发酵工艺控制
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QO2
CCr
CL
CCr: 临界溶氧浓度, 指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。
一般对于微生物： CCr: ＝1～15%饱和浓度
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%
定义：氧饱和度＝发酵液中氧的浓度/临界溶氧溶度
所以对于微生物生长，只要控制发酵过程中氧饱和度>1.
消泡剂使用的注意事项：
不能用量过大 细密地扩散到泡沫效果好 加入土温-80具有增效作用 多种消泡剂并用
第六节 氧的供需及对发酵的影响
溶氧(DO)是需氧微生物生长所必需。在发酵过程 中有多方面的限制因素，而溶氧往往是最易成为控制因 素。
在28℃氧在发酵液中的100％的空气饱和浓度只有 0.25 mmol.L-1左右，比糖的溶解度小7000倍。在对数生 长期即使发酵液中的溶氧能达到100％空气饱和度，若 此时中止供氧，发酵液中溶氧可在几分钟之内便耗竭， 使溶氧成为限制因素。
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90以后
加糖量 0.08%-0.15% 0.15% - 0.18% 0.15% -0.18%
Growth
2-3 pH units
pH
二、影响发酵pH变化的因素：
pH的变化决定于所用的生产菌：
培养基中营养物质的代谢引起pH的变化： 培养基pH在发酵过程中能被菌体代谢所改变。若阴离子
氮源被利用后产生NH3 ，则pH上升；有机酸的积累，使 pH下降。 一般来说，高碳源培养基倾向于向酸性pH转移，高氮源 培养基倾向于向碱性pH转移，这都跟碳氮比直接有关。 生理酸性物质和生理碱性物质的消耗
传递： Nv Kl a(c * c)
消耗： r= QO2 .X 氧的平衡最终反映在发酵液中氧的浓度上面
第六章 氧的供需及对发酵的影响 三、供氧的调节
Nv NKvla(cK*l a(cc) * c)
C有一定的工艺要求，所以可以通过Kla 和C*来调节 其中C*＝P/H
H
Nv
P
Kla
调节Kla是最常用的方法，kla反映了设备的供氧能力， 一般来讲大罐比小罐要好。
和正常与否 影响菌体的生化反应
Kla
二、控制方式
• 一般检控系统包括3个部分。
• 1．测定元件：如温度计、压力表、电流计、pH计 直接测定发酵过程的各种参数，并输出相应信号。
• 2．控制部分：其功能主要是将测定元件测出的各 种参数信号与预先确定值进行比较，并且输出信号指 令执行元件进行调整控制。
•3．执行元件：它接受控制部分的指令开启、或关闭 有关阀门、泵、开关等调节控制机构，使有关参数达 到预定位置。
二、泡沫的控制方法
减少培养基中易起泡的成分 减少培养基中粘度大的成分 适当减少通气量及搅拌转速 采用机械消泡（罐内装置和罐外装置） 采用削沫剂消泡
工业上常用的消泡剂
天然油脂类 玉米油、豆油、棉籽油、鱼油等
高碳醇类 十八醇、乙二醇聚合物
聚醚类 聚氧丙烯甘油、聚氧乙烯丙烯甘油
硅酮类 聚二甲基硅氧烷
第七章 发酵工艺控制
发酵工艺控制的基础：
了解产生菌生长、发育及代谢情况及动力学模拟 了解生物、物理、化学和工程的环境条件对发酵过程的影响
如何进行控制？
测定各种参数 依据参数变化，并通过动力学关系获得发酵过程的各项最佳 参数
一、发酵过程检测控制的主要的参数
1、物理参数
检测参数
检测方法 单位
温度
铂电阻 热敏 ℃ 电阻
补糖的控制
把计算的加糖量，输入计算机，由计算机控制加 料装置精确控制加入的糖量。
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 种类：黄豆饼粉、花生
米浆
饼粉、和棉子饼粉
优点：
优点：
易被菌体利用，明显促 利用缓慢，有利于延长次
进菌体生长
级代谢产物的分泌期。
有利于延长次级代谢产 物的分泌期
缺点：溶解度低，发酵 液粘度大。
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。
二）、碳源浓度的影响
S过小
μ ＜ μC
qP随μ减小而减小
缺点：
防止早衰。
对于有些品种高浓度的 缺点：溶解度低，发酵
铵离子抑制产物合成
液粘度大。
