第七章发酵过程中的终点判断

2、发酵工艺的放大 • 发酵工艺放大的原则
放大过程中菌体所处的环境完全相同
物理、化学及生物因素的影响 一般工业中采用对发酵影响比较敏感的参 数作为放大的依据。 对需氧发酵来说，液相体积氧传质系数或 单位体积输入功率作为放大的依据。
• 以单位体积输入功率相等为基础进行放大
早期采用几何相似和单位体积输入功率 相等进行放大。 • 以保持相等KLa或溶解氧浓度为基础进行 放大 主要考虑微生物生理活动条件的一致性 以溶解氧为基础进行工艺放大，可通过 改变罐形状，或调节工艺条件，及培养基 的组成来达到。
② 用图形和列表方式显示存贮的数据；
③ 对存贮的数据进行各种处理和分析； ④ 和检测仪表和其他计算机系统进行通讯； ⑤ 对模型及其参数进行辨识； ⑥ 实施复杂的控制算法。
一、发酵终点的判断
• 生产能力是指单位时间内单位罐体积所积 累的产物量，其单位是g/L∙h。 • 生产既要高产量又要低成本。 • 发酵末期，菌体的分泌能力都要下降，使 产物的生产能力下降或停止。 • 发酵末期有些产生菌还会发生自溶。 • 确定合适的微生物发酵终点，对提高产物 的生产能力和经济效益是很重要的。
三、发酵过程检测与自控
• 人工控制与自动控制 • 自动控制包括：
① 和过程的未来状态相联系的控制目的或目标（如 要求控制的温度、pH值、生物量浓度等）；
② 一组可供选择的控制动作（如阀门的开、关，泵 的开、停等）； ③ 一种能够预测控制动作对过程状态影响的模型 （如用加入基质的浓度和速率控制细胞生长速率 时需要能表达它们之间相关关系的数学式）。
• 发酵自控系统由测量系统、数据处理系统
和控制系统组成，其中硬件包括传感器、
变送器、执行机构、转换器、过程接口和 监控计算机等。书图7-9
• 变送器是将传感器获取的信号转换成能被
控制器接受的信号。
• 执行机器是直接实施控制动作的元件
• 监控计算机
过程监控源自文库算机在发酵自控中的作用有：
① 从发酵过程中采集和存贮数据；
发酵过程对传感器的特殊要求 • 传感器除了满足常规要求，诸如：可靠性、 准确性、精确度、响应时间、分辨能力、 灵敏度、测量范围、特异性、可维修性等， 还应当满足一些特殊要求： • 一般要求传感器能与发酵液同时进行高压 蒸汽灭菌 • 其次是在发酵过程中保持无菌的问题 • 还有一个问题是传感器易被培养基和细胞 沾污
作为放罐时间。
• 综合考虑一些参数。
产物产量、过滤速度、氨基氮的含量、 菌体形态、pH等
二、发酵工艺的放大
1、不同规模发酵间的差异 （1）摇瓶和罐培养的差异
a、氧传递速率和溶解氧浓度的差异 b、CO2浓度的差异 c、菌丝受机械损伤的差异
（2）不同规模发酵罐之间的差异
a、菌体繁殖代谢的差异 b、培养基灭菌的差异 c、通气与搅拌的差异 d、热传递的影响 f、种子质量的差异
一、发酵终点的判断
• 考虑经济因素
最适发酵时间：以能最大限度地降低成本和最 大限度地取得最大生产能力的发酵时间
• 考虑对产品质量的影响
发酵时间长短对后步提取工艺和产品质量有很 大的影响。
• 特殊因素
染菌、异常代谢时，需要适当处理。
一、发酵终点的确定
• 合理的发酵终点即放罐时间由实验来
确定。
• 采用生产力高而成本又低的发酵时间