发酵的影响因素-溶氧
溶氧的影响及控制
方法：通气搅拌，溶氧升到最高；中止通气，继续 搅拌，顶部充氮气，溶氧迅速下降。 各种微生物的呼吸临界氧值：
细菌和酵母：3~10% 放线菌：5~30% 霉菌：10~15%
合成的临界氧值：
考察不同溶氧浓度对生产的影响，便可求 得合成的临界氧值。
注意： ●实际上，呼吸临界氧值不一定与产物 合成临界氧值相同。 ●生物合成临界氧浓度并不等于其最适 氧浓度。 ●在培养过程中并不是维持溶氧越高越 好。过高的溶氧对生长可能不利。
发酵13h
50～55
20
13 50
当不存在其他限制性基质时，溶解氧浓度高于临界
值，细胞的比耗氧速率保持恒定；
如果溶解氧浓度低于临界值，细胞的比耗氧速率就 会大大下降，或者是微生物的呼吸速率随溶解氧浓 度降低而显著下降，细胞处于半厌气状态，代谢活
动受到阻碍。
呼吸临界氧值可用尾气O2含量变化和通气量测定， 也可用溶氧电极测定。
r QO2 X
P188
①微生物本身遗传特征：不同种类耗氧量不同 ②培养基的成分和浓度：
培养基成分尤其是碳源对细胞耗氧影响大， 耗氧由大 到小：油质或烃类>G>蔗糖>乳糖 培养基浓度大，耗氧增加 培养液营养丰富，菌体生长快，耗氧量大； 发酵浓度高，耗氧量大； 发酵过程补料或补糖，微生物对氧的摄取量随着增大。
氧浓度有明显作用；当转速很高时，再增大搅拌速度起不到调 节作用，反而打碎菌丝体，使菌体自溶并减少产量。
（3）改变气体组成中的氧分压 （4）改变罐压：提高C*。不是十分有效 （5）改变发酵液的理化性质：如加消沫剂、补加无菌水、
改变培养基的成分等
（6）加入传氧中间介质：一般是不溶于培养液的液体，
呈乳化状态来提高气液相之间的传递。传氧中间介质有：血红 蛋白、烃类碳氢化合物（煤油、石蜡等）、含氟碳化物。
溶解氧对发酵的影响及其控制
QO2
C临界
CL
满足微生物呼吸的最低氧浓度叫临界溶氧浓度（c临界），当溶 氧溶度（cL）高于菌体生长的临界溶氧浓度（c临界）时，菌体 的各种代谢活动不受干扰，反之则反。
一般好氧微生物的c临界很低，大约为饱和氧浓度1%~25%。
定义：氧饱和度＝发酵液中氧的浓度/临界溶氧溶度
提高罐压
Pi增加则与之平衡的Ci也会增加，对提高（c* - c) 是有一定作用的。
利用纯氧，可以提高（c* - cL)
缺点：价格较高 易引起爆炸
可见，提高KLa最有效的方法是提高N与Vs，并 协调两者之间的关系，其他方法效果不大，且受 限制较多。
2、发酵液的需氧量
发酵液的需氧量（OUR），受c(X) 、基质的种
式中
KL
(c
cL
)
OTR-氧由气相向液相的传递速率(传氧速率，
oxygen take rate)，mmol O2 ／(L·h)；
KLα-液相体积氧传递系数，1／h；
c*-液相饱和溶氧浓度，mmol O2 ／L；
cL-液相实际溶氧浓度，mmol O2 ／L；
OUR-菌的耗氧速率(摄氧速率，oxygen uptake
但不能够无限的增加通风量,研究表明，当通风量 增加到一定的量后，(Pg/V)会随着Q的增加而下 降。
也就是说单位体积发酵液所拥有的搅拌功率会下 降，不但不能提高kLa，甚至会造成kLa值的下降。
（2）提高（c* - cL)，即氧传递动力
c*，改变c*是没有太大的余地的。因为，发酵温 度、浓度等严格的受到菌体生长和发酵工艺的限 制。
OTR = kLa×（P*-P）
溶氧对发酵的影响及控制
溶氧对发酵的影响及控制总述：溶氧（DO）是需氧微生物生长所必须，发酵过程中有多方面的限制因素，而溶氧往往是最易成为控制因素。
发酵液中的溶氧浓度对微生物的生长和产物形成有着重要的影响，在发酵液中溶氧的高低直接影响菌体的生长和代谢产物的积累，并最终决定着发酵产物产量的高低。
根据对氧的需求，微生物可分为专性好氧微生物、兼性好氧微生物和专性厌氧微生物。
以下则主要针对氧在好养微生物，需要微生物或兼性厌氧型微生物的一些影响。
1.溶氧在好氧微生物发酵过程的影响溶氧是发酵中的营养和环境因素，不同发酵阶段的需氧量通常不同。
