制：发酵过程中，微生物需要适当的营养物质来进行生长和繁殖。
这些营养物质包括碳源、氮源、矿物盐等。
通过合理地调配和控制发酵液中的营养成分，可以提高微生物的生长速率和代谢效率。
二、发酵过程控制1.发酵菌种的筛选和培养：选择适合的发酵微生物菌种是保证发酵过程成功的关键。
有些菌种具有良好的发酵能力和产物选择性，而有些菌种则具有高生长速率和较高的产物产量。
通过对不同微生物菌种的筛选和培养，可以为发酵过程提供优质的起始菌群。
2.发酵容器和设备的选择：发酵容器的选择直接关系到发酵过程的高效性和安全性。
常见的发酵容器包括发酵罐、发酵塔、摇瓶等。
根据微生物的特性和发酵产物的需求，选择合适的发酵容器和设备，以提供良好的发酵环境和条件。
3.发酵条件的监测和控制：发酵过程中，需要对相关的物理化学参数进行监测和控制，以保持适宜的发酵条件。
常见的监测参数包括温度、pH 值、溶氧量、溶液浓度等。
通过合理地监测和控制这些参数，可以及时发现发酵过程中的异常情况，并及时采取措施进行调整和修正。
4.发酵产物的提取和纯化：发酵结束后，需要对发酵液中的产物进行提取和纯化。
发酵车间操作规程
发酵车间操作规程引言概述：发酵车间是食品加工行业中重要的环节之一，操作规程的制定和执行对于确保产品质量和生产效率具有重要意义。
本文将详细介绍发酵车间操作规程的内容，包括原料准备、发酵过程控制、清洁消毒和安全操作等四个部分。
一、原料准备：1.1 原料检验：在进行发酵前，应对原料进行检验，确保其质量符合要求。
检验项目包括外观、气味、颜色、含水率等。
1.2 原料称量：根据产品配方要求，准确称量原料，确保配比准确。
使用电子秤等精确称量设备，避免误差。
1.3 原料存储：将称量好的原料储存于干燥、通风、无异味的仓库中，避免受潮、受污染和异味干扰。
二、发酵过程控制：2.1 发酵温度控制：根据产品要求，设定合适的发酵温度。
使用温度控制设备，确保发酵温度稳定在设定范围内。
2.2 发酵时间控制：根据产品工艺要求，设定合适的发酵时间。
使用计时设备，准确控制发酵时间，避免过度或不足发酵。
2.3 发酵环境控制：保持发酵车间的适宜湿度和通风条件，避免发酵过程中出现异常情况。
定期检查和维护发酵设备，确保其正常工作。
三、清洁消毒：3.1 发酵设备清洁：发酵设备在每次使用后应及时进行清洁。
使用专用清洁剂和工具，彻底清洗设备表面和内部，确保无残留物。
3.2 发酵车间清洁：定期进行发酵车间的全面清洁，包括地面、墙壁、天花板等。
使用合适的清洁剂和消毒剂，确保无菌环境。
3.3 操作人员卫生：发酵车间操作人员应穿戴干净的工作服和工作鞋，戴好帽子和口罩。
勤洗手，保持个人卫生，避免对产品造成污染。
四、安全操作：4.1 设备操作安全：操作人员应熟悉发酵设备的使用方法和安全操作规程。
严禁擅自改动设备参数，确保设备正常运行和操作人员安全。
4.2 原料储存安全：储存原料时，要注意防火防爆措施。
避免与易燃易爆物质接触，确保储存区域安全。
4.3 废弃物处理：废弃物应及时清理和处理，避免积存和滋生细菌。
采用合适的处理方式，如分类投放或委托专业单位处理。
结论：发酵车间操作规程对于保证产品质量、生产效率和员工安全至关重要。
第六章 发酵条件及过程控制
第六章发酵条件及过程控制发酵是一个非常复杂的生物化学变化过程。
