连续培养的基本原理
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生 化 第一节 微生物生长动力学 工 程 一、细胞生长动力学 第 二、微生物生长速率与底物浓度—莫诺模型 六 章 连 第二节 连续培养动力学及连续培养的应用 续 一、单级恒化器及其操作特征 培 养 的 二、部分菌体再循环的单级恒化器 基 本 三、连续培养的应用 原 理
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生 化 工 程 第 六 章 连 续 培 养 的 基 本 原 理
t
生 化 工 程 实际上菌体的生长是连续的过程，上面是 第 经过个别单位时间跳跃式发生的，因此， 六 为接近实际，常将时间分得很短，按1/m单 章
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位时间来看，此时，t单位时间内获得的总 连 续 菌数为：
培 养 的 基 本 原 理
生 化 工 程 虽然如此，连续发酵的优越性依旧不可忽视， 第 特别是在连续发酵稳定状态条件下，根据微 六 生物生长和代谢乊间某些数学关系来采用它 章 连 续 培 养 的 基 本 原 理
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作为过程运转和控制的基础，从而来选定过 程控制的参数。运用目前连续发酵的基本理 论，人们可以人为地来控制微生物的定向培 养，迚而来研究微生物的生理及代谢作用。 这些均是控制发酵过程中极为重要的问题。
生 化 工 程 第 六 章 连 续 培 养 的 基 本 原 理
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分批发酵中，微生物处于连续变化的环境 中，基质不断消耗，产物不断积累，环境 条件不断变化，菌体不能长期处于旺盛的 发酵期，发酵设备利用率低，单位体积时 间的产物量也较少。
生 化 工 连续发酵中，微生物的生长代谢活动保持旺 程
生 化 工 程 第 六 章 连 续 培 养 的 基 本 原 理
生物工程专业课程 若起始菌量为 x0（接种量），经过时间 t 后的总菌量为 x，则：
第一单位时间： x0 x0 x0 1 x0 1
2
起始：x0
第二单位时间： x0 1 x0 1 第t单位时间: x0 1
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盛的稳定状态，而 pH、营养成分、溶解氧 第 六 等都保持恒定，幵从系统外部予以调控。这 章 样就大大提高了设备利用率。
连 与分批发酵相比较，连续发酵具有单位产量 续 培 的反应器容积小，人工费用低，产品质量稳 养 定及发应速率容易控制的优点。 的 基 本 原 理
生 化 工 程 尽管连续发酵具有上述优点，但是在实际发 第 酵工业中，连续发酵还未能全部代替传统的 六 间歇发酵。 章 连 续 培 养 的 基 本 原 理
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发酵过程变化而发生变化。初级代谢产物由 于没有明显的产物形成期．所以它是随菌体 生长在不断地迚行的，有的与菌体生长成平 行关系，如乳酸、醋酸、氨基酸和核酸等。
生 化 工 程 第 六 章 连 续 培 养 的 基 本 原 理
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连续培养方法是 1949 年由莫诺首先提出和 建立起来的，连续培养是针对间隙（分批） 培养而言的，即以一定速率不断向混合均 匀的发酵罐中供给新鲜的培养基，同时等 量的排出发酵液，维持发酵液量一定的培 养方法。
生 化 第一节 微生物生长动力学 工 程
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第 六 在一个间隙培养的周期中，菌体数量的增 章 加主要是在对数期生长实现的，因此，在 连 续 培 养 的 基 本 原 理
一、细胞生长动力学
讨论微生物生长动力学时，是以生长曲线 的对数期为目标建立其生长模型。 在对数生长期，单位菌体在单位时间内的 增殖菌数为常数，称为比生长速率，用μ 表示。
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这是由于在连续发酵试验和生产中，遇到了 在长期连续发酵过程中，微生物的突变和杂 菌污染的问题，欲保持长期的无菌状态，在 技术上尚有一定的困难。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 生 化 工 程 第 六 章 连 续 培 养 的 基 本 原 理
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此外，发酵液在连续流动过程中的不均匀性 和丝状菌在管道中流动的困难，以及对微生 物动态方面的活动规律还缺乏足够的认识。 目前还不能根据连续发酵的理论完全来控制 和指导生产。
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微生物发酵有三种方式：即分批发酵(batch fermentation)；补料分批发酵(fedbatch fermentation)；连续发酸(continuous fermentation)；
生 化 工 程 工业上为了防止出现菌种衰退和杂菌污染等 第 实际问题，大都采用分批发酵或补料分批发 六 章 酵这两种方式。其中补料分批发酵已被广泛 连 续 培 养 的 基 本 原 理
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采用，因为它的技术介于分批发酵和连续发 酵乊间、兼有两者的优点。又克服了它们的 缺点。各种不同发酵方式菌体代谢变化也不 相同，但为了了解其基本变化，仍以分批发 酵为基础来说明其代谢规律。
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发酵中的菌体、基质和产物三者变化的基 本过程是：菌体迚入发酵罐后就开始生长、 繁殖，直达一定的菌体浓度。其生长过程 仍显示适应(停滞)期、对数生长期、静止 (稳定)期和衰亡期等生长史的特征。
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但在发酵过程中、即使同一菌种、由于菌体 的生理状态与培养条件的不同，各个别期时 间长短也不尽相同：如适应期的长短就随培 养条件而有所不同，幵与接种菌的生理状态 有关。对数生长期的菌种移植到与原培养基 组成完全相同的新培养基中，就不会出现适 应期，仍以对数生长期的方式继续繁殖下去。
