发酵过程的不同阶段.ppt

发酵过程的不同阶段——小规模发酵 第二组 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 小规模发酵 小规模发酵通常是多数发酵过程优化的开始，并且尽量将优化条件设定在最接近放大生产所需的条件，在某些场合下也把这一过程称之为规模缩小化实验。也是发酵过程优化中非常重要的一个部分，该部分中要尽量完成培养基配方和培养条件的优化，尽可能地对发酵罐上可检测、可控制的一些参数进行研究。 实验室研究 一. 实验设备 二. 摇瓶实验 短期内可以获得大量数据 1. 瓶塞是氧传递的限制因素 2. 水蒸发的影响 影响培养液的体积，改变氧传递效率， 改变菌体产物浓度 常规放大进程 3. 比表面积的影响 摇床振荡的频率与振幅的大小 培养基体积与摇瓶总体积的比率 摇瓶的形式 三. 实验室研究和统计学方法 (一)目的及内容： 菌种保藏 菌种在固体培养基上培养和繁殖的条件 研究培养基最适组分 实验室规模的培养技术 先确定培养基组分 通气强度 影响代谢产物产量的关键因素 摇瓶实验：提供基本信息和初步发酵工艺数据 通过正交实验进行实验设计 一般实验： 时间、劳动力消耗大，如要考察 4个因素和3个水平需要做3×3 ×3 × 3=81次实验 （水平）34（因素） 温度(?C) pH 浓度(mg/ml) 溶解氧(mg/L) 15 6.5 1.0 2.0 20 7.0 1.5 2.5 25 7.5 2.0 3.0 图10-1 3 因 素 3 水 平 的 全 面试验水平组合数为33=27，4 因素3水平的全面试验水平组合数为34=81 ，5因素3水平的全面试验水平组合数为35=243，这在科学试验中是有可能做不到的。 （二）正交实验： 应用数理统计原理，作少量次数实验，求出各参数之间的数量关系 进行较少实验，获得较多信息 找出主次因子，各因子的影响程度 确定最佳生产或实验条件 正交表特点： 每个因子的各种水平在在8次试验中试验次数一样（均为4） 每2个因子的各种搭配在8次试验中出现的次数一样（2次） 这两个特点保证了正交表的均衡分散 1. 如何应用正交实验？ 确定因素和水平的数目 确定进行几次实验 从正交表中查设计方案 正交表：《应用数学统计》、《数理统计》等一类书的附录中都可以找到 2. 正交表的表示： Ln(rm) L:表示正交表 m:表示正交表的列数，实验因子数 r: 表示水平数 n：表示安排的实验数目 L8(27)， L8(4?24) 3. 交互作用 因子之间联合起来对结果的影响作用 A1 A2 B1 2 5 B2 7 10 A从A1变化到A2时，指标增加3 3与B无关 B从B1变化到B2时，指标增加了5 与A的水平无关 A与B没有交互作用 试验目的与要求 试验指标 选因素、定水平 因素、水平确定 选择合适正交表 表头设计 列试验方案 试验方案设计： 试验结果分析 进行试验，记录试验结果 试验结果极差分析 计算K值 计算k值 计算极差R 绘制因素指标趋势图 优水平 因素主次顺序 优组合 结 论 试验结果分析： 试验结果方差分析 列方差分析表，进行F 检验 计算各列偏差平方和、自由度 分析检验结果，写出结论 4. 正交实验的数据分析： 极差分析：一组数俱中最大数与最小数之差 方差分析（略） 两人的5次测验成绩如下： ?X： 50，100，100，60，50???? E(X )=72； ?Y： 73， 70， 75，72，70?? E(Y )=72。 平均成绩相同，但X 不稳定，对平均值的偏离大。 ?方差描述随机变量对于数学期望的偏离程度。 I, II两行分别表示各列对应于1和2的数合 实际含义：因