从摇瓶到发酵罐地发酵放大问题
发酵过程的实验室研究、中试和放大
一. 实验室研究
(一) 实验设备 实验室研究所用的培养仪器和设备，如培养皿、培养箱等，已在微生物教科书和实验中介绍和 使用过，这里就不再叙述。绝大多数是需氧发酵，所以，对沉没(深层）液体培养来说，有气体自 然交换的摇瓶发酵和强制通气的发酵罐发酵。前者需要摇瓶机，后者需要容量大小不同的发酵罐 摇瓶机有往复式和旋转式两种。它们由3-4 个主要部件所构成，有支持台、电动机、控制系统 等可装有不同数量和不同大小的摇瓶，有250，500，1000ml的摇瓶，还有供种子液的4L大的摇瓶 。
1. 瓶塞对氧传递的阻力 为了保证瓶内是纯种培养，必须在瓶口配有一定厚度的棉花或多层纱布等过滤介质，以杜绝外
界空气中的杂菌或杂质进入瓶内。瓶外的氧气通过过滤介质，一定有传递阻力。Hara采用不同物质 的瓶塞，在转速为210r/min, 偏心距为3.5cm的摇瓶机上，29-30 0C下进行试验，采用外界氧扩散进入 取代空瓶中CO2的方法，测定氧透过瓶塞的氧传递系数(KC) O2(cm3/min)。结果见下页图。
第十五章 发酵过程的实验室研究、中试和放大
(Research in Lab. and Scale up) 第一讲
一.实验室研究 二.微生物摇瓶与罐培养的差异和发酵规模改变的影响（上）
摇瓶和发酵罐培养
1
体积氧传递系数（ 体积氧传递系数（KLa）和溶解氧的差 异
2
CO2浓度的差异 菌丝受机械损伤的差异
3
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1
体积氧传递系数（ 体积氧传递系数（KLa）和溶解氧的差异
通气状况：
摇瓶培养：瓶塞对氧传递的阻力、表面通气状况 与周围环境有关 发酵罐培养：鼓泡通气
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四、消除差异的方法
消除摇瓶与发酵 罐培养这两种规 模结果的差异， 模结果的差异， 使摇瓶发酵结果 能反映罐上的结 果，是一个很重 要的问题。 要的问题。
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从下面四个方面模拟罐上发酵的条件
1 增加摇瓶机的 转速，提高摇 转速， 瓶的Kd值和 瓶的 值和 溶氧水平
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搅拌增加菌体受损伤的程度
菌体内核酸类物质的漏出率与搅拌转速、 菌体内核酸类物质的漏出率与搅拌转速、搅拌持续 时间、搅拌叶的叶尖线速度、 时间、搅拌叶的叶尖线速度、培养液单位体积吸收的功 率以及体积氧传递系数(KLa)等成正比关系，也就是说， 等成正比关系， 率以及体积氧传递系数 等成正比关系 也就是说， 这些发酵参数的数量增加，其漏出率也增加， 这些发酵参数的数量增加，其漏出率也增加，菌体受损 伤的程度也增加。 伤的程度也增加。 虽然摇瓶发酵也有低分子核酸类物质漏出， 虽然摇瓶发酵也有低分子核酸类物质漏出，其漏出 量远远低于罐的。 量远远低于罐的。
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2 减少培养基的 装量，要注意 装量， 水分蒸发所引 起的误差
3 直接向摇瓶中 通入无菌空气 或氧气等措施
4 可在摇瓶中加 入玻璃珠来模 拟发酵罐的机 械搅拌来研究 因搅拌引起的 差异
发酵工艺优化
发酵工艺优化从摇瓶试验到中试发酵罐试验的不同之处1、消毒方式不同，摇瓶是外流蒸汽静态加热(大部分是这样的)，发酵雁是直接蒸汽动态加热，部分的是直接和蒸汽混合，会因此影响发酵培育基的质显，体积，PH,透光率等指标。
扩大时摇考虑2、接种方式不同，摇瓶是吸管加入，发酵罐是火焰直接接种(当然有其他的接种方式)，要考虑接种时的菌株损失和菌种的适应性等。
3、空气的通气方式不同，摇瓶是表面点接接触。
发酵罐是和空气混合接触，考虑二氧化碳的浓度和氧气的融解状况。
4、蒸发量不同，摇瓶的蒸发量不好掌握，湿度掌握好的话，蒸发量会少。
发酵罐蒸发量大，但是可以通过补料解决的。
5、搅拌方式不同，摇瓶是摇转方式进行混合搅拌，对菌株的剪切力较小。
发酵雁是直接机械搅拌，留意剪切力的影响和无菌的影响。
6、PH的掌握，摇瓶一般通过碳酸钙和间断补料掌握PH,发酵可以直接流加掌握PH,比较便利。
7、温度掌握，摇瓶是空气直接接触或者传热掌握温度，但是发酵罐是蛇罐或者夹套水降温掌握，留意降温柔加热的影响。
8、留意染菌的掌握方法不一样，发酵罐依据染菌的周期和染菌的类型等可以实行一些必要的措施削减损失。
9、发酵罐可以取样或者仪表时时检测，但是摇瓶由于量小不能便利的进行掌握和检测。