根据溶氧调控策略对Alcaligenes.sp.NX-3 产威兰胶的发酵过程的影响（5）溶氧对好氧微生物发酵的影响主要分为两方面：是溶氧浓度影响与呼吸链有关的能量代谢，影响微生物生长代谢。
二是在氧直接参与产物合成，且通过溶氧控制条件对深层灵芝发酵生产灵芝酸产量的影响溶氧是好氧性微生物生长发酵的重要工艺参数，对菌体生长和积累代谢产物都有较大影响，定着代谢产物产量的高低。
溶氧过低，不利于菌体生长和代谢产物的积累，溶氧过高，只利于菌体大量生长，代谢产物的积累受到抑制，好氧微生物生长和代谢均需要氧气，此供氧必须满足微生物在不同阶段的需要，在不同的环境条件下，各种不同的微生物的吸氧量或呼吸强度是不同的。
因此，对于好氧性微生物发酵，溶氧参数的控制尤为重要。
而好氧微生物发酵过程中溶氧检测值受多种参数的影响，包括生物代谢过程本身，也包括外部补料、风量、搅拌转速、发酵罐温度、压力等。
可以针对不同的影响因素对发酵过程进行控制与调节。
2.溶氧在需氧菌或兼性厌氧菌微生物发酵过程的影响需氧发酵并不是溶氧愈大愈好，溶氧高虽然有利于菌体生长和产物合成，但溶氧太大有时反而抑制产物的形成。
因此，发酵处于限氧条件下，需要考查每一种发酵产物的临界氧浓度和最适氧浓度，并使发酵过程保持在最适浓度。
根据溶氧对氨基酸发酵的影响及控制（2）中可知发酵液中的氧（溶解氧）是菌体生长与代谢的必需品。
溶氧对发酵的影响及控制
溶氧对发酵的影响及其控制The dissolved oxygen concentration in the fermentation broth (Dissolved Oxygen, referred to as DO) is the key factor to influence the fermentation, has an important influence on microbial growth and product formation. According to the demand of dissolution characteristics and microbial oxygen on oxygen, analysis of the effects of dissolved oxygen on the fermentation and the effect on fermentation, and then determine the control of dissolved oxygen in the fermentation broth and transfer, the maximum production efficiency.Compared with normal PID controller, the new controller is of small overshoot and quick response, improved stability of the system andincrease the yield of products. Study the influence of dissolved oxygen and controlling the fermentation to improve production efficiency, improve product quality, etc. are important.溶氧浓度（DO）作为发酵控制中的一个关键参数，直接影响着发酵生产的稳定性和生产成本，受到工业生产和实验室研究的重视，无论是厌氧还是需氧发酵，研究发酵液中溶氧对发酵的影响都有重要意义。
发酵过程工艺中关键因素-溶氧
例 黑曲霉生产糖化酶
N 通气比 产量
230 1:0.8 1812
230 1:1.2 2416
提高N，比提高Q有效
270 1:0.8 2846
2019/10/2
27
氧载体提高KLa
通过在发酵液中引入一种新的液相，以减少气液传氧阻 力，从而提高传氧效率。这种液相一般具有比水更高的溶氧 能力，且与发酵液互不相溶，称为氧载体。通常使用的氧载 体主要有:液态烷烃、油酸、甲苯、豆油等。