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，缓慢利用的碳源， 满足产物合成，可延长合成期，延缓自溶期。
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。
Kla Kla
Kla 反映单细胞的生长
S
发酵过程检测控制的主要的参数
2、化学参数
检测参数 PH
基质浓度
产物浓度
氧化还原电位 溶氧浓度
气相O2含量 气相CO2含量
检测方法 复合玻璃电极
HPLC 离子选择电极
生物传感器 取样
氧化还原电位电极 覆膜氧电极
顺磁氧分析仪 红外气体分析仪
单位
gL-1
mV % Pa %
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：
生长 产物
头孢菌素
卷须霉素
5% (相对于饱和浓度） 13%
>13%
>8%
二、发酵液中氧的平衡 发酵液中供氧和需氧始终处于一个动态的平衡中
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。
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
补糖的依据：
残糖量 pH值 Qc X 粘度 溶氧 尾气中O2和CO2的含量 发酵液的总体积
温度等于35℃，只合成四环素
二、影响发酵温度变化的因素： 发酵热（KJ/m3 h）
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3液6素蒸00：发/V水分带走的热量。 与菌种遗传特性有关 与显菌热龄：有发关酵：排对气数散生发长带期走生的物热热量最。大。 与辐营射养热基：质由有于关罐内外的温差，辐射带走的热量。 与产量有关
三、最适pH的选择
根据不同菌种的生理特性，确定不同的最适pH 同一菌种根据不同阶段，生长期采用最适生长的pH， 在产物采用最适产物合成的pH。
几种具体情况的调节方法
当pH低，氨基氮含量低时 当pH高，氨基氮含量低时 当pH高，氨基氮含量高时 当pH由于多加了削沫剂而下降时
pH的控制系统
经消毒的pH电极装入发 酵罐内定时直接测定培 养基的pH，同时还可以 与控制仪表连结，通过 回路系统控制阀门或泵 进行pH调节。
影响及作用 菌体和产物合成速度
酶促反应的方向 μ qP
发酵周期的长短
生长和生化活性 qo2
反映OUR 和 Kla 反映OUR 和 Kla
发酵过程检测控制的主要的参数
3、生物参数
检测参数 菌丝形态
菌体浓度
检测方法 摄像显微镜
取样镜检
取样 ：干重、浊度、 活菌计数、离心沉降
单位 gL-1
影响 反映菌体发育阶段
补氮的依据：残氮量、pH值、菌体量
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。 例： 土霉素发酵50m3发酵罐使pH升高0.1通氨量为10升。
使氨基氮上升0.004%-0.005%。
动力学方法；
通过qN、μ、 qP ，计算每小时的补氮量。
罐压(0.20.5×105Pa) 隔膜传感器 Pa 压敏电阻
搅拌转数
频率计数器 r/min
搅拌功率(2 -4KW/m3)
功率计
Kw
空气流量 粘度
浮子流量计 孔板差压计 旋转粘度计
m3h-1 vvm Pas
浊度
浊度计
%
料液的流量
蠕动泵 荷重传感器
量筒
Lh-1
影响 μ qP c*
保持正压，防止染菌 O2 及 CO2 的溶解度 Kla 发酵液的均匀性
通过调节中间补料的速度和量来控制。
第四节 营养基质的影响及控制 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
优点：
糖、麦芽糖、玉米油
吸收快，利用快，能迅 优点：
速参加代谢合成菌体和 不易产生分解产物 阻遏
产生能量
效应。
缺点：Biblioteka Baidu
有些品种产生分解产物 阻遏效应。
菌体浓度的增加速度（生长速度）受环境条件的 影响
最适菌体浓度的确定
优化控制的目标：在最短的时间内产生最大量的 产物。(dP/dtMAX)
dP/dt =qP X
qP=f〔 X， μ ， qO 2 qS CL〕
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。
搅拌速度 供氧速率
45升 250 rpm 7.6
1吨 10吨 120 120 10.7 20.1
第三节 影响Kla的因素
