第七章發(fā)酵過程中的終點(diǎn)判斷

第七章發(fā)酵過程中的終點(diǎn)判斷第1頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三一、發(fā)酵終點(diǎn)的判斷生產(chǎn)能力是指單位時(shí)間內(nèi)單位罐體積所積累的產(chǎn)物量，其單位是g/L?h。生產(chǎn)既要高產(chǎn)量又要低成本。發(fā)酵末期，菌體的分泌能力都要下降，使產(chǎn)物的生產(chǎn)能力下降或停止。發(fā)酵末期有些產(chǎn)生菌還會(huì)發(fā)生自溶。確定合適的微生物發(fā)酵終點(diǎn)，對(duì)提高產(chǎn)物的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)效益是很重要的。第2頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三一、發(fā)酵終點(diǎn)的判斷考慮經(jīng)濟(jì)因素

最適發(fā)酵時(shí)間：以能最大限度地降低成本和最大限度地取得最大生產(chǎn)能力的發(fā)酵時(shí)間考慮對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)后步提取工藝和產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。特殊因素

染菌、異常代謝時(shí)，需要適當(dāng)處理。第3頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三合理的發(fā)酵終點(diǎn)即放罐時(shí)間由實(shí)驗(yàn)來確定。采用生產(chǎn)力高而成本又低的發(fā)酵時(shí)間作為放罐時(shí)間。綜合考慮一些參數(shù)。產(chǎn)物產(chǎn)量、過濾速度、氨基氮的含量、菌體形態(tài)、pH等一、發(fā)酵終點(diǎn)的確定第4頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三二、發(fā)酵工藝的放大1、不同規(guī)模發(fā)酵間的差異（1）搖瓶和罐培養(yǎng)的差異a、氧傳遞速率和溶解氧濃度的差異b、CO2濃度的差異c、菌絲受機(jī)械損傷的差異（2）不同規(guī)模發(fā)酵罐之間的差異a、菌體繁殖代謝的差異b、培養(yǎng)基滅菌的差異c、通氣與攪拌的差異d、熱傳遞的影響f、種子質(zhì)量的差異第5頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三2、發(fā)酵工藝的放大發(fā)酵工藝放大的原則

放大過程中菌體所處的環(huán)境完全相同物理、化學(xué)及生物因素的影響一般工業(yè)中采用對(duì)發(fā)酵影響比較敏感的參數(shù)作為放大的依據(jù)。對(duì)需氧發(fā)酵來說，液相體積氧傳質(zhì)系數(shù)或單位體積輸入功率作為放大的依據(jù)。第6頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三以單位體積輸入功率相等為基礎(chǔ)進(jìn)行放大早期采用幾何相似和單位體積輸入功率相等進(jìn)行放大。以保持相等KLa或溶解氧濃度為基礎(chǔ)進(jìn)行放大主要考慮微生物生理活動(dòng)條件的一致性

以溶解氧為基礎(chǔ)進(jìn)行工藝放大，可通過改變罐形狀，或調(diào)節(jié)工藝條件，及培養(yǎng)基的組成來達(dá)到。第7頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三人工控制與自動(dòng)控制自動(dòng)控制包括：①和過程的未來狀態(tài)相聯(lián)系的控制目的或目標(biāo)（如要求控制的溫度、pH值、生物量濃度等）；②一組可供選擇的控制動(dòng)作（如閥門的開、關(guān)，泵的開、停等）；③一種能夠預(yù)測(cè)控制動(dòng)作對(duì)過程狀態(tài)影響的模型（如用加入基質(zhì)的濃度和速率控制細(xì)胞生長(zhǎng)速率時(shí)需要能表達(dá)它們之間相關(guān)關(guān)系的數(shù)學(xué)式）。三、發(fā)酵過程檢測(cè)與自控第8頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三發(fā)酵過程對(duì)傳感器的特殊要求傳感器除了滿足常規(guī)要求，諸如：可靠性、準(zhǔn)確性、精確度、響應(yīng)時(shí)間、分辨能力、靈敏度、測(cè)量范圍、特異性、可維修性等，還應(yīng)當(dāng)滿足一些特殊要求：一般要求傳感器能與發(fā)酵液同時(shí)進(jìn)行高壓蒸汽滅菌其次是在發(fā)酵過程中保持無菌的問題還有一個(gè)問題是傳感器易被培養(yǎng)基和細(xì)胞沾污第9頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三發(fā)酵自控系統(tǒng)由測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，其中硬件包括傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換器、過程接口和監(jiān)控計(jì)算機(jī)等。書圖7-9第10頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三變送器是將傳感器獲取的信號(hào)轉(zhuǎn)換成能被控制器接受的信號(hào)。執(zhí)行機(jī)器是直接實(shí)施控制動(dòng)作的元件監(jiān)控計(jì)算機(jī)第11頁，共12頁，2023年，2月20日，星期三過程監(jiān)控計(jì)算機(jī)在發(fā)酵自控中的作用有：①從發(fā)酵過程中采集和存貯數(shù)據(jù)；②用圖形和列表方式顯示存貯的數(shù)據(jù)；③對(duì)存貯的數(shù)據(jù)進(jìn)行