2019/10/2
返回
10
三、溶解氧浓度对菌体生长和产物形成的影响
QO2
当溶解氧浓度高于临界值时， 微生物的呼吸强度保持恒定，与 培养液中的氧浓度无关；当低于 这个临界值时，微生物的呼吸强 度受到溶解氧浓度的影响，这时 细胞的代谢活动会因溶解氧浓度 的限制受到影响。p107
CCr
CL（溶解氧浓度）
发酵工程 课件
Fermentation Engineering
第五章 发酵过程控制（3)
第3节 溶解氧的供需及控制 (2学时)
教学目的: 了解描述微生物需氧的物理量、影响需
氧的因素；掌握溶解氧浓度对菌体生长和产物形成的影响、 发酵过程中溶解氧的变化和溶解氧的控制；理解溶解氧和 pH综合控制系统。
教学重点、难点：临界溶解氧浓度、溶解氧浓度
32
○ 正十二烷 □ 豆油 △ 对照
33
氧载体的添加，能促进法夫酵母虾青素的合成。与对 照组相比，添加3%豆油和1%正十二烷的试验组虾青素产 率分别由对照组的2.78mg/L增加至3.69mg/L和3.76mg/L， 提高32.73%和35.26% 。
还可看出，虾青素合成的差异主要集中在第24小时至 第72小时之间。不添加氧载体的对照组，虾青素合成集中 在前48小时，72小时后少有虾青素的合成。而添加氧载体 的试验组，虾青素的合成可持续至96小时，尤其是在第48 小时后仍有较大的合成速率。
发酵工艺控制(溶氧)
（2）、降低发酵液中的CL
降低发酵液中的CL，可采取减少通气量或降低搅拌转速等方式来降低KLa，使发酵液中的CL降低。但是，发酵过程中发酵液中的CL不能低于C临界，否则就会影响微生物的呼吸。
目前发酵所采用的设备，其供氧能力已成为限制许多产物合成的主要因素之一，故此种方法亦不理想。
（一）影响氧传质推动力的因素
要想增加氧传递的推动力(C*一CL)，就必须设法提高C*或降低CL。
1、提高饱和溶氧浓度C*的方法
A、温度：降低温度
B、溶液的性质：一般来说，发酵液中溶质含量越高，氧的溶解度越小。
C、氧分压：在系统总压力小于0.5MPa时，氧在溶液中的溶解度只与氧的分压成直线关系。气相中氧浓度增加，溶液中氧浓度也增加。
氨基酸合成的需氧程度产生上述差别的原因，是由它们的生物合成途径不同所引起的，不同的代谢途径产生不同数量的NAD(P)H，当然再氧化所需要的溶氧量也不同。第一类氨基酸是经过乙醛酸循环和磷酸烯醇式丙酮酸羧化系统两个途径形成的，产生的NADH量最多。因此NADH氧化再生的需氧量为最多，供氧愈多，合成氨基酸当然亦愈顺利。第二类的合成途径是产生NADH的乙醛酸循环或消耗NADH的磷酸烯醇式丙酮酸羧化系统，产生的NADH量不多，因而与供氧量关系不明显。第三类，如苯丙氨酸的合成，并不经TCA循环，NADH产量很少，过量供氧，反而起到抑制作用。肌苷发酵也有类似的结果。由此可知，供氧大小是与产物的生物合成途径有关
这个理论假定在气泡和包围着气泡的液体之间存在着界面，在界面的气泡一侧存在着一层气膜，在界面液体一侧存在着一层液膜，气膜内的气体分子与液膜中的液体分子都处于层流状态，分子之间无对流运动，因此氧分子只能以扩散方式，即借助于浓度差而透过双膜，另外，气泡内除气膜以外的气体分子处于对流状态，称为气流主体，在空气主流空间的任一点氧分子的浓度相同，液流主体亦如此。
溶氧对发酵的影响及控制
溶氧对发酵的影响及控制溶氧是微生物发酵过程中的重要因素之一，它对微生物的生长和代谢有着直接的影响。
本文将从溶氧对发酵的影响、溶氧的控制及其方法等方面进行探讨。
一、溶氧对发酵的影响1. 溶氧影响微生物生长速度和代谢产物微生物在发酵过程中需要通过呼吸作用来产生能量，而呼吸作用需要氧气参与。
当溶氧充足时，微生物的生长速度和代谢产物的产量都会增加。
但当溶氧不足时，微生物会采用厌氧代谢途径，此时代谢产物的种类和产量都会发生改变。
2. 溶氧影响微生物的代谢途径微生物在不同的溶氧条件下，会采用不同的代谢途径，从而影响代谢产物的种类和产量。