受很多环境条件的影响，除了培养基等化学因素影响外，还要受pH、温度、氧气、泡沫及杂菌（及噬菌体）污染等物理和生物因素的影响，而这些因素的影响往往是相互联系，相互影响，同时也是动态的。
人们就是通过观察和控制这些工艺条件，从而控制和完成发酵过程。
第一节发酵过程中PH的变化与控制第二节发酵过程中温度的影响与控制第三节发酵过程中溶解氧的影响与控制第四节发酵过程中泡沫的形成与控制第五节发酵过程中中间补料第一节发酵过程中PH的变化与控制不同种类的微生物对pH的要求是不同的。
不同的发酵阶段往往最适的pH也不同。
在不同的pH 培养基中，其代谢产物往往也不完全相同，在生产中通过调节pH值范围，也可以达到抑制杂菌的生长。
pH值在发酵过程中是一个很敏感的因素，因此，要严格控制和调节。
一、pH对发酵过程的影响pH对发酵过程的影响主要表现在下面几个方面：1、pH值影响酶的活性2、pH值影响微生物细胞膜可带电荷的状况3、pH值影响培养基中某些营养物质的分解或微生物中间产物的解离，从而影响微生物对这些物质的利用4、pH值可以改变培养基的氧化还原条件二、影响pH变化的因素1、菌种的特性2、培养基的配比3、发酵条件三、关于发酵过程中pH的调节在实际生产中，调节和控制发酵液pH值的方法应根据具体情况加以选择。
常用的方法：1、调节培养基的原始pH值；2、在发酵过程中加入弱酸或弱碱进行pH值的调节，从而合理地控制发酵条件；3、通过补料进行调节；4、通过加入碳酸钙进行调节（仅在用生理酸性铉盐做氮源时，现在用的不多。
）；5、通过流加氨水方法调节（既调节pH又提供氮源。
通常采用自动控制连续流加）；6、通过流加尿素调节pH值（有规律性可控制）。
味精厂普遍采用。
第二节发酵过程中温度的影响与控制温度是影响微生物生长和代谢活动的重要因素，严格保持菌种的生长繁殖和生物合成所需要的最适温度，对稳定发酵过程，缩短发酵周期，提高产量，有着重要的意义。
酵母菌发酵过程的控制与优化
酵母菌发酵过程的控制与优化酵母菌是发酵过程中不可或缺的微生物，其应用范围广泛，从面包发酵到酿造啤酒、葡萄酒等酒精饮料，还有生产生物燃料、乳酸和氢气等方面都有着重要的作用。
因此酵母菌的发酵过程的控制与优化是酿造、燃料生产等工业中的关键技术之一。
1. 酵母菌的基本发酵过程酵母菌的基本发酵过程可以概括为四步：糖分解、乳酸和乙醇生成、酸碱值变化和臭气排放。
在糖分解阶段，酵母菌通过酵素的催化作用将碳水化合物分解为可用于生长的简单糖类。
在这个阶段，酵母菌会消耗大量的氧气。
在乳酸和乙醇生成阶段，由于氧气已经耗尽，酵母菌开始使用代谢通路，将糖类分子转化成乳酸、乙醇等化合物，并释放少量的能量。
在酸碱值变化阶段，乳酸和乙醇的生成量逐渐增加，使得反应液的pH值下降，从而抑制酵母菌的生长。
在臭气排放阶段，由于发酵产生的一氧化碳、二氧化碳等气体的释放，反应液顶部的空气中会发出气味。
2. 发酵过程的控制控制酵母菌的生长和代谢过程可以通过调节酵母菌生长所需的物理、化学条件，包括pH值、温度、营养成分等。
2.1 pH值的影响pH值是发酵过程中影响酵母菌生长和代谢的最重要因素之一。
在营养充足的情况下，酵母菌最适宜的pH值为5.5至6.5。
当pH值低于5.5时，酵母菌的生长速度会降低，代谢活性显著下降。
当pH值高于6.5时，酵母菌的生长速度会显著减缓，代谢也会受到影响。
在发酵过程中，pH值的变化对酵母菌代谢的影响非常明显。
