工业发酵的三种方式4.pptVIP

* * 工业发酵过程的种类 分批培养 补料分批培养 半连续培养 连续培养 1、 分批发酵（间歇发酵） 简单的过程，培养基中接入菌种以后，没有物料的加入和取出，除了空气的通入和排气。整个过程中菌的浓度、营养成分的浓度和产物浓度等参数都随时间变化。 工业常见。目前多用在酒精、氨基酸、抗生素生产中。 分批培养中微生物的生长（单细胞微生物） 迟滞期 对数生长期 稳 定 期 死亡期 （适用于单细胞微生物） 微生物生长分为：迟滞期、对数生长期、稳定期和死亡期 在迟滞期，菌体没有分裂只有生长，因为当菌种接种入一个新的环境，细胞内的核酸、酶等稀释，这时细胞不能分裂。 当细胞内的与细胞分裂相关的物质浓度达到一定程度，细胞开始分裂，这时细胞生长很快，比生长速率几近常数。这个时期称为对数生长期 随着细胞生长，培养液中的营养物减少，废物积累，导致细胞生长速率下降，进入减速期和稳定期。最后当细胞死亡速率大于生成速率，进入死亡期 对于初级代谢产物，在对数生长期初期就开始合成并积累，而次级代谢产物则在对数生长期后期和稳定期大量合成。 分批培养的优缺点 优点 操作简单，周期短，染菌机会少，生产过程和产品质量容易掌握 缺点 产率低，不适于测定动力学数据 2、补料分批培养 （流加发酵） 在分批培养过程中补入新鲜的料液，以克服营养不足而导致的发酵过早结束的缺点。 此法工业上常用。用于面包酵母、氨基酸、抗生素等工业。 在此过程中只有料液的加入没有料液的取出，所以发酵结束时发酵液体积比发酵开始时有所增加。在工厂的实际生产中采用这种方法很多。 补料分批培养的优缺点 优点 在这样一种系统中可以维持低的基质浓度，避免快速利用碳源的阻遏效应；可以通过补料控制达到最佳的生长和产物合成条件；还可以利用计算机控制合理的补料速率，稳定最佳生产工艺。 缺点 由于没有物料取出，产物的积累最终导致比生产速率的下降。由于有物料的加入增加了染菌机会 3、半连续培养 半连续培养又称为反复分批培养或换液培养，是指在分批培养的基础上不全部取出反应系，剩余部分重新补充新的营养成分，在按分批培养的方式进操作。这是反应器内培养液体积保持不变的操作方式。即在补料分批培养的基础上间歇放掉部分发酵液（带放）称为半连续培养。某些品种采取这种方式，如四环素发酵。 优点 放掉部分发酵液，再补入部分料液，使代谢有害物得以稀释有利于产物合成，提高了总产量。 缺点 代谢产生的前体物被稀释，提取的总体积增大 4、连续培养（连续发酵） 发酵过程中一边补入新鲜料液一边放出等量的发酵液，使发酵罐内的体积维持恒定。 主要用于实验室进行发酵动力学研究。工业上应用不常见，如用于废水处理、葡萄糖酸发酵、酒精发酵等工业中，是因为这些菌种遗传性质比较稳定。 达到稳态后，整个过程中菌的浓度，产物浓度，限制性基质浓度都是恒定的。 连续培养的优缺点 优点 控制稀释速率可以使发酵过程最优化。发酵周期长，得到高的产量。由于μ＝D，通过改变稀释速率可以比较容易的研究菌生长的动力学 缺点 菌种不稳定的话，长期连续培养会引起菌种退化，降低产量。长时间补料染菌机会大大增加。 μ＝D 比生长速率； 稀释率