10、原材料不一样，发酵所用原材料比较廉价而且粗旷，工艺掌握和摇瓶区分很大等等发酵工艺中补料的作用补料分批培育(fed—batch culture简称FBC)是指在分批培育过程中、间歇或连续地补加一种或多种成分的新奇培育基的培育方法、与传统的分批集中补料培育相比、它有以下优点：(1)可以避开在分批发酵中因一次投料过多造成发酵液环境突变，造成菌丝大量生长等问题，改善发酵液流变等性质，使得发酵过程泡沫得以掌握，节省消泡剂，并提高了装罐系数。
(2)可以掌握细胞质量，以提高芽抱的比例，并使pH得以稳定。
(3)可以解除底物抑制，产物反馈抑制和分解阻遏o(4)可以使“放料和补料”方法得以实施。
摇瓶与发酵(发酵人论坛)
装量少也不行，因为放罐后要检测，体积总得要满足各项检测用量。在这里我给一个提示：按照一般经验，发酵液和摇瓶的体积比例为10%-20%。我们首先强调了空气的分配，其实还要考虑其他物质的混合，比如：摇床震动的作用也会使细胞分泌出来的成份快速分布于整个发酵体系中，如果不摇瓶发酵过程，需要补料，自然摇动，也会使这些物质得到分散，均匀作用于每个细胞。
摇瓶虽然简单，但是要想得到有价值的结论，基本原则不能抛弃，细节也要掌握，毕竟细节决定成败。
一、摇瓶装量
摇瓶的装量是多少，没有理论上的规定，所以大家的装量一定也不一样，对装量的观点也互不相同。那么多少合适呢？我不知道有没有下限，但是肯定会有一个上限，总不能装满吧！因为装量越多，在一定转动的情况下，溶氧会越少，相对蒸发量就越低，出现异常的概率就会变大，而且单位发酵液分配的动力也应该会降低。
当然，只有带着工作热情和感情去工作，这些小细节才会去做，才能想得到。之前有个同学做培养基优化初筛时，每个考察会安排3个重复，我挺佩服他的，因为我们只做一次，不做重复，只在中心点做5个重复。但是他在最后检测的时候，却让我们大跌眼镜。他将另外两个瓶中的发酵液直接倒入另外一瓶中，然后检测他认为的平均效价。这其中的问题希望大家能看得出：
本次内容作为网站知识汇总的第一期：摇瓶试验与发酵。
第一节：摇瓶与发酵
之所以选择摇瓶作为第一节，主要原因是我对“她”有深厚的感情，本科时进行植物细胞培养时使用的是摇瓶，研究生课题设计多数时间也在使用摇瓶，进入企业研发部和车间，也长期离不开摇瓶培养，包括种子培养，培养基优化，和过程验证。摇瓶虽然简单，但它的确是我们一个非常好用的工具，不仅研究过程要应用，生产过程也离不开，它的用途多种多样。不仅用于种子制备，种子的测试，原料的测试，培养基的优化，发酵过程的优化，还能够伴随整个发酵过程。
发酵工艺优化
发酵工艺优化发酵工艺优化从摇瓶试验到中试发酵罐试验的不同之处1、消毒方式不同，摇瓶是外流蒸汽静态加热（大部分是这样的），发酵罐是直接蒸汽动态加热，部分的是直接和蒸汽混合，会因此影响发酵培养基的质量，体积，PH，透光率等指标。
扩大时摇考虑2、接种方式不同，摇瓶是吸管加入，发酵罐是火焰直接接种（当然有其他的接种方式），要考虑接种时的菌株损失和菌种的适应性等。
3、空气的通气方式不同，摇瓶是表面直接接触。
发酵罐是和空气混合接触，考虑二氧化碳的浓度和氧气的融解情况。
4、蒸发量不同，摇瓶的蒸发量不好控制，湿度控制好的话，蒸发量会少。
发酵罐蒸发量大，但是可以通过补料解决的。
5、搅拌方式不同，摇瓶是摇转方式进行混合搅拌，对菌株的剪切力较小。
发酵罐是直接机械搅拌，注意剪切力的影响和无菌的影响。
6、PH的控制，摇瓶一般通过碳酸钙和间断补料控制PH，发酵可以直接流加控制PH，比较方便。
7、温度控制，摇瓶是空气直接接触或者传热控制温度，但是发酵罐是蛇罐或者夹套水降温控制，注意降温和加热的影响。
8、注意染菌的控制方法不一样，发酵罐根据染菌的周期和染菌的类型等可以采取一些必要的措施减少损失。
9、发酵罐可以取样或者仪表时时检测，但是摇瓶因为量小不能方便的进行控制和检测。
10、原材料不一样，发酵所用原材料比较廉价而且粗旷，工艺控制和摇瓶区别很大等等发酵工艺中补料的作用补料分批培养(fed—batch culture简称FBC)是指在分批培养过程中、间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法、与传统的分批集中补料培养相比、它有以下优点：(1)可以避免在分批发酵中因—次投料过多造成发酵液环境突变，造成菌丝大量生长等问题，改善发酵液流变等性质，使得发酵过程泡沫得以控制，节省消泡剂，并提高了装罐系数。
(2)可以控制细胞质量，以提高芽抱的比例，并使pH得以稳定。
(3)可以解除底物抑制，产物反馈抑制和分解阻遏。
(4)可以使“放料和补料”方法得以实施。
食用菌摇瓶和罐发酵两种深层培养结果差异的分析
食用菌摇瓶和罐发酵两种深层培养结果差异的分析
何佳;赵启美;田娟
【期刊名称】《河南科技大学学报：农学版》
【年(卷),期】1997(000)004