在糖分解阶段，酵母菌通过产生氢离子降低溶液中的pH值，抑制其他微生物的生长。
而在乳酸和乙醇生成阶段，pH值的下降会导致反应液变酸，进而抑制酵母菌的生长和代谢。
2.2 温度的影响除了pH值外，温度也是影响酵母菌生长和代谢的重要因素。
在标准大气压下，酵母菌的最适生长温度为25~30℃，最适最大生长温度为35℃。
当温度超过30℃时，酵母菌的生长速率会降低。
同样，如果温度过低，生长速率也会受到限制。
在发酵过程中，酵母菌的代谢活性受温度变化的影响非常明显。
发酵的工艺条件
发酵的工艺条件发酵是一种利用微生物（如细菌、酵母菌）对有机物进行代谢产生能量和产物的过程。
要使发酵能够顺利进行，需要具备适宜的工艺条件。
以下是发酵的一些重要工艺条件：1. 温度：发酵过程中的温度是十分重要的因素，其可影响微生物代谢和生长速率。
不同的微生物需要不同的温度条件。
一般而言，大多数细菌适宜的温度范围为25-45摄氏度，而酵母菌则适宜的温度范围为20-35摄氏度。
2. pH值：pH值是描述溶液酸碱性的指标，也对微生物的生长和代谢有较大的影响。
不同的微生物对pH值的要求有所不同。
一般而言，细菌适宜的pH范围为6-8，而酵母菌适宜的pH范围为4-6。
3. 可溶性氧含量：微生物在发酵过程中对氧的需求量也是不同的。
有些微生物需要较高的氧浓度（好氧发酵），有些则需要较低的氧浓度（厌氧发酵）。
因此，在发酵的过程中需要控制氧气供应来满足微生物的需求。
4. 酸碱度：酸碱度对于发酵过程中的微生物代谢和产物生成也有很大的影响。
适宜的酸碱度可以提供合适的环境给微生物的生长和代谢活性，有利于产物的生成与积累。
5. 营养物质：微生物在发酵过程中需要吸收和利用各种营养物质来生长和代谢。
这些营养物质包括碳源（如葡萄糖）、氮源（如氨基酸或氨）、无机盐和微量元素等。
不同的微生物对于营养物质的需求有所不同，因此，需要根据具体的微生物选取适宜的营养物质。
6. 搅拌和通气：在发酵过程中，搅拌和通气可以促进微生物与营养物质的接触，提供充足的氧气供应，并将产生的可溶性产物均匀分布于发酵液中，有利于发酵过程的进行。
7. 时间：发酵需要一定的时间来实现微生物对底物的代谢和产物的生成。
不同的发酵过程持续的时间有所不同，可以根据微生物的生长速率和代谢特性确定适宜的发酵时间。
总结起来，发酵的工艺条件包括适宜的温度、pH值、可溶性氧含量、酸碱度、营养物质、搅拌、通气和时间等。
对这些条件的科学控制和调节，在发酵产业中是非常重要的，能够提高发酵效率和产物质量。
微生物工程第5章发酵过程及控制
（三）、pH在发酵过程中的变化规律
在发酵前期，菌体生长缓慢，糖分解的少， 铵离子利用的也少，所以pH变化缓慢。
随菌的生长，菌分解了含氮有机物，释放出 铵，培养基的pH会缓慢上升。
当菌转入对数生长期，由于菌体大量繁殖， 大量利用糖和铵离子，培养基的pH逐渐下降。
在生长后期，由于菌体自溶，释放出铵，pH 又回升。
二、发酵过程中的代谢变化及规律
与代谢有关的参数： 1、物理参数 ⑴、温度 ⑵、罐压 ⑶、搅拌速度 ⑷、空气流量 ⑸、表观粘度 ⑹、发酵液重量
与代谢有关的参数： 2、化学参数 ⑴、基质浓度 ⑵、pH ⑶、产物浓度 ⑷、DNA量 ⑸、关键酶 ⑹、溶解氧 ⑺、排气中的氧含量 ⑻、排气中的CO2含量
