第六章 发酵工艺控值钠.pptVIP

第六章 发酵过程控制P118; 发酵工艺控制 微生物生长最适环境条件的选择应根据菌种特性、生产工艺要求而定 环境条件通常是指：温度、pH、渗透压、 O2 、CO2含量等;代谢参数按性质分可分三类： 物理参数：温度、搅拌转速、空气压力、空气流量、溶解氧、表观粘度、排气氧（二氧化碳）浓度等 化学参数：基质浓度（包括糖、氮、磷）、pH、产物浓度、核酸量等 生物参数：菌丝形态、菌浓度、菌体比生长速率、呼吸强度、基质消耗速率、关键酶活力等 ;§1 温度对发酵的影响及其调节控制 P121;产热因素：生物热（Q生物）、搅拌热（Q搅拌） 散热因素：蒸发热（Q蒸发）、辐射热（Q辐射）、显热（Q显）;发酵热：发酵过程中释放出来的净热量。 净热量：在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机械搅拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量。;1、生物热Q生物 P121;生物热与发酵类型有关; 培养过程中生物热的产生具有强烈的时间性。 生物热的大小与呼吸作用强弱有关 在培养初期，菌体处于适应期，菌数少，呼吸作用缓慢，产生热量较少。 菌体在对数生长期时，菌体繁殖迅速，呼吸作用激烈，菌体也较多，所以产生的热量多，温度上升快，必须注意控制温度。 培养后期，菌体已基本上停止繁殖，主要靠菌体内的酶系进行代谢作用，产生热量不多，温度变化不大，且逐渐减弱。;如果培养前期温度上升缓慢，说明菌体代谢缓慢，发酵不正常。 如果发酵前期温度上升剧烈，有可能染菌。 此外培养基营养越丰富，生物热也越大。;2、搅拌热Q搅拌 P122;3、蒸发热Q蒸发 P96;4、辐射热Q辐射 P96;二、温度对生长的影响P122;三、温度对发酵的影响P123;1、温度影响反应速率;K与温度有关 E越大温度变化对K的影响越大;2、温度影响发酵方向;四、最适温度的选择 p124;1、根据菌种及生长阶段选择;在发酵前期由于菌量少，发酵目的是要尽快达到大量的菌体，取稍高的温度，促使菌的呼吸与代谢，使菌生长迅速； 在中期菌量已达到合成产物的最适量，发酵需要延长中期，从而提高产量，因此中期温度要稍低一些，可以推迟衰老。因为在稍低温度下氨基酸合成蛋白质和核酸的正常途径关闭得比较严密，有利于产物合成。;发酵后期，产物合成能力降低，延长发酵周期没有必要，就又提高温度，刺激产物合成到放罐。 如四环素生长阶段280C，合成期260C，后期再升温；黑曲霉生长370C，产糖化酶32～340C。 但也有的菌种产物形成比生长温度高。如谷氨酸产生菌生长30～320C，产酸34～370C。 最适温度选择要根据菌种与发酵阶段做试验。;2、根据培养条件选择;3、根据菌生长情况选择 菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长慢，维持较高温度时间可长些。培养条件适宜，如营养丰富，通气能满足，那么前期温度可髙些，以利于菌的生长。;五、发酵热的测定;2、根据罐温上升速率来计算。 先自控，让发酵液达到某一温度，然后停止加热或冷却，使罐温自然上升或下降，根据罐温变化的速率计算出发酵热。;3、根据化合物的燃烧值估算发酵过程生物热的近似值。 因为热效应决定于系统的初态和终态，而与变化途径无关，反应的热效应可以用燃烧值来计算，特别是有机化合物，燃烧热可以直接测定。反应热效应等于反应物的燃烧热总和减去生成物的燃烧热的总和。;如谷氨酸发酵中主要物质的燃烧热为： 葡萄糖 159555.9KJ/Kg 谷氨酸 15449.3KJ/Kg 玉米浆 12309.2KJ/Kg 菌体 20934KJ/Kg 尿素 10634.5KJ/Kg;发酵时间（h）;通用式发酵罐;作 业;§2 发酵过程的pH控制 P124;一、发酵过程pH变化的原因 ;2、产物合成;pH值;二、pH对发酵的影响P125;pH;2、pH对发酵的影响 ;（4）pH影响代谢方向 pH不同，往往引起菌体代谢过程不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。 例如黑曲霉在pH2~3时发酵产生柠檬酸，在pH近中性时，则产生草酸。 谷氨酸发酵，在中性和微碱性条件下积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺 ;3、pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响 ; 1、配制合适的培养基。基础料中若含有玉米浆，pH呈酸性，必须调节pH。若要控制消后pH在6.0，消前pH往往要调到6.5~6.8;3、培养过程中加入基质性酸碱调节剂，如氨水;在发酵过程中根据糖氮消耗需要进行补料。在补料与调pH没有矛盾时采用补料调pH 如 （1）调节补糖速