【摘要】对食用菌摇瓶和罐发酵两种深层培养试验结果存在的差异进行了分析,认为①氧吸收系数（kd）和溶解氧②二氧化碳（CO<sub>2</sub>）③对菌丝的损伤等三方面因素是造成差异的原因,提出了消除差异的措施。
【总页数】3页(P38-40)
【作者】何佳;赵启美;田娟
【作者单位】洛阳农专果蔬系
【正文语种】中文
【中图分类】S
【相关文献】
1.平菇液体菌种摇瓶和发酵罐生长动力学模型的比较 [J], 王兰青;高玉千;戚元成;申进文;邱立友
2.利福霉素B发酵放大Ⅰ.从摇瓶到15L发酵罐的发酵放大 [J], 赵成建;张定丰;金志华
3.茯苓的摇瓶补料发酵和发酵罐补料液体发酵 [J], 李羿;万德光;杨胜
4.多杀菌素发酵从摇瓶到50L发酵罐放大研究 [J], 祁桂玲;王学伟;王佳颖
5.酸奶弱后酸化菌株摇瓶增菌工艺及发酵罐扩培试验 [J], 赵丽娜;巩俊明;张娜;李晨;田洪涛;王妙姝;康红艳;罗云波
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桑黄发酵罐放大培养的初步研究
桑 黄发 酵罐 放大 培 养 的初 步 研 究
秦 俊 哲 ，张 慧 洋
（ 西科 技 大 学 生命 科 学 与 工 程 学 院 ，陕 西 西 安 ７ ０ ２ ） 陕 １ ０ １
摘 要 ： 比研 究 了桑黄 摇瓶 和发 酵罐 培养 不 同阶段 的 各 项 生理 指 标． 果表 明 ： 瓶 培 养 在 对 结 摇
１ 接 种 量 、 ８℃ 、 ６ ／ ｎ的 条件 下 ， ０ ２ １ ０ｒ ｍｉ 菌丝 量 １ ８ ｈ达到 最 大 ， 原 糖 及 氨 基 态 氮分 别 在 ６ 还
１ ０ｈ和 ７ ２ ２ｈ达到 最 高峰 ， 最适 ｐ 为 ５ ５ 发 酵罐 培 养在 ５Ｌ装液 量 、０ 接 种 量 、０ ／ ｎ Ｈ ．； １ ２ ０ｒｍｉ
氮： 甲醛滴 定法 （ ／ ２ ４ ． —９ ． ＧＢ Ｔ １ １ ３ ２８ ）
Ｖ ２ ２ ． Ｂ 各 ０ｍｇ
（） ３ 仪器设 备 ． ＨＹＧ Ｉａ迂 转 式 恒 温 调 速 摇 瓶 柜 、 Ｉ 一０ ０ —Ｉ Ｂ ＯＦ ６ １ Ｓ型 发 酵 罐 、 ５ Ｐ ７ ６ Ｃ紫 外 可见 分 光 光 度
计 、ＳＣ Ｏ Ｌ － Ｓ Ｌ型立式 压力 蒸 汽灭 菌器 等．
１ ２ 方 法 ．
№ ． ５ Ｖｏ． １ ２８
陕 西 科 技 大学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｓ ＡＡＮＸＩＵ ＮＩ Ｈ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｃ ＥＮＣＥ ＆ ＴＥ Ｉ ＯＦ Ｓ Ｉ ＣＨＮＯＬＯＧＹ
０ｃ． １ ｔ ２０ ０
・
４１ ・
文 章 编 号 ： ０ ０ ５ １ （ ０ ０ ０ — ０ １０ １ ０ — ８ １ ２ １ ） ５０ ４ — ３
（） １ 菌种 的活化 ． 将母 种 接种 到 Ｐ ＤＡ综 合 培养基 上 于 ２ ８℃培 养 １ ． ０ｄ
第十一章发酵的实验室研究中试放大
3.放大或缩小的方法
（1）单位体积所输入的功率为基础： 目前的放大或缩小的发酵生产多采用几何相
似发酵罐和单位体积功率相等来进行操作。 在青霉素发酵放大中：采用中试罐试验取得产 物浓度和输入功率的关系曲线，在一定单位体 积输入功率下所得效价最高，按照此功率放大 到一定倍数的发酵罐中。
（2）保持相等的K Lα或溶解氧为基础
的环境条件应用到中小型发酵设备中，以保证 在中小设备中进行的研究结果能够在大规模发 酵生产中重现出来
放大（scale up）: 将实验室和中试车间所取
的的试验结果应用到工业性的大规模发酵生产 中去的转移过程。
前提:保证转移过程中的物理因素和化学因素完全相同
1.放大的过程
实验室阶段是得到新菌株或摸索新工艺；
7.04 × 8.79 ×
10-7
10-7
10.55 × 10-8
21.9
25.0 29.2
27.4
37.3 42.2
37.5
41.9 43.5
2.CO2浓度
摇瓶培养一般情况下式常压，发酵罐则处于正 压范围，因而CO2的溶解度较大，对整个发酵过程 （特别是次级代谢过程）的影响不同（第八章）。
3.菌丝损伤
发酵液体积大；菌体繁殖代数越多；变异菌株出现 几率越大；发酵结果差异就会变大。
（2）培养基灭菌差异：
分批灭菌：分为预热期，维持期和冷却期。整个灭 菌时间较长，培养基成分及其比例变化几率增大。 连续灭菌：灭菌时间较短，对培养基成分要求严格， 否则灭菌效果不好。
（3） 通气搅拌差异：
发酵放大过程中单位体积消耗的搅拌功率， 搅拌浆叶尖线速度（影响菌体损伤），以及 发酵液混合均匀程度都会发生变化。
均匀设计表U7(76)
第八章 发酵过程的放大
“发酵放大是一门艺术，而不是一门科学” —— A.E.Humphrey
就目前为止，生化放大过程一直是一 个难题。