与代谢有关的参数： 3、生物参数 ⑴、菌丝形态 ⑵、菌丝干重或湿重 ⑶、菌体比生长速率 ⑷、氧的比消耗速率 ⑸、糖的比消耗速率 ⑹、氮的比消耗速率 ⑺、产物的比生产速率
一、种子制备工艺及质量控制
菌种是发酵的关键，从一个保存的菌 种，到生产上使用的种子，如果按几 十～几百吨的发酵规模，10％的种子量 （接种量）计，需要几吨～几十吨的种 子。
（一）、作为种子的要求： 1、细胞的生活力强，移种至发酵罐后能迅速生长 2、菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求 3、无杂菌污染 4、生理形状稳定、保持稳定的生产能力
• 泡沫的控制除了添加消泡剂外，改进培养基成分 也是相辅相成的一个重要方面。
化学消泡剂应具备以下特点：
• 必须是表面活性剂，具有较低的表面张力，消泡 作用迅速有效；
• 具有一定的亲水性，使消泡剂对气－液界面的分 散系数足够大，从而迅速发挥消泡活性；
• 在水中的溶解度必须小，以保持持久地消泡或抑 泡性能；
缓慢利用的氮源物质：有利于延长产物的合 成期。
第五章发酵条件及过程控制
第五章发酵条件及过程控制发酵是利用微生物对有机物进行氧化还原反应的过程，广泛应用于食品、饮料、药品和化工等领域。
发酵条件及过程控制对于发酵生产的效果和产品质量至关重要。
本章将介绍发酵条件的选择和发酵过程的控制，以实现高效的发酵生产。
一、发酵条件选择发酵条件的选择主要涉及温度、pH值、酸碱度、氧气供应和营养物质等因素。
1.温度：温度是影响酵母和细菌生长的重要因素，一般酵母的最适生长温度在25-30℃，细菌的最适生长温度在37-42℃。
因此，在进行发酵生产时需要根据微生物的特性选择适宜的温度条件。
2.pH值：pH值是指溶液的酸碱程度，对微生物的生长和酶的活性有很大影响。
不同微生物对pH值的要求不同，例如，酵母菌发酵一般在pH值为4-6的酸性环境下进行，而乳酸菌则喜欢pH值在6-7之间的中性环境。
因此，在进行发酵生产时需要调整培养基的pH值，以满足微生物的要求。
3.酸碱度：发酵过程中，微生物对氢离子的产生和消耗会影响培养基的酸碱度，进而影响发酵过程的进行。
为了保持酸碱度的稳定，一般会添加酸碱缓冲物质，如磷酸盐、硫酸盐等。
4.氧气供应：氧气是微生物进行呼吸代谢的重要因素。
在发酵过程中，适量的氧气供应有助于微生物的生长和代谢产物的生成。
因此，在发酵生产中需要提供合适的氧气供应条件，如搅拌、增加曝气量等。
5.营养物质：发酵过程中，微生物需要充足的营养物质才能正常生长和进行代谢。
一般来说，微生物生长所需的基本营养物质包括水、碳源、氮源、无机盐和微量元素等。
其中，碳源和氮源是微生物生长的主要营养物质，不同微生物对碳源和氮源的需求也有所不同。
因此，在发酵生产中需要根据微生物的特性选择适当的营养物质。
二、发酵过程控制发酵过程控制是指根据发酵要求，对发酵过程中的各项参数进行实时监测和控制，以提高发酵生产的效果和产品质量。
1.pH值控制：pH值对于微生物的生长和酶的活性有很大影响，因此在发酵过程中需要对pH值进行控制。
酵母发酵条件
酵母发酵条件
酵母发酵条件
1、温度条件：
发酵过程中温度影响酵母的活性，温度过低会降低酵母的活性，温度过高则会毒害酵母的活性，一般温度范围20—35℃最好，最高温度不要超过37℃，发酵过程中应尽量保持温度的稳定，室外的温度变化特别大时可使用水槽来抵抗温度的变化.
