第五章 发酵过程动力学的基本概念 2-2.ppt

第五章发酵过程动力学的基本概念
发酵过程的反应描述及速度概念
发酵过程动力学研究的基本内容
菌体生长、产物形成、基质消耗动力学的基本概念
反应动力学的应用—连续培养的操作特性
第一节发酵过程的反应描述及速度概念
X
S(底物) ─→ X(菌体) + P(产物)
发酵研究的内容:
发酵过程反应的描述
菌种的来源——找到一个好的菌种
发酵过程的工艺控制——最大限度发挥菌种的潜力
基质的消耗速度:
发酵过程反应速度的描述
基质的消耗比速:
(--1)
(h-1、s-1)
单位时间内单位菌体消耗基质或形成产物(菌体)的量称为比速,是生物反应中用于描述反应速度的常用概念
X
S(底物) ─→ X(菌体) + P(产物)
基质的消耗比速:
(h-1)
菌体的生长比速:
产物的形成比速:
(h-1)
(h-1)
发酵过程反应速度的描述
X
S(底物) ─→ X(菌体) + P(产物)
第二节发酵反应动力学的研究内容
研究反应速度及其影响因素并建立反应速度与影响因素的关联
反应动力学模型
反应器特性
+
反应器的操作模型
操作条件与反应结果的关系,定量地控制反应过程
已建立动力学模型的类型
机制模型:
根据反应机制建立
几乎没有
现象模型(经验模型):
目前大多数模型
能定量地描述发酵过程
能反映主要因素的影响
第三节微生物生长动力学的基本概念
一、微生物在一个密闭系统中的生长情况:
时间
菌体浓度
延迟期
指数生长期
减速期
静止期
衰亡期
延迟期:
指数生长期:
倍增时间:td
减速期:
静止期: ;
衰亡期:
二、微生物的生长动力学、Monod方程
微生物的生长速度:

μ=f(s,p,T,pH,……,)
在一定条件下(基质限制):
μ=f(S)
Monod研究了基质浓度与生长速度的关系
———Monod方程(1949)
μ
米氏方程:
μ:菌体的生长比速
S:限制性基质浓度
Ks:半饱和常数
μmax: 最大比生长速度
μ
单一限制性基质:就是指在培养微生物的营养物中,对微生物的生长起到限制作用的营养物。