虽然很难用理论分析，但是并不是放大 问题没解决就不能放大，反应器的不足 可以通过工艺及控制手段来弥补，工艺 的欠缺也可以通过改善反应器型式来修 正。
主要内容
2、接种方式不同，摇瓶是吸管加入，发酵罐是火焰 直接接种（当然有其他的接种方式），要考虑接种时 的菌株损失和菌种的适应性等。
3、空气的通气方式不同，摇瓶是表面 直接接触。发酵罐是和空气混合接触， 考虑二氧化碳的浓度和氧气的融解情况。
4、蒸发量不同，摇瓶的蒸发量不好控 制，湿度控制好的话，蒸发量会少。发 酵罐蒸发量大，但是可以通过补料解决 的。
➢ 第一节 发酵放大的原则及方法 ➢ 第二节 以摇瓶取得数据为依据进行发酵过程和发
酵罐放大 ➢ 第三节 小型罐到大型罐的放大
工业发酵过程的放大
第一阶段 实验室规模，进行菌种的筛选和培养基的研究
第二阶段 中试工厂规模，确定菌种培养的最佳操作条件
第三阶段 工厂大规模生产
第一节 发酵放大的原则及方法
2.供氧方面的阻力
于氧：是k1气难1 膜溶；气体：，气所k12 液以界面即；液膜：处液1的膜k13阻；力是：主发要酵k14阻液力；来由
源；
k3
3.耗氧方面的阻力
传递k：；18 胞k15 外：液为膜耗；氧方：面k菌6、的k1k丝67 阻丛力；主要：来细源k1胞7 ；膜另；外
：胞内 受菌
体生理及培k养8 基成分如pH不适、代谢产物积累等影响。
以kLa为基准的比拟放大法
有的菌种在深层发酵时耗氧速率很快， 因此溶氧速率能否与之平衡就可能成为 生产的限制性因素。耗氧速率可以用实 验法测定。在小型试验发酵罐里进行发 酵过程，用适当的仪器记录发酵液中的 溶氧浓度。
将摇瓶成果转移到发酵罐的策略和实践
将摇瓶成果转移到发酵罐的策略和实践
摇瓶是实验室中最常用的设备之一，它通常用于发酵，处理采样，液体冷冻，细胞培养等操作。
使用摇瓶可以有效地完成上述操作，但有些细节操作需要小心谨慎，以防止意外事故发生。
一般来说，摇瓶中的成果可以复杂地转移到发酵罐中。
在实际应用中，有许多不同的转移策略，以防止污染和损坏发酵罐内的物质。
本文将重点介绍如何将摇瓶成果转移到发酵罐的策略和实践。
首先，在转移摇瓶成果到发酵罐之前，应该对摇瓶和发酵罐进行清洗，以确保它们不会受到污染。
在清洗时，应使用专门的清洗剂，并以正确的清洗步骤和正确的清洗时间进行清洗。
外，应确保发酵罐外表干燥，以避免样品与外部污染物混合。
其次，在将摇瓶成果转移到发酵罐中时，一定要注意转移的速度和量。
若过快，液体可能会受到空气中的污染，从而影响发酵的结果；若过多，发酵罐的容量可能不够，从而使样品受到污染。
此外，还需要注意转移液体的温度，以避免损坏发酵罐中的物质。
最后，在将摇瓶成果转移到发酵罐之后，应及时安装好发酵罐的盖子，以防止外部空气流入发酵罐，从而影响发酵罐内的物质。
此外，应着重关注发酵过程，及时调整发酵条件，以确保实验结果准确。
总之，将摇瓶成果转移到发酵罐是一项复杂的技术操作，在此过程中，需要注意清洗发酵罐，控制转移的速度和量，监控发酵过程以及注意发酵罐的封盖，以确保发酵成品的质量。
只有完成这些要求，才能帮助实验室获得可靠的成果。
从摇瓶到发酵罐的发酵放大问题
从摇瓶到发酵罐的发酵放大问题发酵发酵罐重复性标题:从摇瓶到发酵罐的发酵放大问题摘要:从摇瓶到发酵罐的发酵放大问题我在实验室50ml 250ml三角瓶做，37℃150rpm；放大到300L发酵罐，转速180rpm（不能调），风量要控制在多少合适啊？这个细菌是微好氧的。
有一次，溶氧都降到2%了，反而结果还比前几次好。
但是产物也只有摇瓶做的50%。
怎么优化啊？回复：溶氧控制在转速180rpm时，是比较扯淡的，因为转速不足以把微量空气氧打散到促进气液两相的传质程度！！（我在10L罐上……关键词:发酵发酵罐重复性回复：优化大罐需要考虑：罐压，接种量，pH范围，通气量范围，起使转速，温度，DO范围。
这些都是必须考虑的，你可以适当固定1到2个条件，看看生长怎么样。
穷孩子，发酵罐和摇瓶相差太大，因为整体的机制不甚相同，我觉得最大的区别在于1 摇瓶靠的是离心力，而发酵罐是真正的剪切，有些菌种在摇瓶中生长良好，但到发酵罐上由于剪切作用而无法结团，所以很多时候两者是不一样的。
2 溶氧问题：上面几位说得很全了，我就不多说了:P流加式的，你在摇瓶上无法实现持续流加吧，但是发酵罐是可以的。
测到（但是现在已经出现直接跟着检测系统的摇瓶系统），所以你无法维持一个恒定的pH。
发酵罐可以通过在线控制pH值恒定5 数据：你做发酵，最重要的是得到合适的配方与工艺吧，往往在发酵罐上可以比较全地反映出你的整个发酵状态，什么时间菌体疯狂生长，什么时间进入产素阶段，根据一些指标可以看得出来，所以摇瓶只是表层，发酵罐才是深层，总之吧，摇瓶肯定是基础，只有在摇瓶的基础上进行系统的发酵罐的研究才能真正适合生产。
再者，你就是由小罐到大罐的工艺操作还是不尽相同。
