第七章发酵过程中工艺参数的检测和控制第一节工业发酵的重要类型第二节发酵过程的主要控制参数第三节菌体及基质浓度对发酵的影响及控制第四节溶氧的浓度对发酵的影响及控制第五节pH对发酵的影响及控制第六节温度对发酵的影响及控制第七节二氧化碳对发酵的影响及控制第八节补料及泡沫对发酵的影响及控制第九节工业发酵染菌的防治第十节发酵终点的判断第一节工业发酵的主要类型第一节工业发酵的主要类型第一节工业发酵的主要类型Flash1第一节工业发酵的主要类型第一节工业发酵的主要类型微生物发酵过程中的动力学类型类型I：菌体的生长、碳源的利用与产物形成的比速率曲线均有一个高峰，且高峰基本上在相同的时间出现。如单细胞蛋白生产等。类型II：可粗略的分为两个节段，在发酵的第一期菌体迅速生长，产物形成很少或全无，在第二个阶段产物高速形成，菌体生长和糖耗也相应增加。如柠檬酸和某些氨基酸发酵。类型III：生长和产物是来自两个代谢途径，而不是来自分解代谢途径，在基质消耗和菌体生长之后，菌体利用中间代谢反应来形成产物，也就是，初级代谢和产物形成是完全分开的，如许多抗生素发酵。第二节、发酵过程的主要控制参数2．压力（Pa，帕斯卡）。98070Pa=1Kg/cm21Mpa﹦103Kpa=106Pa。灭菌压力1Kg/cm2=0.11Mpa。发酵罐压一般为0.02~0.05Mpa。3．搅拌转速（r/min）。罐体积转速（r/min）通风量（m3/m3.min）50L5501：0.650000L1101：0.12一般来说，假如小罐与大罐的几何相同。但为什么转速会相差这么大？原因大罐气液接触时间长，氧的溶解率高，搅拌和通气均可小些，一、物理参数一、物理参数6．粘度Pa·s(秒）Pa=1N/m2是细胞生长和细胞形态的一项标志，它的大小可改变氧传递的阻力，又可表示相对菌体的浓度。7．浊度：反映单细胞生长状况的参数。如大肠杆菌，用光密度650nm上检测或计数板计数。8．料液流量（L/min）这是控制流体进料的参数。二、化学参数二、化学参数二、化学参数二、化学参数二、化学参数三、生物参数2.菌体浓度：测定方法有三种：A.湿重法：量100ml发酵液，进行过滤，滤后菌体用水洗净，然后用吸水纸将水分挤干，直接称量。B.干重法：上述步骤菌丝放85℃烘干至恒重。C.体积法：取样品10ml放于刻度离心管内，用转速为3000转/分离10min，计算%（V/V）。固体原料也在其中，但如培养基组成不变条件下，具有相对准确性。第三节菌体及基质浓度对发酵的影响及控制3.1菌体浓度对初级产品来说，菌浓愈大，产量愈高，但菌浓符合生长曲线。象柠檬酸生产由糖转化成酸。次级产品如菌浓过大，由于代谢产物的积累，会影响产量。因其产品与原料并非对应（或底物抑制，分介产物抑制等）。①C源，青霉素生产中葡萄糖和乳糖利用。因此工业上培养基中含有迅速和缓慢利用的混合C源。如为聚合物，利用缓慢。②N源，也有迅速利用和缓慢利用，前者有氨基酸、硫酸铵、尿素和玉米浆，后者有黄豆饼粉、花生、棉子饼粉等蛋白质。前者菌生长快，但产量低，选用快、慢混合氮源很重要。生产上可补加有机或无机氮源。③磷酸盐：P是核酸，许多辅酶，ATP，组成部分，P对微生物生长、代谢有重要作用。工业多以供应KH2PO4、K2HPO4为磷源，配料时，KH2PO4计算，每克KH2PO4理论磷含量227毫克，如将其溶在1L水中，就是227ppm。用链霉菌生产四环素时，菌体生长最适磷为65-70ppm，合成为25-30ppm。测定方法：磷与钼酸铵（NH4）2M0O4作用，生成磷钼酸铵，在酸性条件下，用VC还原，生成钼蓝，然后比色。3.3基质浓度的控制①避免一次投料，菌丝生长过盛。②延长次级代谢产物的分泌期，提高产量。FBC的内容补料的时间和方式补料的时间和方式补料的实例:如庆大霉素生产，大罐总体积20吨，第一次装料7吨，接种后15h一次性补5吨，然后在30-60h中小量间隙多次补入6吨料（全料），视生长情况决定是否在80h补适量水。总周期120-130h。一、溶氧的浓度对发酵的影响第四节溶氧的浓度对发酵的影响及控制基本概念：1、微生物摄氧率（γ）mmolO2/（L．ｈ）单位体积培养液每小时消耗的氧量。２、呼吸强度（Ｑo2）mmolo2/[g（干菌体）.h]单位重量的干菌体每小时消耗的氧量。两者关系γ=Qo2.XX—发酵液中菌体密度（g/L）。临界氧浓度临界氧浓度①不同微生物C临界不同，见下表：菌种温度.℃C临界（mg/L）大肠杆菌37.80.26酵母菌34.80.15产黄青霉240.7表明青霉菌摄氧率高，发酵时空气通气量大。②同一种菌生长不同阶段C临界不同