Kla反映了设备的供氧能力，发酵常用的设备为摇 瓶与发酵罐。
一、影响摇瓶kla的因素
手动控制和自动控制
第一节 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。 影响饱和溶氧浓度
例：温度小于30℃，合成金霉素的能力强
第五节 泡沫的影响及其控制
一、泡沫对发酵的影响
泡沫的持久存在影响着微生物对氧的吸收，妨碍 二氧化碳的排除，因而破坏其生理代谢的正常进 行，不利于发酵；
使发酵液的装料系数减少。由于泡沫大量生成， 致使培养液的容量一般只能等于种子罐容量的一 半左右，大大影响了设备的利用率。
大量的泡沫易造成逃液。增加污染杂菌的机会。 造成巨大损失。
在发酵罐上安装夹套和蛇罐，通过循环冷却水控制。 冷却介质：深井水或冷冻水 控制方式：手动控制或自动控制
温度计 温度控制器
调节阀
第二节 pH的影响及控制 一、pH对发酵的影响：
影响菌体原生质膜电荷的改变，引起膜对离子的渗透作用， 影响了营养物的吸收和代谢产物的分泌。
影响菌体生长代谢的酶活性 影响代谢产物的合成方向
泡沫的检测和控制
最简单的检测是定时在发酵罐视孔上观察泡沫 产生情况，发现泡沫持续上升时，开启消泡剂 贮罐的阀门，流加少量消泡剂，使泡沫消失即 可。
也可在罐内顶部装液位仪与控制仪表连结，用 以控制消泡贮率阀门的开启。当泡沫上升接触 探头顶端时产生的信号，通过控制装置，指令 打开泵开关或阀门，自动加入消泡剂，泡沫消 失，信号也随之消失，阀门关闭。
第一节 微生物对氧的需求
一、描述微生物需氧的物理量
比耗氧速度或呼吸强度（QO2）：单位时间内单位体积 重量的细胞所消耗的氧气，mmol O2·g菌-1·h-1
摄氧率(r)：单位时间内单位体积的发酵液所需要的氧量。 mmol O2·L-1·h-1 。
r= QO2 .X
二、溶解氧浓度对菌体生长和产物形成的影响
调节阀 设定控制器
Controlled
Uncontrolled 6.5
pH电极
pH
第三节 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。
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
四、发酵温度的控制
CCr
CL
CCr: 临界溶氧浓度, 指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度。
一般对于微生物： CCr: ＝1～15%饱和浓度
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%
定义：氧饱和度＝发酵液中氧的浓度/临界溶氧溶度
所以对于微生物生长，只要控制发酵过程中氧饱和度>1.
消泡剂使用的注意事项：
不能用量过大 细密地扩散到泡沫效果好 加入土温-80具有增效作用 多种消泡剂并用
第六节 氧的供需及对发酵的影响
溶氧(DO)是需氧微生物生长所必需。在发酵过程 中有多方面的限制因素，而溶氧往往是最易成为控制因 素。
在28℃氧在发酵液中的100％的空气饱和浓度只有 0.25 mmol.L-1左右，比糖的溶解度小7000倍。在对数生 长期即使发酵液中的溶氧能达到100％空气饱和度，若 此时中止供氧，发酵液中溶氧可在几分钟之内便耗竭， 使溶氧成为限制因素。
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90以后
加糖量 0.08%-0.15% 0.15% - 0.18% 0.15% -0.18%
Growth
2-3 pH units
pH
二、影响发酵pH变化的因素：
pH的变化决定于所用的生产菌：
培养基中营养物质的代谢引起pH的变化： 培养基pH在发酵过程中能被菌体代谢所改变。若阴离子
氮源被利用后产生NH3 ，则pH上升；有机酸的积累，使 pH下降。 一般来说，高碳源培养基倾向于向酸性pH转移，高氮源 培养基倾向于向碱性pH转移，这都跟碳氮比直接有关。 生理酸性物质和生理碱性物质的消耗
传递： Nv Kl a(c * c)
消耗： r= QO2 .X 氧的平衡最终反映在发酵液中氧的浓度上面
第六章 氧的供需及对发酵的影响 三、供氧的调节
Nv NKvla(cK*l a(cc) * c)
C有一定的工艺要求，所以可以通过Kla 和C*来调节 其中C*＝P/H
H
Nv
P
Kla