当溶氧充足时，微生物会采用呼吸代谢途径，产生的代谢产物主要是二氧化碳和水。
当溶氧不足时，微生物会采用厌氧代谢途径，产生的代谢产物主要是乳酸、酒精等。
3. 溶氧影响微生物的生理状态溶氧对微生物的生理状态也有着直接的影响。
当溶氧充足时，微生物的细胞膜通透性和细胞内酶的活性都会增强，从而提高微生物的生理状态。
当溶氧不足时，微生物的生理状态会下降，从而影响微生物的生长和代谢。
二、溶氧的控制及其方法1. 气体控制法气体控制法是一种常用的溶氧控制方法。
通过控制氧气的流量和进气口的大小，来调节溶氧的浓度。
这种方法适用于规模较大的发酵过程。
2. 搅拌控制法搅拌控制法是一种通过搅拌来增加氧气传递的方法。
通过调节搅拌的强度和速度，来增加氧气的传递速率，从而提高溶氧浓度。
这种方法适用于规模较小的发酵过程。
3. 降低发酵液的粘度发酵液的粘度越高，氧气传递速率就越慢。
因此，通过降低发酵液的粘度，来增加氧气的传递速率，从而提高溶氧浓度。
4. 控制发酵液的温度发酵液的温度也会影响溶氧浓度。
当温度升高时，溶氧浓度会下降。
因此，通过控制发酵液的温度，来调节溶氧浓度。
5. 使用溶氧控制仪溶氧控制仪是一种通过测量发酵液中的溶氧浓度，来控制氧气的流量和进气口的大小，从而调节溶氧浓度的设备。
这种方法适用于规模较大的发酵过程。
好氧发酵过程中溶氧的影响因素和控制策略
好氧发酵过程中溶氧的影响因素和控制策略作者：***单位：河北天俱时自动化科技有限公司2009年4月10日好氧发酵过程中溶氧的影响因素和控制策略刘伟河北天俱时自动化科技有限公司摘要：好氧发酵过程中溶氧检测值受多种参数的影响，包括生物代谢过程本身，也包括外部补料、通风量等，为了保证发酵过程中合适的溶解氧含量，对溶氧值进行控制，本文分析了溶氧检测值的影响因素，并指出溶氧控制的一般性控制策略。
关键词：好氧发酵，溶氧调节一、引言好氧发酵过程溶氧浓度（DO）是一个非常重要的发酵参数，它既影响细胞的生长，又影响产物的生成。
控制发酵液溶氧值一方面可以改善微生物的生长代谢环境，有效促进发酵单位的提高，另一方面还可以起到节能降耗的作用，对企业生产意义重大。
二、影响因素通常情况下，对发酵液溶氧参数影响较大的几个物理参数包括：通风量、搅拌转速、发酵罐温度、压力等。
通风量的影响通风量的影响是最直观的，溶氧值大小的影响最主要的是进入发酵罐的氧的量，因为在好氧发酵过程中，如果截断进风的补给发酵液中的氧很快将被微生物消耗掉，通常在进风管道上安装调节阀门进行进风流量的调节。
搅拌的影响由于溶氧电极在工作中存在明显的电流，自身消耗大量的氧。
电极的信号与氧向电极表面传递的速率成比例，而氧的传递速率则受氧跨膜扩散速率控制。
这一速率与发酵液的浓度成比例，其比值（以及电极的校准）取决于总的传质过程。
电极的一般工作条件是，氧向膜外表面的传递速率很快且不受限制。
因此整个过程受跨膜传递的限制，比例常数（传质系数）较易维持恒定。
发酵实验时搅拌操作可以获得满意的跨膜传递速率。
需要指出，在对电极进行最初校准的过程中，必须对发酵罐进行搅拌。
温度的影响溶氧电极的信号随温度的升高而显著增强，这主要是因为温度影响氧的扩散速率。
发酵实验过程中需控制发酵罐的温度，因为即使0.5℃左右的温度变化，也会使电极信号发生显著变化（超过1%）。
溶氧读数的周期性变化（每隔若干分钟观察1次）显示了温度波动的影响，而且较大的温度变化能引起校准的较大漂移。
发酵过程控制 容氧pH
（三）耗氧方面：
液体中的溶氧→微生物体内的氧
过程中需经过各种阻力：细胞周围的液膜阻力 菌团或菌丝间扩散阻力
细胞膜阻力
细胞内生化反应的阻力
六、 流加 H2O2对提高供氧及微生物代谢的影响
传统的方法是给发酵罐通入无菌空气，达到供氧的目的，近年来，加入氧载
体、流加H2O2 与藻类共培养以及通过基因克隆转入带氧的基因等方法。
采用H2O2供氧的优点：
H2O2与通气供氧结合，控制流加浓度和流加方式可提高发酵体系的细胞密
度；