仅供参考，大家多交流！微生物发酵的放大实验，要注意反应罐的培养温度，培养基浓度，PH值，搅拌转速，还要不断的反应罐增加补料。
温度好控制pH上罐子是可以调节的，在摇床上你只能定时取样检测溶氧就差的很大了，摇床上基本就是缺氧的，上罐子因为有通气所以在一定条件下能确保溶氧，这样会导致用摇床摇菌的时间远远大于上罐子的时间，我现在做的菌，在摇床上基本是16小时左右吧，上罐子就6、7个小时不锈钢最怕氯离子了,特别是盐酸.酸的种类多了,看你需要补课的多,还是自己先学一阵子先吧.回复选择硫酸或磷酸即可不知楼主为何选盐酸:sweat:回复不锈钢最怕氯离子啦，尤其是盐酸，有些用自来水的厂子都要严格控制水中氯的含量！你们做多久啦？多大的罐子呀？发酵罐是压力容器，先停下来检修吧，不然出了事就是人命关天的大事:cat3:回复主要看HCl在发酵过程中起什么作用，是否可以替换。
第十章 发酵过程的实验室研究、中试和放大
④ 搅拌器间距
S=2d
1.5－2.5
⑤ 下搅拌器距底间距 C= d
0.8－1.0
⑥ 挡板与罐壁的距离 （1/5-1/8）B
HL：装料的液面高度。 ha ：封头凸出部分的高度，标准椭圆封头有ha ＝
0.25D。
Hb：封头直边高度，据壁厚一般取25、 40、
50mm。
25
机械搅拌通风发酵罐的优缺点
优点:操作弹性大，pH值和温度易于控 制；有较规范的工业放大方法；适合 连续培养。
最大500-550rpm，空气分布器：直管。
都配有DO、pH、T、泡沫等传感器。
（可直接检测控制温度、搅拌转速、通气流量、罐压、消泡、 pH、DO、 发酵液体积、补料量、排气 CO2 和 O2 等十多个在线参数）
❖ 发酵罐（液体发酵）的种类：
➢ 密闭厌氧发酵罐 ➢ 通气搅拌发酵罐
机械搅拌通风发酵罐 自吸式发酵罐 气升式发酵罐
从下面四个方面模拟罐上发酵的条件
1
2
3
4
增加摇瓶机的 转速
减少培养基的 装量
直接向摇瓶中 通入无菌空气 或氧气等措施
可在摇瓶中加 入玻璃珠来模 拟发酵罐的机 械搅拌来研究 因搅拌引起的 差异
K，m：决定于搅拌器的型式，挡板的尺寸及 流体的流态
P0
N 3 D 5
是一个无因次数，可定义为功率准数NP。该准数表征着机械 搅拌所施与单位体积被搅拌液体的外力与单位体积被搅拌 液体的惯性之比。
N 单位体积液体所受外力 P 单位体积液体的惯性力
P0 /V
ma /V
式中
ω：涡轮线速度 a：加速度 V：液体体积 m：液体质量
✓ 而搅拌转速则一般为90-110rpm。
发酵放大方法
发酵罐的比拟放大一、比拟放大的内容：罐的几何尺寸，通风量，搅拌功率，传热面积和其他方面的放大问题，这些内容都有一定的相互关系。
二、比拟放大的依据1、单位体积液体的搅拌消耗功率2、搅拌雷诺准数3、溶氧系数4、搅拌桨末端线速度5、混合时间6、通过反馈控制条件，尽可能使重要环境因子一致。
三比拟放大和它的基本方法比拟放大:是把小型设备中进行科学实验所获得的成果在大生产设备中予以再现的手段，它不是等比例放大，而是以相似论的方法进行放大。
首先必须找出表征着此系统的各种参数，将它们组成几个具有一定物理含义的无因次数，并建立它们间的函数式，然后用实验的方法在试验设备中求得此函数式中所包含的常数和指数，则此关系式在一定条件下便可用作为比似放大的依据。
比拟放大是化工过程研究和生产中常用的基本方法之一。
在发酵工程中是否适用和发酵工程中所用的比拟放大方法发酵过程是一个复杂的生物化学过程，影响这个过程的参数有物理的、化学的、生物的，有些虽然已经被认识了，但目前还不能准确快速地测量，有些则尚未被认识。
现在只研究了少数参数对此过程的关系，而假定其它参数是不变的，实际上不可能都是不变的。
因此发酵生产过程设备比似放大理论与技术的完善，有赖于对发酵过程的本质的深入了解。
发酵工程中所用的比拟放大方法有：等KLa, 等πDN, 等Pg/V, 等Re或动量因子,相似的混合时间等。
发酵过程的控制和监测一、发酵过程的监测内容与方式发酵过程的参数检测意义在发酵过程中，过程状态经历着不断的变化，尤其是批发酵这种状态的变化更快。
底物和营养物由于生物活性而变化，生物量的增加和生物量组成也在变化(包括物理、生化和形态学上的变化），而各种具有生物活性的产物被积累。
发酵过程检测和控制的目的就是利用尽量少的原料而获得最大的所需产物。
（一）发酵过程监控的主要指标1．物理检测指标：温度；压力；搅拌转速；功耗；泡沫；气体流速；粘度等。
2．化学检测指标：pH；氧化还原电位；溶解氧；气体CO2、O2；糖含量；化合物含量等。
第十章 发酵过程的实验室研究、中试和放大
3，通气液体机械搅拌功率的计算
迈凯尔的修正关系式
Pg 2.25(
P02 ND 3 Q
0.08
)
0.39
10
3
计算举例