2、PH值条件：
酵母发酵过程中，控制PH值一般在4.5-5.5之间效果最好，或者4.2-5.0之间，但也有例外，有些酵母发酵的效果要求PH值在5.0-5.5之间，所以发酵时要根据不同的酵母选择最适宜的PH值.
3、湿度条件：
湿度对酵母菌的增殖产生重要影响，一般应保持70﹪左右，但也要视酵母菌本身的特点而定，如有些种类湿度过低则会影响酵母菌的活性，过高的湿度又会使细菌数量增加而影响啤酒的品质.
4、氧含量条件：
氧含量的含量一般在1.0-3.5ml/L,氧气对酵母的生长有可能的两种影响：一是氧气的缺乏会影响酵母的生长，二是氧气的多余也会影响酵母的生长，所以要对发酵罐的气门控制严格，做到足够而不过多.。
- 1 -。
发酵的流程和注意事项
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1. 准备工作。
选择合适的发酵容器，如发酵罐、发酵桶等。
8.发酵过程控制
发酵过程控制
五 CO2 和 呼 吸 商 对 发 酵 的 影 响 及 其 控 制
CO2对菌体具有抑制作用；通常，当排气中 CO2的浓度高于4%时，微生物的糖代谢和 呼吸速率下降。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； 当迚气口CO2的含量占混合气体的80%时， 酵母活力与对照相比降低20%。
二 温 度 对 发 酵 的 影 响 及 其 控 制
发酵过程控制
发酵过程中，发酵液温度变化取决于上面 几个因素： Q发酵 = Q生物 + Q搅拌 - Q蒸发 - Q辐射
二 温 度 对 发 酵 的 影 响 及 其 控 制
发酵过程控制
发酵热的测量： ①利用热交换原理： 测量一定时间内冷却水的流量和冷却水迚 出口温度，根据 Q发酵 = G*C（t2 – t1）/V
八 泡 沫 对 发 酵 的 影 响 及 其 控 制
发酵过程控制
泡沫的消长规律
八 泡 沫 对 发 酵 的 影 响 及 其 控 制
操作情况 培养基原料
发酵周期
发酵过程控制
不同搅拌速度和通气量对泡沫影响
八 泡 沫 对 发 酵 的 影 响 及 其 控 制
发酵过程控制
不同浓度蛋白质原料的起泡作用
八 泡 沫 对 发 酵 的 影 响 及 其 控 制
二 温 度 对 发 酵 的 影 响 及 其 控 制
发酵过程控制
散热的情况：
二 温 度 对 发 酵 的 影 响 及 其 控 制
蒸发热：水汽化时带走的热量，用Q蒸发表示； 假设迚出口气体温度相同，则由通气带走的 热量为：Q蒸发= G（I出-I迚） G：空气流量；I：气体热焓；
发酵过程控制
辐射热：罐体表面向环境中发射红外线而 散失的热量；热量的大小决定于罐内外温 度差大小、罐的表面积等。
发酵的条件
发酵的条件发酵是一种生物化学过程，是微生物在生长代谢过程中产生的一种酶促反应。
在这个过程中，微生物会利用有机物质进行代谢，并将其转化为有用的产物。
发酵广泛应用于食品、饮料、药品、化妆品、能源等领域，是人类生产生活中不可或缺的一部分。
而想要进行有效的发酵，就需要掌握合适的发酵条件。
一、温度温度是影响发酵效果的重要因素之一。
不同的微生物在不同的温度下生长繁殖，因此，要选择适宜的温度进行发酵。
一般来说，发酵温度在20-40℃之间较为适宜。
例如，酵母菌的最适生长温度为25-30℃，乳酸菌的最适生长温度为37℃左右。
同时，温度的变化也会影响发酵效果。
过高或过低的温度都会影响微生物的生长和代谢，从而影响发酵效果。