H2O2可在过氧化酶的催化下分解放出氧气，在反应不是非常强烈的条件下， 氧气将直接以分子形式传给细胞，不会形成气液传质阻力，提高氧的传质速 率； 对剪切力敏感及非常粘稠的发酵体系提供了一种供氧手段； H2O2 供氧还可以改变菌体的代谢途径，促使菌体利用更有效的代谢途径来 合成产物。
例：培养基初始pH值对漆酶分泌的影响
pH在4～7范围内产酶最高
2、pH对菌体生长和产物合成的影响
1）pH影响酶的活性、酶促反应的速率 2）pH影响微生物细胞膜所带电荷的状态 从而改变细胞膜的渗透性，影响微生物对营养物质的 吸收及代谢产物的排泄，因此影响代谢的正常进行。 3）影响培养基某些组分和中间产物的离解，从而影响微生 物对这些物质的利用。
utilization rate)还很低，只有40～
60％，抗生素发酵工业更低，只有2～8
％。
提高传质，提高溶氧速率非常重要。
三、溶氧测定的意义
2、溶氧作为发酵异常情况的指示；
1、溶氧作为发酵中氧是否足够的度量，了解菌对氧利用的规律；
3、溶氧作为发酵中间控制的手段之一； 溶氧一反往常，在较短的时间内跌到零附近，且跌零 后长时间不回升，这很可能说明污染了好气菌 补糖后，溶氧出现明显下降的趋势 4、溶氧作为考查设备、工艺条件对氧供需与产物形成影响 如发酵过程中溶氧迅速回升，发酵液变稀，则很可能 因此可利用溶氧作为参数来控制加料的次数、流加速 的指标之一。 是污染了噬菌体 度和加入量
溶氧对发酵的影响及控制
溶氧对发酵的影响及控制引言：发酵是一种广泛应用于食品和生物工程领域的生物过程。
溶氧是发酵过程中必不可少的因素之一，对发酵的效率和产物品质有着重要的影响。
本文将探讨溶氧对发酵的影响及其控制方法。
一、溶氧对发酵的影响1. 溶氧影响生物代谢：生物发酵过程中需要大量的氧气参与代谢反应，例如呼吸作用和产物合成。
充足的溶氧可提供细胞所需的氧气，加速代谢反应进行，从而提高发酵效率和产物质量。
2. 溶氧影响菌群生长：某些微生物在缺氧环境下更适合生长，而另一些微生物则需要较高的溶氧浓度。
适宜的溶氧浓度能够选择性地促进或抑制特定微生物的生长，从而调控发酵过程中菌群的种类和数量。
3. 溶氧影响发酵产物：溶氧水平的变化会导致发酵微生物的代谢途径发生改变，从而影响产物的种类和数量。
例如，在酿造啤酒的过程中，高溶氧浓度会促使酵母细胞产生醋酸，而低溶氧浓度则有利于乙醇的产生。
二、控制溶氧浓度的方法1. 气体供应控制：通过调节气体供应速率和流量，可以控制发酵罐中的氧气浓度。
例如，增加通气速率可以提高溶氧浓度，而减少通气速率则可以降低溶氧浓度。
2. 搅拌控制：搅拌发酵罐中的培养基可以增加气液传质速率，促进氧气的溶解和分配。
合理的搅拌速度可以保持溶氧浓度的稳定，避免过高或过低的溶氧浓度对发酵过程的不利影响。
3. 温度控制：适宜的温度可以影响氧气在液体中的溶解度。
根据不同微生物的需求，可以通过调节发酵罐的温度，来控制溶氧浓度的变化。
4. 添加表面活性剂：表面活性剂的添加可以降低氧气的表面张力，促进氧气的溶解和分散。
这种方法可以提高溶氧浓度，特别适用于高粘度的发酵培养基。
5. 使用溶氧传感器：通过安装溶氧传感器，可以实时监测发酵罐中的溶氧浓度，并根据需求进行及时调整。
结论：溶氧是发酵过程中不可忽视的重要因素，它对发酵效率和产物品质有着显著的影响。
合理控制溶氧浓度可以优化发酵过程，提高产物的质量和产量。
通过调节气体供应、搅拌、温度和添加表面活性剂等方法，可以有效地控制溶氧浓度，实现理想的发酵效果。
发酵溶氧问题总结
发酵溶氧问题总结溶氧：溶氧：就是溶解在培养基中未被菌体吸收的氧，通过溶氧电极反映在发酵罐的操作面板上，它可作为发酵过程异常情况的一种指标。
发酵过程中溶氧值异常偏高：说明大量菌体已经死亡，培养基中的氧无法被利用，从而越积越多。
死亡原因的几种可能：对于大肠有三种可能，一是大量感染噬菌体，噬菌体在大肠菌体内大量繁殖，最终导致菌体裂解死亡，这种情况pH值也会随之升高，菌体裂解胞内的酸性物质释放到培养基中导致pH值升高，烈性噬菌体感染也就30-40分钟就能在菌体内繁殖300个子代左右，菌体就被全部裂解了，发酵液变得清亮，变稀，OD值显著降低；温和性噬菌体时间要长一些，要几个小时才会出现上述情况。