某细菌醪发酵罐 罐直径T＝1.8(米) 圆盘六弯叶涡轮直径D＝0.60米，一只涡轮 罐内装四块标准挡板 搅拌器转速N＝168转／分 通气量Q＝1.42米3／分(已换算为罐内状态的流量) 罐压P＝1.5绝对大气压 醪液粘度μ＝1.96×10-3牛· 秒／米2 醪液密度ρ＝1020公斤／米3 要求计算Pg
缺点: 进罐空气处于负压，因而增加了染菌机会，且搅
拌转速甚高，有可能使菌丝被切断，使正常的生长受到影响。
2.3 气升式发酵罐
• 优点：能耗低，液体中的剪切作用小，结构简单，
且由于省去了机械搅拌而不需机械密封，避免了
因机械密封不良造成的杂菌污染。
• 缺点：它不适用于高粘度或含大量固体的培养液。
流 型
特点：剪切作用较强，混合效果较差
轴向流（流体流动方向平行于搅拌轴，流体 由桨叶推动，使流体向下流动，遇到容器底 面再翻上，形成上下循环流）
流 型
特点：剪切作用较弱，混合效果较好
流 型
切向流（无挡板的容器内，流体绕轴作旋转 运动，流速高时液体表面会形成旋涡，此时 流体从桨叶周围周向卷吸至桨叶区的流量很 小，混合效果很差。）
箭叶
+++
+
+
+++
+
将摇瓶成果转移到发酵罐的策略和实践
将摇瓶成果转移到发酵罐的策略和实践
将摇瓶成果转移到发酵罐的策略和实践
科学研究表明，将摇瓶成果转移到发酵罐有助于达到更优质的发酵度。
因此，在将摇瓶成果转移到发酵罐时，应该把握好以下策略和实践，以确保收获更优质的发酵度。
首先，在将摇瓶成果转移到发酵罐之前，应该确保摇瓶中的成果已发酵出来，不能太多也不能太少，收获出来的摇瓶成果应该具有适度的发酵程度。
这一步是很重要的，是开始将摇瓶成果转移到发酵罐的前提，只有在摇瓶中的成果完全发酵出来，质量稳定才能放心的将摇瓶成果转移到发酵罐。
其次，将摇瓶成果转移到发酵罐时，应该注意选择适当的转移工具。
因为摇瓶成果和发酵罐的液体密度大小不同，因此应该选择有适度倾覆角的滴管将摇瓶中的成果转移到发酵罐中。
这样既可以有效避免成果沉淀，也可以避免由于转移过快而把致菌细菌带入发酵罐中。
此外，在将摇瓶成果转移到发酵罐时，还应该注意环境卫生和控制温度。
环境卫生对于液体发酵是至关重要的，转移摇瓶成果时一定要保持室内洁净，确保发酵不受到外界的干扰。
另外，温度的控制也很重要，将摇瓶成果转移到发酵罐的过程中，温度应当以常温为主，注意控制发酵过程中的温度变化。
以上就是本文针对将摇瓶成果转移到发酵罐的策略和实践的探讨，正确把握这些内容，不仅可以有效确保收获更优质的发酵度，还可以避免由于不当操作而带来的后果，确保摇瓶成果安全转移到发酵罐。
8第八章 发酵过程的放大
3.菌丝受机械损伤的差异
摇瓶培养：菌体只受液体的冲击或沿着 瓶壁滑动影响——机械损伤很轻； 发酵罐培养：受搅拌叶的剪切力、搅拌 时间的长短等——机械损伤程度远远大 于摇瓶培养。
搅拌增加菌体受损伤的程度
菌体内核酸类物质的漏出率与搅拌转速、 搅拌持续时间、搅拌叶的叶尖线速度、 培养液单位体积吸收的功率及Kla值成 正比关系
一、从摇瓶取得发酵罐放大有用参数的方法及原 理 二、 以摇瓶取得数据为依据进行发酵过程和发酵 罐放大 三、 小型罐到大型罐的放大
工业发酵过程的放大
第一阶段
实验室规模，进行菌种的筛选和培养基的研究
第二阶段 中试工厂规模，确定菌种培养的最佳操作条件
第三阶段 工厂大规模生产
第一节、从摇瓶取得发酵罐放大有用参数 的方法及原理
上式称为流变性方程，其图解形式叫做流变图。 生物反应醪液多属与时间无关的粘性流体范围（表 5-1）。
f ( )
表5-1 与时间无关的纯粘性流体的流变特性
类别 牛顿型 流变性方程 表观粘度a 恒定不变 a 示 例
假塑型 K n ,0 n 1 随剪切率的增加而 减少 a K n1 (幂律) 膨胀型 (幂律) 平汉塑型
₰ 丝状菌发酵中，高粘度发酵液的表观粘度明显 随剪切速率的不同而变化。 ₰ 同一反应器中，离搅拌器远近位置的不同，流动 特性明显不同。 ₰ 一般丝状菌的发酵液呈假塑性流体、胀塑性流 体等非牛顿性流体特性，并且发酵液的流动特性 还随时间而变化。 ₰ 微小颗粒悬浮液的粘度是多种因素的函数，除 依赖菌体颗粒的浓度外，还受颗粒的形状、大小、 颗粒的变形度、表面特性等因素影响。霉菌或放 线菌等的发酵中，发酵液的流动特性常出现大幅 度变化。
利福霉素B发酵放大Ⅱ.从15L发酵罐到7m3发酵罐和60m3发酵罐流加补料发酵放大
利福霉素B发酵放大Ⅱ.从15L发酵罐到7m3发酵罐和
60m3发酵罐流加补料发酵放大
金一平;金志华
【期刊名称】《中国抗生素杂志》
【年(卷),期】2002(027)008
【摘要】对利福霉素B从15L发酵罐到7m3发酵罐和60m3发酵罐流加补料发酵放大进行研究.采用单位体积所消耗的通气功率相同的放大原则,成功地将15L发酵罐流加补料发酵工艺放大到7m3发酵罐和60m3发酵罐,发酵效价分别达到17249u/ml和19110u/ml左右.60m3发酵罐利福霉素B发酵生产水平已达到国际先进水平.