二、pH值pH值是指溶液的酸碱程度，是发酵过程中另一个重要的因素。
不同的微生物对pH值的要求也不同。
例如，乳酸菌对酸性环境适应能力较强，因此在发酵过程中，pH值应该控制在4.5-5.0左右。
而酵母菌则对中性或微碱性环境更适应，pH值应该控制在6.0-7.0之间。
因此，在进行发酵时，需要根据不同的微生物选择适宜的pH值。
三、氧气氧气也是影响发酵效果的重要因素之一。
不同的微生物对氧气的要求也不同。
例如，酵母菌需要氧气进行呼吸代谢，因此在进行发酵时需要提供充足的氧气。
而某些厌氧菌则能够在没有氧气的情况下进行发酵。
因此，在进行发酵时，需要根据不同的微生物选择适宜的氧气供应方式。
四、营养物质营养物质是微生物进行代谢的重要来源。
在进行发酵时，需要提供适宜的营养物质，以保证微生物的生长和代谢。
不同的微生物对营养物质的要求也不同。
例如，酵母菌需要碳水化合物、氮源、矿物质等营养物质进行代谢。
而乳酸菌则需要乳糖、葡萄糖等碳水化合物进行代谢。
因此，在进行发酵时，需要根据不同的微生物选择适宜的营养物质。
五、时间时间也是影响发酵效果的重要因素之一。
不同的微生物需要不同的时间进行生长和代谢。
在进行发酵时，需要根据不同的微生物选择适宜的时间。
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（2）pH对产物合成的影响（续）
• pH对青霉素发酵的影响：
在不同pH范围内加糖，青霉素产量和糖耗不一样。
pH范围
糖耗 残糖 青霉素相对单位
pH6.0～6.3加糖 10% 0.5%
较高
pH6.6～6.9加糖
7% 0.2%
高
pH7.3～7.6 加糖 7% >0.5%
低
pH6.8控制加糖
<7% <0.2%
第六章
发酵条件 及过程控制
1
第一节 营养基质和菌体浓度的影响及其控制 第二节 温度的影响及其控制 第三节 pH的影响和控制 第四节 通气和搅拌 第五节 泡沫的影响和控制 第六节 二氧化碳和呼吸商 第七节 发酵终点的判断 第八节 发酵的优化控制 第九节 发酵过程的计算机控制 第十节 发酵过程的精确检测
qP / qPm
1.0-
μ ＜ μC qP随μ减小而减小
μC 1.0 μ / μm
要保证生产菌获得最大的比生产速率，就必须维持较大的比生 长速率。
但是，过高的比生长速率造成过高的菌体浓度，造成不利影响：
19
过高的比生长速率和过高的菌体浓度造成的不利影响：
1、 μ过高，S消耗过快，有限的营养基质只能用于生长， 而不足于产物合成。
22
第二节 温度的影响及控制
一、温度对发酵的影响：
酶活
影响各种酶促反应的速度
发改酵变温发度酵升高液，的生物长理代性谢质加快：，生
产期提前。
温度
发温改酵度变温影菌度响体太基高代质，和谢菌氧产体的物容吸的易收合衰速老成度，方发向
酵周期缩短。
多影例响组：饱分温和次度溶小级氧于代浓3谢度0℃产，物合的成组金分霉素比的例能力强 如同：温黄毒一青度曲素霉微G等霉1素和生于毒最B3素物15适比，的℃生例在，生长分2只0长温别℃合度和为、成332代0:5四1℃℃、谢环，和1产素:2产3、0物生℃1:积青发1。霉酵累素所的的产最最生适适的温温黄度度曲为霉不2同5℃。
24
三、最适发酵温度的选择
选择既适合菌体生长又适合代谢产物合成的温度 可实行变温控制：在生长阶段选择适合菌体生长的温 度，在产物合成阶段，选择适合代谢产物合成的温度。 确定最适发酵温度还应参考其它发酵条件： 在较差通气条件下，降低发酵温度对发酵有利 培养基成分较易被利用或较稀薄时，降低发酵温度有利