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另外，用静止期以后的菌体接种，即使接种 的菌体全部能够生长，也要出现适应期，因 此，工业发酵中往往要接入处于对数生长期 (特别是中期)的菌体，以尽量缩短适应期。
生 化 工 程 为了获得代谢产物，菌体尚未达到衰退期即 第 行放罐处理；由于菌体生长繁殖和产物的形 六 成，基质(如葡萄糖)浓度的变化一般是随发 章 酵时间的延长而不断下降，溶解氧浓度也随 连 续 培 养 的 基 本 原 理
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生 化 工 程 实际上菌体的生长是连续的过程，上面是 第 经过个别单位时间跳跃式发生的，因此， 六 为接近实际，常将时间分得很短，按1/m单 章
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作为过程运转和控制的基础，从而来选定过 程控制的参数。运用目前连续发酵的基本理 论，人们可以人为地来控制微生物的定向培 养，迚而来研究微生物的生理及代谢作用。 这些均是控制发酵过程中极为重要的问题。
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分批发酵中，微生物处于连续变化的环境 中，基质不断消耗，产物不断积累，环境 条件不断变化，菌体不能长期处于旺盛的 发酵期，发酵设备利用率低，单位体积时 间的产物量也较少。
生 化 工 连续发酵中，微生物的生长代谢活动保持旺 程
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生物工程专业课程 若起始菌量为 x0（接种量），经过时间 t 后的总菌量为 x，则：
第一单位时间： x0 x0 x0 1 x0 1
2
起始：x0
第二单位时间： x0 1 x0 1 第t单位时间: x0 1
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盛的稳定状态，而 pH、营养成分、溶解氧 第 六 等都保持恒定，幵从系统外部予以调控。这 章 样就大大提高了设备利用率。
连 与分批发酵相比较，连续发酵具有单位产量 续 培 的反应器容积小，人工费用低，产品质量稳 养 定及发应速率容易控制的优点。 的 基 本 原 理
生 化 工 程 尽管连续发酵具有上述优点，但是在实际发 第 酵工业中，连续发酵还未能全部代替传统的 六 间歇发酵。 章 连 续 培 养 的 基 本 原 理
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发酵过程变化而发生变化。初级代谢产物由 于没有明显的产物形成期．所以它是随菌体 生长在不断地迚行的，有的与菌体生长成平 行关系，如乳酸、醋酸、氨基酸和核酸等。
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连续培养方法是 1949 年由莫诺首先提出和 建立起来的，连续培养是针对间隙（分批） 培养而言的，即以一定速率不断向混合均 匀的发酵罐中供给新鲜的培养基，同时等 量的排出发酵液，维持发酵液量一定的培 养方法。
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第 六 在一个间隙培养的周期中，菌体数量的增 章 加主要是在对数期生长实现的，因此，在 连 续 培 养 的 基 本 原 理
一、细胞生长动力学
讨论微生物生长动力学时，是以生长曲线 的对数期为目标建立其生长模型。 在对数生长期，单位菌体在单位时间内的 增殖菌数为常数，称为比生长速率，用μ 表示。
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这是由于在连续发酵试验和生产中，遇到了 在长期连续发酵过程中，微生物的突变和杂 菌污染的问题，欲保持长期的无菌状态，在 技术上尚有一定的困难。
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此外，发酵液在连续流动过程中的不均匀性 和丝状菌在管道中流动的困难，以及对微生 物动态方面的活动规律还缺乏足够的认识。 目前还不能根据连续发酵的理论完全来控制 和指导生产。
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微生物发酵有三种方式：即分批发酵(batch fermentation)；补料分批发酵(fedbatch fermentation)；连续发酸(continuous fermentation)；
生 化 工 程 工业上为了防止出现菌种衰退和杂菌污染等 第 实际问题，大都采用分批发酵或补料分批发 六 章 酵这两种方式。其中补料分批发酵已被广泛 连 续 培 养 的 基 本 原 理
生物工程专业课程
采用，因为它的技术介于分批发酵和连续发 酵乊间、兼有两者的优点。又克服了它们的 缺点。各种不同发酵方式菌体代谢变化也不 相同，但为了了解其基本变化，仍以分批发 酵为基础来说明其代谢规律。
生 化 工 程 第 六 章 连 续 培 养 的 基 本 原 理
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发酵中的菌体、基质和产物三者变化的基 本过程是：菌体迚入发酵罐后就开始生长、 繁殖，直达一定的菌体浓度。其生长过程 仍显示适应(停滞)期、对数生长期、静止 (稳定)期和衰亡期等生长史的特征。
生 化 工 程 第 六 章 连 续 培 养 的 基 本 原 理
生物工程专业课程
但在发酵过程中、即使同一菌种、由于菌体 的生理状态与培养条件的不同，各个别期时 间长短也不尽相同：如适应期的长短就随培 养条件而有所不同，幵与接种菌的生理状态 有关。对数生长期的菌种移植到与原培养基 组成完全相同的新培养基中，就不会出现适 应期，仍以对数生长期的方式继续繁殖下去。
生 化 工 程 第 六 章 连 续 培 养 的 基 本 原 理
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另外，用静止期以后的菌体接种，即使接种 的菌体全部能够生长，也要出现适应期，因 此，工业发酵中往往要接入处于对数生长期 (特别是中期)的菌体，以尽量缩短适应期。
生 化 工 程 为了获得代谢产物，菌体尚未达到衰退期即 第 行放罐处理；由于菌体生长繁殖和产物的形 六 成，基质(如葡萄糖)浓度的变化一般是随发 章 酵时间的延长而不断下降，溶解氧浓度也随 连 续 培 养 的 基 本 原 理