【总页数】3页(P456-458)
【作者】金一平;金志华
【作者单位】浙江医药股份有限公司新昌制药厂,新昌,312500;浙江大学材料与化工学院生物工程研究所,杭州,310027
【正文语种】中文
【中图分类】TQ460.6
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1.利福霉素产生菌育种及发酵罐放大试验研究 [J], 王付转;周爱萍;吴存朝
2.生物发酵丙酸钙生产150m3发酵罐放大工艺摸索 [J], 徐艳力;
3.利福霉素B发酵放大Ⅰ.从摇瓶到15L发酵罐的发酵放大 [J], 赵成建;张定丰;金
志华
4.茯苓的摇瓶补料发酵和发酵罐补料液体发酵 [J], 李羿;万德光;杨胜
5.多杀菌素发酵从摇瓶到50L发酵罐放大研究 [J], 祁桂玲;王学伟;王佳颖
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名师推荐摇瓶和发酵罐培养
摇瓶和发酵罐培养的差异
第七组
在发酵工业研究中，广泛采用摇瓶试验进行 发酵条件的初步探索，为罐发酵提供参考数据。 但摇瓶或小发酵罐的试验条件转移到大发酵罐时， 它们所得产物的产量往往不完全一致。
所以，如何尽量缩小它们之间结果的差异， 保证摇瓶培养为罐发酵提供可靠的试验数据，就 显得十分重要。
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主要内容
一、摇瓶实验 二、摇瓶与发酵罐培养的差异 三、摇瓶放大培养的结果 四、消除差异的方法
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一、摇瓶实验 1、摇瓶培养
摇瓶培养是在菌种的筛选培养阶段（中试）， 中试生产的目的是确定菌种培养的最佳操作条件， 以便于转移到大发酵罐进行生产。
减少培养基的 装量，要注意 水分蒸发所引 起的误差
直接向摇瓶中 通入无菌空气 或氧气等措施
可在摇瓶中加 入玻璃珠来模 拟发酵罐的机 械搅拌来研究 因搅拌引起的 差异
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① 在摇瓶中附加挡板也可模拟罐发酵时菌丝体的 损伤。
② 为减少罐发酵对菌丝的损伤，可采用剪切力较 小的螺旋浆式搅拌或园盘箭叶蜗轮搅拌匡，以及 适当减慢搅拌速度、间断搅拌或采用气升式发酵 罐。
的人力的条件下，短期内获得大量的数据，所以 在实验室研究中被广泛采用。
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摇瓶试验结果提供了生产菌株的基本信息和 发酵工艺数据，经过中试放大后用于工厂发酵罐 生产。
摇瓶和发酵罐培养之间出现差异的原因本质 上是由这两种试验规模变化所引起的。
③ 在对kd值或溶解氧影响不大的情况下，适当增 加发酵液粘度。
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影响——机械损伤很轻
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boss说这是行业内的一个未解之谜。越有鼓包，菌的性能越好。
你们大肠杆菌高密度怎么做到200的？我们做死只能在120-130之间，我们是要表达目标蛋白的，T7启动子，Lac诱导。
诱导点延后到OD达到45以后，用氨水做氮源，甘油做碳源，DO达不到30%以上时补纯氧
回复
高密度培养技术，也就是高密度发酵技术，提高菌体的发酵密度，最终提高产物的比生产率（单位体积单位时间内产物的产量）不仅可以减少培养体积，强化下游分离提取，还可以缩短生产周期，减少设备投资从而降低生产成本，能极大的提高产品在市场上的竞争力．而高密度发酵工艺与优化控制技术在基因工程(Genetic Engineering)类药物上的应用前景广阔，国内外技术空白较多。
我现在做的也和楼主的问题有些相似，就是发酵罐接种后4h左右溶氧回升，后会沉寂几小时后又开始生长，我的表达产物表达得不好，很头疼，看完上面的交流后我觉得我可以试试调整培养基试一试。
据体是几个小时呀？如果是8个小时以上，很有可能是污染和种子退化的问题。培养基的话，目前发现安琪的酵母粉和蛋白胨都不适合做大肠肝菌发酵。
总之吧，摇瓶肯定是基础，只有在摇瓶的基础上进行系统的发酵罐的研究才能真正适合生产。再者，你就是由小罐到大罐的工艺操作还是不尽相同。
仅供参考，大家多交流！
微生物发酵的放大实验，要注意反应罐的培养温度，培养基浓度，PH值，搅拌转速，还要不断的反应罐增加补料。
温度好控制
pH上罐子是可以调节的，在摇床上你只能定时取样检测
一切条件都满足啊，但微量元素我就不敢确定啦，不晓得你们的微量元素是不是20uM/L。
你用的无机盐的培养基呀，加1%的蛋白胨，0.5%的酵母粉，三氯化铁0.2mM，其它微量元素不加都可以的
我用的是干酪素这一系列的培养基，当OD在10以前还翻倍增长，以后就以每小时2增长，等的急死人。不晓得补料的速度对其有没得影响。还有就是溶氧20%和30%有很大区别吗？？？还是新手，有点罗嗦哈。
关键词:发酵罐大肠杆菌摇瓶培养
使用的是大肠杆菌(Escherichia coli)，在摇瓶培养时，是在OD为0.6-0.8时加入IPTG诱导，现在转到7L的罐里，如何确定添加IPTG的时间？还是根据OD吗？
回复
时间一般选择在对数生长期，你可以先监测OD作出生长曲线，然后定。接种的时间选择，对于最后高密度培养所能达到的OD值，和蛋白表达有很大的影响。我一般在OD＝10左右加入（可参考）
从摇瓶到发酵罐的发酵放大问题
发酵发酵罐重复性
标题:从摇瓶到发酵罐的发酵放大问题
摘要:从摇瓶到发酵罐的发酵放大问题我在实验室50ml 250ml三角瓶做，37℃150rpm；放大到300L发酵罐，转速180rpm（不能调），风量要控制在多少合适啊？这个细菌是微好氧的。有一次，溶氧都降到2%了，反而结果还比前几次好。但是产物也只有摇瓶做的50%。怎么优化啊？回复：溶氧控制在转速180rpm时，是比较扯淡的，因为转速不足以把微量空气氧打散到促进气液两相的传质程度！！（我在10L罐上……
回复
罐体水平下大肠杆菌(Escherichia coli)基因工程(Genetic Engineering)菌的对数生长期可以进行人为延长调整，通过补料控制、DO控制等可以达到延长对数生长期，提高诱导起始菌密度，增大目标蛋白的最终产量。
回复
营养物浓度与对数期生长速率和产量的关系，见下图
回复
我这边做的1个大肠杆菌(Escherichia coli)基因工程(Genetic Engineering)菌项目不同诱导菌密度批发酵菌体生长情况比较，见下图：
穷孩子，发酵罐和摇瓶相差太大，因为整体的机制不甚相同，我觉得最大的区别在于
1摇瓶靠的是离心力，而发酵罐是真正的剪切，有些菌种在摇瓶中生长良好，但到发酵罐上由于剪切作用而无法结团，所以很多时候两者是不一样的。
2溶氧问题：上面几位说得很全了，我就不多说了:P
3补料问题：我看楼主MM好像是学微生物的，很多微生物发酵都需要用到前体，而且是流加式的，你在摇瓶上无法实现持续流加吧，但是发酵罐是可以的。
我没遇到过这种现象，我用BL21（DE3）发酵时，3h溶氧回升，再过8-9h又重新长起来，表达正常。
楼主的大肠杆菌发酵OD能达到200啊，这个跟菌种有关系嘛？？我发酵的时候前面都正常，到OD600为35左右的时候就不长了，是怎么回事啊。
跟菌种有关系，但是不大；只要整个发酵过程都能满足大肠生长的条件，绝大多数的菌种都可以的，主要看你的控制工艺。
4环境稳定问题：有些菌种，是需要维持恒定的pH来保持发酵进行的，摇瓶中我们无法监测到（但是现在已经出现直接跟着检测系统的摇瓶系统），所以你无法维持一个恒定的pH。发酵罐可以通过在线控制pH值恒定
5数据：你做发酵，最重要的是得到合适的配方与工艺吧，往往在发酵罐上可以比较全地反映出你的整个发酵状态，什么时间菌体疯狂生长，什么时间进入产素阶段，根据一些指标可以看得出来，所以摇瓶只是表层，发酵罐才是深层，
50楼:Originally posted byviva-Ecoliat 2015-11-21 18:26:20
你们怎么做到100的？我们最高才50，很少达到，急死了...