调节Kla是最常用的方法，kla反映了设备的供氧能力， 一般来讲大罐比小罐要好。
和正常与否 影响菌体的生化反应
Kla
二、控制方式
• 一般检控系统包括3个部分。
• 1．测定元件：如温度计、压力表、电流计、pH计 直接测定发酵过程的各种参数，并输出相应信号。
• 2．控制部分：其功能主要是将测定元件测出的各 种参数信号与预先确定值进行比较，并且输出信号指 令执行元件进行调整控制。
•3．执行元件：它接受控制部分的指令开启、或关闭 有关阀门、泵、开关等调节控制机构，使有关参数达 到预定位置。
二、泡沫的控制方法
减少培养基中易起泡的成分 减少培养基中粘度大的成分 适当减少通气量及搅拌转速 采用机械消泡（罐内装置和罐外装置） 采用削沫剂消泡
工业上常用的消泡剂
天然油脂类 玉米油、豆油、棉籽油、鱼油等
高碳醇类 十八醇、乙二醇聚合物
聚醚类 聚氧丙烯甘油、聚氧乙烯丙烯甘油
硅酮类 聚二甲基硅氧烷
第七章 发酵工艺控制
发酵工艺控制的基础：
了解产生菌生长、发育及代谢情况及动力学模拟 了解生物、物理、化学和工程的环境条件对发酵过程的影响
如何进行控制？
测定各种参数 依据参数变化，并通过动力学关系获得发酵过程的各项最佳 参数
一、发酵过程检测控制的主要的参数
1、物理参数
检测参数
检测方法 单位
温度
铂电阻 热敏 ℃ 电阻
补糖的控制
把计算的加糖量，输入计算机，由计算机控制加 料装置精确控制加入的糖量。
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 种类：黄豆饼粉、花生
米浆
饼粉、和棉子饼粉
优点：
优点：
易被菌体利用，明显促 利用缓慢，有利于延长次
进菌体生长
级代谢产物的分泌期。
有利于延长次级代谢产 物的分泌期
缺点：溶解度低，发酵 液粘度大。
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。
二）、碳源浓度的影响
S过小
μ ＜ μC
qP随μ减小而减小
缺点：
防止早衰。
对于有些品种高浓度的 缺点：溶解度低，发酵
铵离子抑制产物合成
液粘度大。
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，缓慢利用的碳源， 满足产物合成，可延长合成期，延缓自溶期。
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。
Kla Kla
Kla 反映单细胞的生长
S
发酵过程检测控制的主要的参数
2、化学参数
检测参数 PH
基质浓度
产物浓度
氧化还原电位 溶氧浓度
气相O2含量 气相CO2含量
检测方法 复合玻璃电极
HPLC 离子选择电极
生物传感器 取样
氧化还原电位电极 覆膜氧电极
顺磁氧分析仪 红外气体分析仪
单位
gL-1
mV % Pa %
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：
生长 产物
头孢菌素
卷须霉素
5% (相对于饱和浓度） 13%
>13%
>8%
二、发酵液中氧的平衡 发酵液中供氧和需氧始终处于一个动态的平衡中
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。
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
补糖的依据：
残糖量 pH值 Qc X 粘度 溶氧 尾气中O2和CO2的含量 发酵液的总体积
温度等于35℃，只合成四环素
二、影响发酵温度变化的因素： 发酵热（KJ/m3 h）
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3液6素蒸00：发/V水分带走的热量。 与菌种遗传特性有关 与显菌热龄：有发关酵：排对气数散生发长带期走生的物热热量最。大。 与辐营射养热基：质由有于关罐内外的温差，辐射带走的热量。 与产量有关
三、最适pH的选择
根据不同菌种的生理特性，确定不同的最适pH 同一菌种根据不同阶段，生长期采用最适生长的pH， 在产物采用最适产物合成的pH。
几种具体情况的调节方法
当pH低，氨基氮含量低时 当pH高，氨基氮含量低时 当pH高，氨基氮含量高时 当pH由于多加了削沫剂而下降时
pH的控制系统
经消毒的pH电极装入发 酵罐内定时直接测定培 养基的pH，同时还可以 与控制仪表连结，通过 回路系统控制阀门或泵 进行pH调节。
