第七章 发酵过程控制1-2节.ppt

发酵工程精品课程
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华东理工大学·生物工程学院
第七章发酵过程的代谢控制
发酵过程控制是发酵的重要部分
控制难点:过程的不确定性和参数的非线性
同样的菌种,同样的培养基在不同工厂,不同批次会得到不同的结果,可见发酵过程的影响因素是复杂的,比如设备的差别、水的差别、培养基灭菌的差别,菌种保藏时间的长短,发酵过程的细微差别都会引起微生物代谢的不同。了解和掌握分析发酵过程的一般方法对于控制代谢是十分必要的
发酵过程的代谢控制
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第一节发酵过程工艺控制的目的、研究的方法和层次
一发酵过程的种类
分批培养
补料分批培养
半连续培养
连续培养
发酵过程的代谢控制
发酵过程工艺控制的目的、研究的方法和层次
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1、分批发酵
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。
发酵过程的代谢控制
发酵过程工艺控制的目的、研究的方法和层次
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分批培养中微生物的生长
迟滞期
对数生长期
稳定期
死亡期
发酵过程的代谢控制
发酵过程工艺控制的目的、研究的方法和层次
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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
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发酵过程工艺控制的目的、研究的方法和层次
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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。
发酵过程的代谢控制
发酵过程工艺控制的目的、研究的方法和层次
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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
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发酵过程工艺控制的目的、研究的方法和层次
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2、补料分批培养
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。
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。
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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
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