发酵过程中工艺参数控制及检测

第一节 工业发酵的主要类型
（二） 连续发酵法(continuous fermentation)
在发酵罐中一方面以一定速度连续 不断地流加新鲜液体培养基，另一方面 又以同样的速度连续不断地将发酵液排 出，使发酵罐中的菌体进行连续生长和 发酵。
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第一节 工业发酵的主要类型
（三） 补料分批发酵法(fed-batch fermentation)
类型III：生长和产物是来自两个代 谢途径，而不是来自分解代谢途径， 在基质消耗和菌体生长之后，菌体利 用中间代谢反应来形成产物，也就是， 初级代谢和产物形成是完全分开的， 如许多抗生素发酵。
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第 二节、 发酵过程的主要控制参数
工厂设备越先进，产品附加值越高，检测的参数就越 多。但工厂生产讲究越简单越好。发酵控制一般分为物 理、化学、生物三类。 一、物理参数
第三节 菌体及基质浓度对发酵的影响及控制
二、化学参数
5． 产物的浓度：ug/ml，生产中合 成期产物的浓度需要测定，如柠檬 酸生产用NaOH滴定，抗生素用抑 菌圈大小测定。
二、化学参数
6． 废气中氧和二氧化碳的浓度： 用顺磁氧分析仪测定氧气的浓度， 用红外二氧化碳分析仪测定二氧化 碳浓度，如氧气减少和二氧化碳增 加表明是好氧代谢的结果。
第七章 发酵工艺控制
第 一节 工业发酵的重要类型 第二节 发酵过程的主要控制参数 第三节 菌体及基质浓度对发酵的 影响及
控制 第四节 溶氧的浓度对发酵的影响及控制 第五节 pH对发酵的影响及控制
第六节 温度对发酵的影响及控制 第七节 二氧化碳对发酵的影响及控制 第八节 补料及泡沫对发酵的影响及控制 第九节 工业发酵染菌的防治 第十节 发酵终点的判断
比速率：是1克细胞每小时形成产 物的克数或每克细胞每小时利用 糖的克数 （g/g.h）或每克细胞 每小时繁殖细胞的克数。
类型I：菌体的生长、碳源的利用 与产物形成的比速率曲线均有一个 高峰，且高峰基本上在相同的时间 出现。如单细胞蛋白生产等。
类型II：可粗略的分为两个节段， 在发酵的第一期菌体迅速生长， 产物形成很少或全无，在第二个 阶段产物高速形成，菌体生长和 糖耗也相应增加。如柠檬酸和某 些氨基酸发酵。
补料分批发酵又称半连续发酵，是 指在分批发酵过程中，间歇或连续地补 加新鲜培养基的培养方法。与传统分批 发酵相比，其优点在于使发酵系统中维 持很低的基质浓度。
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第一节 工业发酵的主要类型
二、按菌体生长与产物形成关系分 微生物发酵过程中的动力学类型 类型I、类型II、类型III
微生物发酵过程中的动力学类型
三、生物参数
1.菌丝形态：观察菌丝形态是生产 中最常用的方法。每隔8小时镜检， 能及时发现异常染菌。如青霉素生 产，生产菌生长分为I.孢子发芽， II.菌丝增殖，III.菌丝分枝旺盛， 出现脂肪颗粒，IV.菌丝生长减缓， 细胞内出现小气泡，V.气泡增大， 颗粒消失，产物形成，VI.气泡延伸 ，菌丝自溶。
第一节 工业发酵的主要类型
一、按投料方式分 微生物培养有三种方式，分批、连续培 养和分批补料。 二、按菌体生长与产物形成关系分 微生物发酵过程中的动力学类型 类型I、类型II、类型III
第一节 工业发酵的主要类型
㈠ 分批发酵法(batch fermentation)
分批发酵又称分批培养，发酵工 业中常见的分批发酵方法是采用单罐 深层分批发酵法。每一个分批发酵过 程都经历接种、生长繁殖、菌体衰老 进而结束发酵，最终提取出产物。
发酵罐压一般为 0.02~0.05Mpa。
3．搅拌转速（r/min）。
罐体积 转速（r/min）
50L
550
50000L
110
通风量（m3/m3. min ） 1：0.6 1：0.12
一般来说，假如小罐与大罐的几何相同。但为什么转速会 相差这么大？原因大罐气液接触时间长，氧的溶解率高， 搅拌和通气均可小些，
一、物理参数
4．搅拌功率（KW） P/V KW/m3 生产上：一般用瓦特计直接测量电动机的
耗用功率，从中减去各项传动摩擦所损耗 的功率。对小罐，误差较大。用电阻应变 式动力计测量。
一、物理参数
5． 通气量（V/V.min） 气体流量用转子流量计测量。用m3/m3. min，指每分钟每立方米发酵液通进1立方 米空气，用1︰1表示。 如柠檬酸1︰0.15，而青霉素1︰1。
2. 菌体浓度：测定方法有三种：
A.湿重法：量100ml发酵液，进行过滤， 滤后菌体用水洗净，然后用吸水纸将水分 挤干，直接称量。
B.干重法：上述步骤菌丝放85℃烘干 至恒重。
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C.体积法：取样品10ml放于刻度离 心管内，用转速为3000转/分离 10min，计算%（V/V）。固体原料 也在其中，但如培养基组成不变条件 下，具有相对准确性。
1． 温度：最适生长温度，它与酶反应速 率，氧的溶解、产物合成都有关。①如四 环素生产菌在30℃时合成金霉素，35℃时， 只产生四环素，合成方向会改变。②生长 温度与合成温度不同。如青霉素，生长 30℃，合成24.7℃。
2． 压力（Pa，帕斯卡）。 98070Pa=1Kg/cm2 1Mpa ﹦103Kpa =106Pa。 灭菌压力 1Kg/cm2=0.11Mpa。
二、化学参数
2． 基质浓度：指营养成分的浓度， 发酵过程中必须定时测定还原糖， 总糖，磷酸盐、氮（氨基酸或氨氮） 等基质的浓度。
二、化学参数
3． 溶解氧浓度：mmol/L, mg/L, ppm或用% （指饱和浓度的百分数） 表示。利用它的变化可了解生产菌 对氧利用的规律也能反映发酵的异 常情况。科研上用于检测设备供氧 能力的指标。
6．粘度 Pa·s(秒） Pa= 1N/m2
是细胞生长和细胞形态的一项标志，它 的大小可改变氧传递的阻力，又可表示 相对菌体的浓度。
7．浊度：反映单细胞生长状况 的参数。如大肠杆菌，用光密度 650nm上检测或计数板计数。
8．料液流量（L/min） 这 是控制流体进料的参数。
二、化学参数
1． PH：发酵过程中产酸或产碱的 生化反应的综合结果。细菌是多少？ 酵母、霉菌、放线菌？