(NaOH、HCl、CaCO3)； • 发酵过程中加入生理酸性或碱性基质，通过代谢调节pH；
33
（2）pH对产物合成的影响
• pH影响代谢方向： pH不同，往往引起菌体代谢过程不同， 使代谢产物的质量和比例发生改变。 e.g. 黑曲霉发酵：pH2~3, 柠檬酸；pH接近中性，草酸 酵母菌发酵：pH4.5~5.0，酒精；pH8.0，酒精、醋酸 和甘油 谷氨酸发酵：pH7.0~8.0，谷氨酸；pH5.0~5.8, 谷酰胺 和N-乙酰谷酰胺
3
第一节 营养基质和菌体浓度的影响及控制
一、碳源
（一）碳源种类的影响及控制
迅速利用的碳源
缓慢利用的碳源
• 种类：葡萄糖
种类：淀粉、乳糖、蔗糖、
• 优点：
麦芽糖、玉米油
吸收快，利用快，能迅速参 优点：
加代谢合成菌体和产生能量 不易产生分解产物阻遏效
• 缺点： 有些品种产生分解产物 阻
应。有利于延长次级代谢 产物的分泌期
11
二、氮源的影响和控制
（一）氮源的种类影响
迅速利用的氮源
缓慢利用的氮源
• 种类：氨水、铵盐和玉米浆 种类：黄豆饼粉、花生饼粉、
• 优点：
和棉子饼粉
易被菌体利用，明显促进菌 优点：
体生长
利用缓慢，有利于延长次
• 缺点： 对于有些品种高浓度的铵离
级代谢产物的分泌期。 防止早衰。
子抑制产物合成
OUR
XC X / Xm 1.0 在发酵过程中，控制目标为保持稳定的临界菌体浓度和 临界比生长速率，以维持呼吸临界溶氧浓度为前提的耗氧 速率与供氧速率的平衡，从而使产物合成速率和比速率达 到最大值。
21
生长速度和菌体浓度的控制方法 • 确定基础培养基的适当配比，防止培养基
过于丰富或过于稀薄。 • 通过调节中间补料的速度和量来控制。
28
1）发酵液中pH变化的基本原理（续）
• 引起发酵液中pH上升的因素 （1）C/N过低（N源过多），氨基氮（NH4＋）释放； （2）中间补料中氨水或尿素等碱性物质加入过多； （3）生理碱性盐的利用； （4）碱性产物形成。
29
2）发酵过程中pH的变化规律
• 生长阶段：pH相对于起始pH有上升或下降的趋势 • 生产阶段：pH趋于稳定，维持在最适于产物合成
缺点：
溶解度低，发酵液粘度大。
12
（二）氮源种类的控制 发酵工业中常采用含迅速利用的氮源和缓慢利用 的氮源的混合氮源。
迅速利用的氮源促进菌体生长繁殖，缓慢利用的氮源， 满足产物合成，可延长合成期，延缓自溶期。
13
（三）氮源浓度的影响控制 氮源浓度对菌体生长和产物合成的量与方向都有影响。 氮源浓度的控制： 控制基础培养基中的配比。 通过补加氮源。
成。 （10mM以下） • 一般在基础培养基中采用适宜浓度。 对于初级代谢产物，磷酸盐浓度采用足量。 对于次级代谢产物，磷酸盐浓度采用生长亚适量。 • 一般磷酸盐采用单消，防止发生沉淀反应使溶磷量
达不到最适量。 • 要控制有机氮源中的磷含量，以防溶磷量超过最适
量。 • 当菌体生长缓慢时，可适当补加适量的磷，促进菌
影响微生物的代谢机制
23
二、影响发酵温度变化的因素
发酵热 = 生物热 + 搅拌热 - 蒸发热 - 显热 - 辐射热