LB，玉米浆，TB，M9都可以做基础培养基
在摇瓶里面做的培养基优化的数据，在罐子里面有用么(培养基,大肠杆菌,发酵,基因工程)
培养基基因工程发酵大肠杆菌氮源因子分析生物量
你补料补的是什么呀，如果甘油浓度超过4.5的话，很有可能会出现你生长缓慢的情况，我考查过甘油浓度对菌生长的影响的，菌不会挂掉，不再添加甘油进去，过个三个多小时就又会恢复原来的生长速度了
我一般都是流加的，10L的罐子我一般设计成主培养基6L，补料1.5L，从两小时开始补料，补料速度约1ml/min，到溶氧出现上升时补料速度周到2ml/min。...
不同的接种量，不同的培养基，不同的罐子（5L、10L、100L、5000L）、无论种子是刚做好的，还是4度放置了一夜的，都会有上面同样的现象出现，本人做大肠杆菌高密度发酵，不论是A600做到200，还是做到50，基本上整个过程的绝大部分现象都能解释，也算是高手了，唯有些处百思不得其解。
有高手的话互相讨论啊！！
关键词:发酵发酵罐重复性
我在实验室50ml/250ml三角瓶做，37℃150rpm；放大到300L发酵罐，转速180rpm（不能调），风量要控制在多少合适啊？这个细菌是微好氧的。有一次，溶氧都降到2%了，反而结果还比前几次好。但是产物也只有摇瓶做的50%。怎么优化啊？
回复：
溶氧控制在转速180rpm时，是比较扯淡的，因为转速不足以把微量空气氧打散到促进气液两相的传质程度！！（我在10L罐上得到的发酵中后期数字为350rpm，高于此转速，溶氧将增加很大～～）
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时间一般选择在对数生长期，你可以先监测OD作出生长曲线，然后定。接种的时间选择，对于最后高密度培养所能达到的OD值，和蛋白表达有很大的影响。我一般在OD＝10左右加入（可参考）
谢谢啊，我们现在发酵后OD基本就在10左右，所以我估计在OD2~3左右加，还是打算做个生长曲线。
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根据大肠杆菌(Escherichia coli)基因工程(Genetic Engineering)菌罐体水平下的质粒稳定性进行决定，质粒丢失率<20%的基因工程(Genetic Engineering)菌，可尝试OD=20,OD=30进行诱导，加大培养阶段后期补料用量；质粒丢失率>20%可尝试OD=3，OD=5，OD=10进行诱导；我们这边曾经成功做过以上不同诱导菌密度下的发酵项目OD=3，OD=5，OD=10，OD=20,OD=30进行诱导。
昨天没来的及上图，今天给大家补个图
难道没有人观察到过这个现象吗？
不同的接种量，即使接种量相差好几倍，仍然是“1小时27分”出现诡异的现象？听上去像是硬件系统譬如通气系统或者搅拌系统或者传感系统的问题.....
每次都有同样的现象，BL21、JM109、DH5a我用过的都有同样的现象，表达各种蛋白都有这个现象，大概5分钟后恢复正常，对产品质量没有影响。
如果仅仅是调节pH那就选硫酸试试。另外就是发酵过程忌S元素离子。
以上种种，需要试验选择。
如何确定发酵罐中添加IPTG的时间(发酵罐,大肠杆菌,摇瓶培养)
发酵罐大肠杆菌摇瓶培养
标题:如何确定发酵罐中添加IPTG的时间(发酵罐,大肠杆菌,摇瓶培养)
摘要:[如何确定发酵罐中添加IPTG的时间(发酵罐,大肠杆菌,摇瓶培养)]使用的是大肠杆菌(Escherichia coli)，在摇瓶培养时，是在OD为0 6-0 8时加入IPTG诱导，现在转到7L的罐里，如何确定添加IPTG的时间？还是根据OD吗？关键词:[发酵罐大肠杆菌摇瓶培养]……
溶氧就差的很大了，摇床上基本就是缺氧的，上罐子因为有通气所以在一定条件下能确保溶氧，这样会导致用摇床摇菌的时间远远大于上罐子的时间，我现在做的菌，在摇床上基本是16小时左右吧，上罐子就6、7个小时
不锈钢最怕氯离子了,特别是盐酸.酸的种类多了,看你需要补课的多,还是自己先学一阵子先吧.
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选择硫酸或磷酸即可
此时的溶氧显示器数字显示出来的波动主要靠溶液流动促进传质，不是靠气液两相间的传质，此时你通气量影响的是压力（压力高了，溶氧就增加了），多通的空气溶解了一小部分，大部分是“流掉”了，而不是用掉了
你先确保实验的重复性后，再好好搞下一步～～
工厂里面因素比较复杂，好好亲临指导啊～～
优化大罐需要考虑：罐压，接种量，pH范围，通气量范围，起使转速，温度，DO范围。这些都是必须考虑的，你可以适当固定1到2个条件，看看生长怎么样。
溶氧只要20％以上就可以了，你的情况可能是补料速度限制了吧，我在诱导前只要一见到溶氧上升就提高补料速度
我是在每隔一个小时补料的，在OD长到2就开始补料，每小时500ml，加两次过后就加一升了，培养基应该还是充足的。难道你是慢慢流加的吗？