精品课件——第5章发酵工艺过程及其控制.pptVIP

第5章 发酵工艺过程及其控制 5.1 概述 5.1.1 发酵的主要操作方式 5.2 温度对发酵的影响及其控制 5.2.1 温度对发酵的影响 不同微生物的生长对温度的要求不同，根据它们对温度的要求大致可分为四类：嗜冷菌适应于0～26℃生长，嗜温菌适应于15～43 ℃生长，嗜热菌适应于37～65℃生长，嗜高温菌适应于65 ℃以上生长 。 5.5 泡沫对发酵的影响及其控制 5.5.1 泡沫的形成及其对发酵的影响 对泡沫影响不同搅拌速度和通气量 降低发酵设备的利用率 增加了菌群的非均一性 增加了染菌的机会 引起逃液，导致产物的损失 消泡剂会给后提取工序带来困难 5.6 补料控制 5.7 发酵终点的判断 1、 经济因素 2、产品质量因素 3、特殊因素 5.8 杂菌的污染与防治 一、染菌的检查和判断 1、显微镜镜检法 2、肉汤培养法 3、平板划线或斜面划线法 四、溶氧浓度的控制 发酵液中的溶氧浓度取决于氧的传递（即供氧方面）和被微生物利用（即耗氧方面）两个方面。 1、影响氧传递的因素 （1）影响推动力(c*－cL)的因素 ①温度：温度升高，氧的溶解度降低 可在不影响菌体生长和产物合成情况下，采取降低温度的措施。 ②pH：氧在酸性溶液中的溶解度一般表现为酸的强度大、浓度高，则氧溶解度低。 ③电解质浓度：电解质浓度大氧的溶解度低 ④溶剂：氧在有机溶剂中的溶解度比水中大。 实际发酵过程中也可通过合理添加有机溶剂来降低水的极性从而增加氧的溶解度。 ⑤氧分压：增加分压可提高氧的溶解度。方法一是提高空气总压，方法二是提高氧分压。 （2）影响KLa的因素 ①搅拌 作用：打散气泡，增大气液接触面； 形成涡流，延长气泡在液体中停留时间； 形成湍流，减小气泡外的液膜阻力； 避免菌丝结团，减少菌丝团阻力； 使培养液中的成分分布均匀，细胞均匀悬浮，有利于营养物的吸收和代谢物的分散。 但是搅拌转速并非越大越好，过度强烈的搅拌会有很多不利作用。 ② 空气线速度 KLa随空气流量增大而增大，但过大的空气 线速度会发生“过载”的现象。 空气分布器 空气分布器的类型、喷口直径及管口与罐底距离的相对位置，都对溶氧浓度有较大影响。 ④发酵液的性质 发酵液的性质特别是黏度、pH、极性、表面张力、离子浓度、菌体浓度等，都会影响气泡的大小、稳定性和氧的传递速率。 黏度增大，由于滞留液膜厚度增加， KLa下降； 泡沫过多，黏度增加，KLa下降； 表面活性剂（如消泡剂）使KLa下 降； 离子强度大使KLa增加； 菌体浓度增加使KLa下降。 2、影响微生物耗氧的因素 ①微生物本身遗传特征：不同种类耗氧量不同 ②培养基的成分和浓度： 培养基成分尤其是碳源对细胞耗氧影响大，耗氧由大到小：油质或烃类G蔗糖乳糖 培养基浓度大，耗氧增加 ③菌龄：幼龄菌生长旺盛，耗氧大 ④发酵条件：pH、温度 ⑤代谢类型： 若产物通过TCA循环获取，则耗氧大；若产物通过EMP途径获取，则耗氧量小 3、控制溶氧的手段 ①增大通风量 ②改变搅拌转速 ③提高氧分压 ④改变发酵液的理化性质 ⑤加入传氧中间介质 ⑥调节耗氧方面（如控制培养基中营养物质浓度、降低培养温度等） 一、泡沫的性质 泡沫是气体被分散在少量液体中的胶体体系。泡沫间被一层液膜隔开而彼此不相连通。发酵过程中所遇到的泡沫，其分散相是无菌空气和代谢气体，连续相是发酵液。 一类存在于发酵液的液面上，这类泡沫气相所占比例特别大，并且泡沫与它下面的液体之间有能分辫的界线。如在某些稀薄的前期发酵液或种子培养液中所见到的。 另一种泡沫是出现在粘稠的菌丝发酵液当中。这种泡沫分散很细，而且很均匀，也较稳定。泡沫与液体间没有明显的波面界限，在鼓泡的发酵液中气体分散相占的比例由下而上地逐渐增加。 二、泡沫的类型 三、泡沫形成的原因 1 通气搅拌 三、泡沫形成的原因 1 通气搅拌 2 培养基的营养成分 不 同 浓原 度料 蛋的 白起 质泡 作 用 3 菌种的生理特征 4 培养基灭菌时间过长 灭菌时间对泡沫稳定性的影响 四、泡沫的危害 二、 温度的控制 工业上使用大罐的发酵，一般不需