生物热：产生菌在生长繁殖过程中，释放的大量热量。 搅拌热：由于搅拌器的转动引起液体的摩擦产生的热量。 影蒸响发搅生热拌物：热热发=的酵P 因/液V素蒸36：发0水1（分k带J/走h）的热量。 与与显G菌菌热P3-空/6种龄：V0气-遗有发1通重-传关酵机气Q量特：排械蒸条流发性对气能件量=有数散转G下，关生(发变I单k出长带g为-位干I期进走热体空)生的能积气物热的发/热h量热酵；最。功液大当所。量消，耗K的j/功（率kw，·khw）/m3 与辐I进营射、养热I出基：-发质由酵有于罐关罐进内气外、的排温气差的，热辐焓射，带K走J/的Kg热干量空。气 与产量有关
8
补糖量的控制 经验法
• 根据经验，以最高产量的罐批的加糖率为指标，并依 据菌体浓度、一定时间内的糖比消耗速率和残糖等加 以修正。
例： 青霉素发酵开始补糖在残糖降至1.5%, pH开始回升时补 糖。补糖量以最高罐批经验量为参考。 每小时 前期0~40h 中期40~90h 后期90h以后 加糖量 0.08%-0.15% 0.15% - 0.18% 0.15% -0.18%
最高
速率恒定(0.055%/h)
*采用pH控制补糖速率的意义
35
3. 最适pH的选择
• 选择pH准则：获得最大比生产速率和合适的菌体量， 以获得最高产量。
配制不同初始pH的 培养基，摇瓶考察 发酵情况
pH对产海藻酸裂解酶的影响
36
（1）pH调节方法
• 配制合适的培养基，有很好的缓冲能力； • 发酵过程中加入非营养基质的酸碱调节剂
1）发酵液中pH变化的基本原理
• 微生物代谢对pH影响主要在两种情况下发生：①酸性 或碱性代谢产物的生成或释放；②菌体对培养基中生 理酸性或碱性物质的利用。
• 引起发酵液中pH下降的因素 （1）C/N过高，或中间补糖过多，溶氧不足，致使有机
酸积累，pH下降； （2）消泡剂加得过多：脂肪酸增加； （3）生理酸性盐的利用； （4）酸性产物形成：如有机酸发酵。
体生长。
16
四、 菌体生长速度和菌体浓度的影响及控制
影响菌体浓度的因素
• 菌体浓度的增加速度（生长速度）与微生物的种 类和自身的遗传特性有关
菌体浓度的增加速度（生长速度）与营养基质的 种类和浓度有关 （ μ 正比于S ）
当存在基质抑制作用时或造成高渗透压时，高浓 度营养基质引起生长速率下降。
31
（1）pH对微生物生长的影响
pH对生长的影响机制
对E合成的影响
对对EA活TP性生的产影率响影响AT：P
, x
影响菌体细胞膜电荷状况，引起膜的渗透性的变化，
因而影响菌体对营养物质的吸收和代谢产物的分泌。
影响培养基某些重要营养物质和中间代谢产物的离
解，从而影响微生物对这些物质的利用
补氮的依据：残氮量、pH值、菌体量
14
补氮量的控制 • 经验法： 依据使pH升高0.1而通入氨水的量来计算。 依据残氮量和工艺控制残氮量来计算。 • 动力学方法； 通过qN、μ、 qP ，计算每小时的补氮量。
15
三、磷酸盐的影响和控制
• 磷酸盐能明显促进产生菌的生长。（0.32-300mM） • 对于次级代谢产物，高浓度的磷酸盐能抑制产物合
遏效应。
缺点：
溶解度低，发酵液粘度大。
4
碳源种类的控制
发酵工业中常采用含迅速利用的碳源和缓慢利用的碳源的 混合碳源。 迅速利用的碳源满足菌体生长的消耗， 缓慢利用的碳源，满足产物合成，可延长合成期，提高产 量，并可解除葡萄糖效应。
5
（二）碳源浓度的影响
S过小
μ ＜ μC
qP随μ减小而减小
S过大
μ ＞＞ μC
OUR增大
X ＞＞ X C
CL ＜ CL C
qP减小
粘度增大
Kla减小
产生分解产物阻遏作用的碳源浓度过大，会抑制产物合成。
6
（三）碳源浓度的控制
在发酵过程中，补加糖类控制碳源浓度 补料的类型：
1、流加 2、少量多次的加入 3、多量少次的加入