生物工艺过程控制.ppt

生物工艺学 二、基质对发酵的影响及控制 基质：培养微生物的营养物 在一定范围内，比生长速率与基质浓度呈线性关系 当基质过浓时，出现抑制作用 1、碳源对发酵的影响及控制 2、氮源对发酵的影响及控制 3、磷酸盐对发酵的影响及控制 生物工艺学 第六节 CO2和呼吸商 CO2是微生物的代谢产物，同时它也是微生物合成的一种基质。而且CO2对菌体的生长和产物的形成有多方面的影响。 CO2对菌体生长和产物形成的影响 （1）CO2对菌体生长有抑制作用 （2）CO2可影响微生物的形态 生物工艺学 CO2对细胞的作用机制 CO2 和HC03- 主要影响细胞膜结构，CO2主要作用在细胞膜的脂肪核心部位。HC03-则主要影响磷、它们可影响细胞膜表面带电荷情况及细胞膜上的蛋白质，及细胞膜的流动性，使膜运输受阻，生长受到抑制，形态发生变化。 在大规模培养时，CO2作用将会较为突出，因为深罐底部CO2 分压较高。 生物工艺学 二、CO2的控制 CO2 受到许多因素的影响，如菌体的呼吸强度，发酵液流变学特性，通气搅拌程度，外界压力大小等等。设备规模大小也有影响。 对CO2的控制应随它对发酵的影响而定，如CO2对产物有抑制作用，则降低它的浓度。若有促进作用，则提高其浓度。 如何调节呢？ 主要通过通气和搅拌速率来调节。 生物工艺学 第七节 补料的控制 补料分批发酵：又称半连续培养，是指在分批发酵过程中，间歇或连续地补加一种或多种成分新鲜培养基的培养方法。 一、FBC优点 可以解除底物抑制，产物的反馈抑制，分解代谢物的阻遏。 可以避免在分批发酵中，因一次投料过多造成细胞大量生长所引起的一切影响。改善发酵液流变学的性质。 可用作为控制细胞质量的手段，以提高发芽孢子的比例。 可作为理论研究的手段，为自动控制和最优控制提供实验基础。 生物工艺学 二、FBC的作用 可以控制抑制性底物的浓度 可以解除或减弱分解代谢物的阻遏 可以使发酵过程最优化 补料的方式及控制 连续流加、不连续流加、多周期流加 快速流加、恒速流加、指数流加、变数流加 单组分补料、多组分补料 控制系统为：反馈控制、无反馈控制 间接法 是以溶解氧、PH值、呼吸商、排气中的CO2分压和代谢产物浓度为控制参数。 生物工艺学 三、补料的方式及控制 连续流加、不连续流加、多周期流加 快速流加、恒速流加、指数流加、变数流加 单组分补料、多组分补料 控制系统为：反馈控制、无反馈控制 间接法 是以溶解氧、PH值、呼吸商、排气中的CO2分压和代谢产物浓度为控制参数。 生物工艺学 第八节 泡沫对发酵的影响及其控制 一、泡沫的形成及其对发酵的影响 泡沫:是气体被分解在少量液体中的胶体体系,汽液之间被一层液膜隔开,彼此不相连通. 形成泡沫有两种类型 发酵液液面上的泡沫，气体比例大，与液体有明显界限． 发酵液中的泡沫，流态泡沫，分散在发酵液中，比较稳定，与液体无明显界限． 生物工艺学 形成泡沫的原因 搅拌通风 培养基的基质，蛋白质原料 感染杂菌或噬菌体时，泡沫异常多． 二、泡沫的消除 调整培养基的成分或改变某些物理化学参数或改变发酵工艺，效果有一定限度 采用机械消泡或消泡剂消泡 筛选不产生流态泡沫的菌种，来消除起泡的内在因素 * * 生 物 工 艺 学 北　京　联　合　大　学　生　物　化　学　工　程　学　院 主 讲： 冀颐之 院 系： 生物医药系 教研室： 生物工程 生物工艺学 第八章 生物工艺过程控制 生物工艺学 1、发酵过程中的代谢变化与控制参数 2、温度对发酵的影响及其控制 3、pH值对发酵的影响及其监控 4、溶解氧浓度对发酵的影响及其控制 5、菌体浓度与基质对发酵的影响及其控制 6、二氧化碳和呼吸商 7、补料的控制 8、泡沫对发酵的影响及其控制 9、发酵终点的判断 10、发酵过程检测与自控 第八章 生物工艺过程控制 生物工艺学 概述 生物产品的生产过程是一个非常复杂的生物化学反应过程，而我们希望的是得到较高的产品得率，想要达到这个目的，从工艺角度，我们应从两方面入手： （1）研究菌体的培养规律及外界因素对过程影响。 （2）通过控制外界条件，达到高产目的。 这一章我们主要介绍微生物发酵的工艺过程控制。 生物工艺学 分批发酵 是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量的微生物菌种进行培养，使微生物进行生长繁殖，在特定的条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法。 补料分批发酵 指在分批培养过程中，间歇或连续地补加新鲜培养基的培养方法，又称半连续培养或半连续发酵。 连续发酵 是指以一定的速度向培养系统内添加新鲜的培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使培养系统内培养液的量维持恒定，使微生物细胞能在近似恒定状