发酵工程第九章发酵过程控制本章内容1.过程控制的重要性(1)每一类微生物都有最适的和能耐受的pH范围：发酵过程中pH的调节与控制在产生菌的代谢过程中，菌本身具有一定的调节pH的能力，但外界条件发生较大变化时，pH将会不断波动。传递性能发酵过程中加入非营养基质的酸碱调节剂一般情况下符合Monod方程式第五节流加补料的控制凝结芽孢杆菌的α-淀粉酶热稳定性：55℃培养→90℃保持60min，剩留活性为88%~99%；化学：pH、DO、浓度CO2对发酵的影响②发酵早期，起泡后稳定地下降，以后保持恒定；如：细菌最适生长pH为6.在生产上，补料还经常作为纠正异常发酵的一个重要手段。米曲霉制曲：温度控制在低限，有利于蛋白酶合成活细胞浓度测量传感器为了有效地进行中间补料，必须选择恰当的反馈控制参数，以及了解这些参数与微生物代谢、菌体生长、基质利用以及产物形成之间的关系。①发酵液液面上的泡沫，气相比例特别大，与液体之间有明显界线；3.参数检测3.参数检测3.参数检测对传感器的要求能经受高压蒸汽灭菌；传感器及其二次仪表具有长期稳定性；最好能在过程中随时校正，灵敏度好；探头材料不易老化，使用寿命长；安装使用和维修方便；解决探头敏感部位被物料（反应液）粘住、堵塞问题；价格合理，便于推广。3.参数检测参数检测方法搅拌转速和搅拌功率的测量搅拌转速：磁感应式，光感应式，测速电机；搅拌功率：功率表，测定力矩求功率法。3.参数检测参数检测方法罐压测量压力表压力传感器参数检测方法料液计量与液位控制压差法：H=（△P2/△P1）·△H直接重量测量法：直接称重体积计量法：计算进出料液流量计量法：计算流量和时间液位探针参数检测方法发酵液粘度测定毛细管粘度计回转式粘度计涡轮旋转粘度计参数检测方法pH测量复合pH电极pH测量仪器参数检测方法溶解氧的测量化学法极谱法复膜氧电极法参数检测方法溶解二氧化碳测量复膜式电极法渗透膜—碳酸氢钠法发酵尾气的在线分析CO2分析O2分析参数检测方法细胞浓度的测量化学法：如DNA、RNA分析等物理法：如重量分析、分光光度分析、浊度分析等新技术：以电容法为测量原理的在线活细胞浓度测量传感器第一节温度对发酵的影响及其控制(1)发酵热(2)生物热嗜冷、嗜中温、嗜热菌的典型生长与温度关系2.温度对微生物生长的影响3.温度对产物合成的影响改变发酵液的物理性质，间接影响菌的生物合成。影响生物合成方向。e.g.四环素发酵中金色链霉菌：T<30℃，产生金霉素；T达35℃，产生四环素；谷氨酸发酵中扩展短杆菌：30℃培养后37℃发酵，积累过量乳酸。温度对菌的调节机制关系密切。3.温度对产物合成的影响4.最适温度的选择与控制最适温度的选择还要参考其它发酵条件灵活掌握通气条件较差情况下，最适发酵温度可能比正常良好通气条件下低一些。培养基成分和浓度的影响变温培养：在抗生素发酵过程中采用变温培养比用恒温培养所获得的产物有较大幅度的提高。e.g.四环素发酵：0~30h稍高温度→30~150h稍低温度→150h后升温发酵青霉素发酵：30℃,5h→25℃,35h→20℃,85h→25℃,40h；产量提高14.7％一、pH值对发酵过程的影响二、发酵过程中pH的变化及影响因素三、发酵过程中pH的控制发酵液中pH变化的基本原理发酵液中pH变化的基本原理1.pH对发酵的影响1.pH对发酵的影响1.pH对发酵的影响1.pH对发酵的影响最适pH的选择2.发酵过程中pH的变化及影响因素（2）生产阶段：pH趋于稳定，维持在最适产物合成的范围。（3）自溶阶段：随着基质的耗尽，菌体蛋白酶的活跃，培养液中氨基酸增加，致使pH上升，此时菌丝趋于自溶而代谢活动终止。2.引起发酵液中pH变化的因素（1）发酵过程中pH的变化取决于微生物的种类、培养基的组成和发酵条件。在产生菌的代谢过程中，菌本身具有一定的调节pH的能力，但外界条件发生较大变化时，pH将会不断波动。如：利福平霉素的产生菌，采用初始pH为6.8和7.5时，最终发酵pH都达到7.5左右，发酵单位达到正常水平，但当初始pH为6.0时，发酵单位为零。优点：及时、省力，可从繁琐操作中解脱出来，便于计算机控制。本章内容离线测量：基质（糖、脂类、无机盐等）、前体和代谢产物（抗生素、酶、有机酸、氨基酸等）供氧低的设备，补料速率相应减少，产量比供氧能力好的设备降低23％。③生理酸性物质的存在，氨被利用。③聚醚类：氧化丙烯和环氧乙烷与甘油聚合而成的聚合物，消泡能力相当于豆油的10-80倍。①由外界引进的气流被机械地分散形成；直接重量测量法：直接称重温度对微生物生长的影响