影响及作用 菌体和产物合成速度
酶促反应的方向 μ qP
发酵周期的长短
生长和生化活性 qo2
反映OUR 和 Kla 反映OUR 和 Kla
发酵过程检测控制的主要的参数
3、生物参数
检测参数 菌丝形态
菌体浓度
检测方法 摄像显微镜
取样镜检
取样 ：干重、浊度、 活菌计数、离心沉降
单位 gL-1
影响 反映菌体发育阶段
补氮的依据：残氮量、pH值、菌体量
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。 例： 土霉素发酵50m3发酵罐使pH升高0.1通氨量为10升。
使氨基氮上升0.004%-0.005%。
动力学方法；
通过qN、μ、 qP ，计算每小时的补氮量。
罐压(0.20.5×105Pa) 隔膜传感器 Pa 压敏电阻
搅拌转数
频率计数器 r/min
搅拌功率(2 -4KW/m3)
功率计
Kw
空气流量 粘度
浮子流量计 孔板差压计 旋转粘度计
m3h-1 vvm Pas
浊度
浊度计
%
料液的流量
蠕动泵 荷重传感器
量筒
Lh-1
影响 μ qP c*
保持正压，防止染菌 O2 及 CO2 的溶解度 Kla 发酵液的均匀性
通过调节中间补料的速度和量来控制。
第四节 营养基质的影响及控制 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
优点：
糖、麦芽糖、玉米油
吸收快，利用快，能迅 优点：
速参加代谢合成菌体和 不易产生分解产物 阻遏
产生能量
效应。
缺点：Biblioteka Baidu
有些品种产生分解产物 阻遏效应。
菌体浓度的增加速度（生长速度）受环境条件的 影响
最适菌体浓度的确定
优化控制的目标：在最短的时间内产生最大量的 产物。(dP/dtMAX)
dP/dt =qP X
qP=f〔 X， μ ， qO 2 qS CL〕
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。
搅拌速度 供氧速率
45升 250 rpm 7.6
1吨 10吨 120 120 10.7 20.1
第三节 影响Kla的因素
Kla反映了设备的供氧能力，发酵常用的设备为摇 瓶与发酵罐。
一、影响摇瓶kla的因素
手动控制和自动控制
第一节 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。 影响饱和溶氧浓度
例：温度小于30℃，合成金霉素的能力强
第五节 泡沫的影响及其控制
一、泡沫对发酵的影响
泡沫的持久存在影响着微生物对氧的吸收，妨碍 二氧化碳的排除，因而破坏其生理代谢的正常进 行，不利于发酵；
使发酵液的装料系数减少。由于泡沫大量生成， 致使培养液的容量一般只能等于种子罐容量的一 半左右，大大影响了设备的利用率。
大量的泡沫易造成逃液。增加污染杂菌的机会。 造成巨大损失。
在发酵罐上安装夹套和蛇罐，通过循环冷却水控制。 冷却介质：深井水或冷冻水 控制方式：手动控制或自动控制
温度计 温度控制器
调节阀
第二节 pH的影响及控制 一、pH对发酵的影响：
影响菌体原生质膜电荷的改变，引起膜对离子的渗透作用， 影响了营养物的吸收和代谢产物的分泌。
影响菌体生长代谢的酶活性 影响代谢产物的合成方向
泡沫的检测和控制
最简单的检测是定时在发酵罐视孔上观察泡沫 产生情况，发现泡沫持续上升时，开启消泡剂 贮罐的阀门，流加少量消泡剂，使泡沫消失即 可。
也可在罐内顶部装液位仪与控制仪表连结，用 以控制消泡贮率阀门的开启。当泡沫上升接触 探头顶端时产生的信号，通过控制装置，指令 打开泵开关或阀门，自动加入消泡剂，泡沫消 失，信号也随之消失，阀门关闭。
第一节 微生物对氧的需求
一、描述微生物需氧的物理量
比耗氧速度或呼吸强度（QO2）：单位时间内单位体积 重量的细胞所消耗的氧气，mmol O2·g菌-1·h-1
摄氧率(r)：单位时间内单位体积的发酵液所需要的氧量。 mmol O2·L-1·h-1 。
r= QO2 .X
二、溶解氧浓度对菌体生长和产物形成的影响
调节阀 设定控制器
Controlled
Uncontrolled 6.5
pH电极
pH
第三节 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。
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
四、发酵温度的控制