大量感染噬菌体无非就是周围环境和实验室卫生状况的导致，土壤是噬菌体的天然温床，特别到春天，天气回暖，突然中的水被蒸发出来携带了大量的噬菌体，这个季节做发酵要特别注意；另外，周围要是有大的土建工程，大量挖掘土壤自然也把噬菌体带出来了；实验室里经常会把一些研究用的微生物不经处理直接倒入下水道，因为下水道都是相通的，加之下水道是微生物繁殖的好场所，大量噬菌体会在下水道中寄生繁殖，也会导致发酵污染噬菌体。
第二种可能就是营养物质不够，消耗光后未及时补充，大肠被活活饿死，导致溶氧升高，OD下降，这种情况要是及时发现是可以挽救的，因为大肠可以耐受10分钟左右的饥饿，在这时补充营养还是可以复活。
第三种可能：污染的杂菌不是好氧型的或不是十分好氧，但它对菌种的生长有抑制作用，这样正常菌受到抑制摄氧减少而杂菌由不是好氧的，那么溶氧值也会上升。
对于酵母而言，甲醇的量很重要，加多了导致甲醇中毒大量酵母死亡也会出现DO值异常升高，和大肠一样营养缺乏也会导致同样的结果，对于酵母我知道的不是很多，有了新的了解再总结出来。
发酵过程中溶氧值异常偏低：表现是在很短的时间内DO降的很夸张，呵呵，有时可能会降到0左右，这可能就是染杂菌了，菌体的正常生长繁殖都是有一定的规律的，同种菌种的不同发酵批次的DO和OD变化的幅度都应该是差不多，所以当DO异常降低就说明有其他菌体在一起消耗氧，供不应求自然就降低了，为了确定，可以取出少量做镜检。
有机酸工艺学-溶解氧对发酵的影响及其控制
A. 酸碱调节，使蛋白质与盐或离子形成沉淀。
在酸性溶液中，蛋白质与一些阴离子，如三氯乙酸盐、水 杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等形成沉 淀；
在碱性溶液中，蛋白质与一些阳离子，如Ag+、Cu2+、 Zn2+、Fe3+和Pb2+等形成沉淀。
2. 变性法
① 加热， ② 大幅度调节pH值， ③ 加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。
磷酸盐浓度的控制，一般是在基础培养基中采用适当的浓度。
柠檬酸发酵终点控制：
• 当通风搅拌培养50-72H柠檬酸产酸达140-180G/L，柠檬酸产量不再上升， 残糖降至2 G/L以下，可升温终止发酵，泵送至储罐中，及时进行提取。
1. 发酵温度为36±1℃。 2．PH5.0， 3．溶氧控制通风搅拌 通风量0.08-0.15M3/M3MIN。50M3罐搅拌器3挡，转速90-100R/MIN 4.发酵终点控制 残糖降至2 G/L以下,每两小时产酸不增加。
工业上使用的絮凝剂可分为三类：
1）有机高分子聚合物，如聚丙烯酰胺类衍生物、聚苯乙 烯类衍生物； 2）无机高分子聚合物，如聚合铝盐、聚合铁盐等； 3）天然有机高分子絮凝剂，如聚糖类胶粘物、海藻酸钠、 明胶、骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖等。
目前最常见的高分子聚合物絮凝剂
有机合成的聚丙烯酰胺（polyacrylamide）类衍生物
1.降低液体粘度
根据流体力学原理，滤液通过滤饼的速率与液体的粘度成反比，降低 液体粘度（加水稀释法和加热法等）可有效提高过滤速率。注意加热 温度与时间，不影响产物活性和细胞的完整性。
2.调整pH
pH值直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，适当调节pH值 可改善其过滤特性。氨基酸、蛋白质等电点的调节；在膜过滤中，发酵 液中的大分子物质易与膜发生吸附，通过调整pH值改变易吸附分子的电 荷性质，即可减少堵塞和污染；细胞、细胞碎片及某些胶体物质等在某 个pH值下也可能趋于絮凝而成为较大颗粒，有利于过滤的进行。
溶解氧对发酵影响及其控制
溶解氧对发酵的影响及其控制1 溶解氧对发酵的影响溶氧是需氧发酵控制最重要的参数之一。
