《发酵工艺控制》PPT课件.ppt

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1、发酵工艺控制 发酵是利用生物对物质进行加工或转化的复杂过程，受菌种性能、培养基配比、原料质量、发酵条件、过程控制等多因素的影响。对发酵的控制除了要有扎实的理论基础外，还需要长期的实践工作的积累。发酵过程的技术原理1、分批发酵 发酵开始到结束在一个罐完成，除气体外，是一个基本封闭式系统。粗分为四个时期：适应（停滞）期，对数期，生长稳定期和死亡期；也可分为六期：停滞期，加速期，对数期，减速期，静止期和死亡期。分批发酵生长关联型产物发酵 初级代谢产物形成与菌体生长关联。比产物形成速率随比生长速率的增长而增长。这类产物通常是微生物的分解代谢产物。分批发酵非生长关联型产物发酵 产物的形成只与细胞的积累量

2、有关，与生长速率无关。如次级代谢产物中的抗生素发酵。分批发酵重要的生长参数 基质浓度较低时，静止期细胞浓度与初始基质浓度成正比。基质浓度超过一定浓度后，静止期细胞浓度不随初始基质浓度的增加而增加。分批发酵分批发酵的优缺点操作简单，周期短，染菌机会少，生产过程、产品质量易掌握。使用复合培养基，存在基质抑制问题，出现二次生长现象。对基质敏感的产物，次级代谢产物如抗生素，用分批发酵不合适。发酵过程的技术原理2、补料（流加）分批发酵 在发酵过程中补入新鲜的料液，克服由于养分的不足，导致发酵过早的结束。补料（流加）分批发酵补料（流加）分批发酵控制 控制流加速度，使稀释速率小于最大比生长速率，残留基质浓度

3、小，细胞浓度基本维持恒定，达到准稳态。补料（流加）分批发酵的优点是发酵系统中维持很低的基质浓度，避免快速利用碳源的阻遏效应和能够按设备的通气能力去维持适当的发酵条件，并且能减缓代谢有害物的不利影响。补料（流加）分批发酵补料（流加）分批发酵的优化 通过一描述比生长速率和比生产速率关系的数学模型，求最大值，获得最佳方案。实践上，在分批发酵中，前期比生长速率维持在最大值，后期通过不同的流加速率的比较，获得经验值。补料（流加）分批发酵分批培养中实现最佳生产的方法分批培养中实现最佳生产的方法试验试验 分批培养建模分批培养建模 最佳比生长速率的确定最佳比生长速率的确定 补料实现比生长率补料实现比生长率 通

4、过最大原理优化通过最大原理优化 估计与控制估计与控制 最佳生产最佳生产 半连续发酵 在补料分批发酵的基础上加上间歇放掉部分发酵液（行业中称为带放），称为半连续。优点与不足 补充养分与前体，阻遏小。菌体养分前体流失，非产生菌突变株的生长。连续发酵 连续发酵是发酵过程一边补充新鲜料液，一边以近似的流速放料，维持发酵液原来的体积。通过控制限制性组分，使细胞的稀释率与比生长速率相等，细胞浓度基本恒定。多级连续培养 多级连续培养是增加罐的级数和将菌体送回罐内。多级恒化器的优点是在不同级的罐中可控制不同的条件，有利于多种碳源的利用和次级代谢产物的发酵。连续培养在工业中的应用 连续培养在产率、生产稳定和易于自动化方面比较优越。连续培养存在污染杂菌问题和生产菌种的突变问题。