第五章 发酵过程及控制.ppt

发酵过程及控制
第五章
定义
发酵过程即细胞的生物反应过程,是指由生长繁殖的细胞所引起的生物反应过程。它不仅包括了以往“发酵”的全部领域,而且还包括固定化细胞的反应过程、生物法废水处理过程和细菌采矿等过程。
为什么要研究发酵过程
微生物发酵的生产水平不仅取决于生产菌种本身的性能,而且要赋以合适的环境条件才能使它的生产能力充分表达出来。为此我们必须通过各种研究方法了解有关生产菌种对环境条件的要求,如培养基、培养温度、pH、氧的需求等,并深入地了解生产菌在合成产物过程中的代谢调控机制以及可能的代谢途径,为设计合理的生产工艺提供理论基础。
同时,为了掌握菌种在发酵过程中的代谢变化规律,可以通过各种监测手段,如取样测定随时间变化的菌体浓度,糖、氮消耗及产物浓度,以及采用传感器测定发酵罐中的培养温度pH、溶解氧等参数的情况,并予以有效地控制,使生产菌种处于产物合成的优化环境之中。
本章讲述的内容
第一节发酵方式
第二节发酵动力学
第三节发酵过程主要影响因素及其控制
第四节发酵过程检测和自控
第五节发酵终点判断
第一节发酵方式
固态发酵
将微生物接种到经过处理的固体发酵基质上,或将发酵原料及菌体吸附在疏松的固体支撑物上,通过微生物的代谢活动,使发酵原料转化成发酵产品。
特点:不宜采用自动化控制,劳动强度大,生产率较低。
液态发酵
将物料首先制备成液态培养基,再将微生物接入进行发酵。
特点:易实现自动化生产,生产效率高。
■发酵过程按进行过程有三种方式:
分批发酵(Batch fermentation)
补料分批发酵(Fed-batch fermentation)
连续发酵(Continuous fermentation)
1、分批发酵的定义
是指在一封闭系统内含有初始限量基质的发酵方式。在这一过程中,除了氧气、消泡剂及控制pH的酸或碱外,不再加入任何其它物质。发酵过程中培养基成分减少,微生物得到繁殖。
一、分批发酵
2、分批发酵的特点
微生物所处的环境在发酵过程中不断变化,其物理,化学和生物参数都随时间而变化,是一个不稳定的过程。