由于氧在水中的溶解度很小，在发酵液中的溶解度亦如此，因此，需要不断通风和搅拌，才能满足不同发酵过程对氧的需求。
溶氧的大小对菌体生长和产物的形成及产量都会产生不同的影响。
如谷氨酸发酵，供氧不足时，谷氨酸积累就会明显降低，产生大量乳酸和琥珀酸。
1.1 溶氧量在发酵的各个过程中对微生物的生长的影响是不同的改变通气速率发酵前期菌丝体大量繁殖，需氧量大于供氧，溶氧出现一个低峰。
在生长阶段，产物合成期，需氧量减少，溶氧稳定，但受补料、加油等条件大影响。
补糖后，摄氧率就会增加，引起溶氧浓度的下降，经过一段时间以后又逐步回升并接近原来的溶解氧浓度。
如继续补糖，又会继续下降，甚至引起生产受到限制。
发酵后期，由于菌体衰老，呼吸减弱，溶氧浓度上升，一旦菌体自溶，溶氧浓度会明显上升。
1.2 溶氧对发酵产物的影响对于好氧发酵来说，溶解氧通常既是营养因素，又是环境因素。
特别是对于具有一定氧化还原性质的代谢产物的生产来说，DO的改变势必会影响到菌株培养体系的氧化还原电位，同时也会对细胞生长和产物的形成产生影响。
在黄原胶发酵中，虽然发酵液中的溶氧浓度对菌体生长速率影响不大,但是对菌体浓度达到最大之后的菌体的稳定期的长短及产品质量却有着明显的影响。
需氧微生物酶的活性对氧有着很强的依赖性。
谷氨酸发酵中，高溶氧条件下乳酸脱氢酶(LDH)活性明显比低溶氧条件下的LDH酶活要低，产酸中后期谷氨酸脱氢酶(GDH)的酶活下降很快,这可能是由于在高溶氧条件下,剧烈的通气和搅拌加剧了菌体的死亡速度和发酵活性的衰减。
DO值的高低还会改变微生物代谢途径，以致改变发酵环境甚至使目标产物发生偏离。
研究表明，L-异亮氨酸的代谢流量与溶氧浓度有密切关系，可以通过控制不同时期的溶氧来改变发酵过程中的代谢流分布,从而改变Ile等氨基酸合成的代谢流量。
2 溶氧量的控制对溶解氧进行控制的目的是把溶解氧浓度值稳定控制在一定的期望值或范围内。
发酵罐培养过程中溶氧控制
发酵过程溶氧控制一、溶氧（DO）与发酵液浓度的关系在发酵培养过程中，由于菌种的生长速度和菌量的不同，而需氧量也不同，一般发酵罐在培养到18---24小时时间段生长最旺盛，菌量也是最多的时候，所需氧量也是最多，而此时段补料量也是最大的时候。
此时段一经发现DO有下降趋势，要及时控制补料，补料控制及时可以使DO有所回升，尤其是补糖的时间控制尤为重要。
若补料时机控制不好，DO会迅速降至很低，随之AN会出现上升趋势，溶氧长时间不足的结果会导致菌种自溶，菌量减少赖氨酸含量降低，最终至使提前放罐。
为什么补糖间补会使DO有所回升？这是因为当供氧充足时糖会完全转化；而随着菌种的不断生长，菌量增加，需氧量和糖量也会增加，随着补糖速度提高，发酵液的渗透压和粘度会相应增大，氧在发酵液中通透性就会降低，所以DO会随之下降。
当发酵液浓度大于菌种细胞内部浓度时，菌种会因吸收过多的水分而最终死亡，便会出现糖的不完全转化现象，也就是RS过高，相应AN也会升高。
若及时间补，发酵液中的糖等物质菌种能够及时吸收利用，发酵液中渗透压会相应降低，氧的通透性也会提高。
但也不是RS越低越好，如果发酵液浓度长时间低于菌种细胞内部浓度，会出现菌种细胞发生“质壁分离”现象，也就细胞失水过多死亡。
所以RS要控制平稳，不能过低也不能过高。
二、溶氧（DO）与压力的关系微生物对压力具有强大的抵抗力，但在一定的高压力下，可以引起微生物细胞质的粘性和细胞容积的改变，从而影响细胞的生长繁殖。
高压会使菌种细胞蛋白质变性，最终菌种死亡。
高压的氧和二氧化碳对微生物有较大伤害作用，尤以氧的伤害最大。
所以溶氧不够不能一味提高压力，要根据实际培养情况而定。
三、溶氧（DO）与温度的关系一般，发酵温度升高，酶反应速率增大，生长代谢加快，生产期提前。
为什么降低温度会使DO上升？温度的选择还应参考其他发酵，灵活掌握。
例如，在供氧条件差的情况下（也就DO不足），要将发酵罐培养温度降低一些，因为在较低的温度下氧的溶解度相应大一些，菌的生长速率相应小一些，从而弥补了因供氧不足而造成的代谢异常。
影响发酵主要因素.
