生化工程第八章_微生物生化反应过程的质量和能量衡算.ppt

第八章微生物生化反应过程的质量和能量衡算
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生化工程第八章反应过程质能衡算
第一节微生物生化反应过程的碳素衡算
一、微生物反应过程中营养物质和产物之间的碳素衡算
相同微生物在不同的培养条件下培养,菌体细胞的元素组成有些区别,但差别不大,因此可看作是相对稳定的。这样,就可以根据基质中的营养物质(S)、菌体(x)、产物(P)和二氧化碳中碳元素的数量写出微生物反应过程碳元素的衡算式:
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或
式中
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α1:每摩尔基质中碳的含量
α2:每克(干)菌体内碳的含量
α3:每摩尔二氧化碳内碳的含量
α4:每摩尔产物内碳的含量
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二、微生物反应过程中主要基质—碳源的衡算
在微生物反应中,碳源的用途主要消耗于:
①满足菌体生长消耗,用(ΔS)G表示;
②维持微生物生存的消耗,用(ΔS)m表示;
③合成代谢产物的消耗,用(ΔS)P表示;
则有:
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对于每一途径的消耗,下面讨论它们的效率。
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对于菌体生长来讲,基质的消耗用于菌体的生长部分,用菌体得率Yx/s表示:
用YG表示菌体的理论得率:
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同样,代谢产物的得率用Yp/s表示:
用YP表示代谢产物的理论得率:
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将以上得率表达式结合碳源衡算式整理变形后,得:
或
式中:m为碳源维持常数
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在以微生物细胞为目的的培养过程中,代谢产物的积累可以忽略不计,这样上式就可简化为:
就ν与μ的关系来看,该式是一条直线方程,其截距为碳源维持常数 m,其斜率为 1/YG