影响发酵的主要因素 除酵母菌种的种类、数量和生理状态外，影响酵母发酵 的环境因素有麦汁成分、发酵温度、罐压、溶解氧含量、pH 值等。 (一)麦汁成分： α-氨基氮：麦汁中α-氨基氮达到一定含量（150mg/L以上） 就会减少酵母通过糖类合成的氨基酸量，从而降低双乙酰的 前驱物质α-乙酰乳酸的生成量，同时有利于酵母的繁殖。当 α-氨基氮含量不足时，酵母细胞数峰值提前20～24h。α-氨 基氮含量还与发酵过程中双乙酰峰值有关。 还原糖：当还原糖含量小于9.5g/100ml，发酵将明显减慢， 酵母沉降早，残糖高，双乙酰还原速度慢。 微量金属元素：尤其是锌（0.15～0.20mg/L），作为酵母中 乙醇脱氢酶的辅助因子。如果缺少就会造成发酵迟缓，酵母 增殖差和产生不理想的发酵副产物。 啤酒发酵技术
啤酒发酵机理
(三)罐压 在一定的罐压下酵母增殖量较少，代谢副产物形成量少，主 要原因是由于二氧化碳浓度的增高抑制了酵母的增殖。因此， 在提高发酵温度缩短发酵时间的同时，应相应提高罐压（加 压发酵），以避免由于升温带来的代谢副产物增多的问题。 罐压越高，啤酒中溶解的CO2越多，发酵液温度越低，酒中CO2 含量越高。 (四)pH值 酵母发酵的最适pH为5～6，过高过低都会影响啤酒发酵速度 和代谢产物的种类、数量，从而影响啤酒的发酵和产品质量。 (五)代谢产物 酵母自身代谢产物乙醇的积累将逐步抑制酵母的发酵作用， 一般当乙醇体积分数达到8.5%以上时就会抑制发酵，此外重 金属离子Cu2+等对酵母也有毒害作用 啤酒发酵技术
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Qo2---菌体呼吸强度（比耗氧速率）， molO2/（kg干细胞·s ） ；
X ---发酵液中菌体浓度，（kg/m3）；
1.溶氧对发酵过程的影响
溶氧对菌体生长和产物形成的影响：
一般对于微生物： 临界溶氧浓度: ＝1～15%饱和溶氧浓度 例：酵母 4.6*10-3 mmol.L-1, 1.8% 产黄青霉 2.2*10-2 mmol.L-1, 8.8%
影响供氧的因素： 影响发酵罐中Kla的因素
搅拌：效果明显 空气流速 罐压
空气分布器 温度 空气中含氧量
发酵液物理性质
控制溶氧的工艺手段主要是从供氧和需氧两方面来考虑。
思考题
1 摄氧率如何计算？ 2 生产上，如何增加供氧量？
谢谢观看
生长 产物
头孢菌素
卷须霉素
5% (相对于饱和浓度） 13%
>13%
>8%
2. 发酵过程对溶氧的控制
2.发酵过程对溶氧的控制
影响需氧的因素：
菌体浓度
r= QO2 .X
QO2
➢ 遗传因素 ➢ 菌龄 ➢ 营养的成分与浓度 ➢ 有害物质的积累 ➢ 培养条件
2.发酵过程对溶氧的控制
影响供氧的因素：
Nv Kla(c * c)
所以对于微生物生长，只要控制发酵过程中氧浓度要大于 临界溶氧浓度.
1.溶氧对发酵过程的影响
问题：一般微生物的临界溶氧浓度很小，是不是发酵过程中 氧很容易满足。
例：以微生物的摄氧率0.052 mmol O2·L-1·S-1 计，
0.25/0.052=4.8秒
注意：由于产物的形成和菌体最适的生长条件，常常不一样：
微生物发酵技术---发 酵的影响因素（溶氧）
目录
Content
01 溶氧对发酵过程的影响 02 发酵过程对溶氧的控制
1. 溶氧对发酵过程的影响
1.溶氧对发酵过程的影响
细胞对氧的需求：
饱和溶氧浓度： 在一定温度和压力下，空气中的氧在水中的溶解度。
临界溶氧浓度： 好氧性微生物生长繁殖所需要的最低溶解氧的浓度。
N：氧溶解速率 α：传质比表面积 c：实测氧浓度
Kl：氧的总传质系数 C*：氧的饱和浓度
可以通过Kla （液相体积氧传递系数）和C*来调节பைடு நூலகம்
2.发酵过程对溶氧的控制
影响供氧的因素：
C*（氧的饱和溶度）的调节：
1、在通气中加入纯氧，使氧分压增高； 2、提高罐压 3、改变通气速率
2.发酵过程对溶氧的控制
1.溶氧对发酵过程的影响
细胞对氧的需求：
比耗氧速率（呼吸强度）： 单位质量的干细胞在单位时间内消耗氧的量。用Qo2 表示。
摄氧率： 指单位体积培养液在单位时间内的消耗氧的量，
以 r 表示，单位为[molO2/m3·s] 。
1.溶氧对发酵过程的影响
细胞对氧的需求：
摄氧率与呼吸强度之间的关系
r=Qo2·X