微生物發(fā)酵制藥技術(shù)基礎(chǔ)-發(fā)酵過(guò)程控制

單元二微生物發(fā)酵制藥技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目六發(fā)酵過(guò)程控制任務(wù)二發(fā)酵過(guò)程中溫度的控制1.溫度對(duì)代謝的影響影響微生物生長(zhǎng)（連續(xù)進(jìn)行酶反應(yīng)的過(guò)程）影響產(chǎn)物合成（一系列酶促反應(yīng)的結(jié)果）影響生物合成的方向例如，四環(huán)素發(fā)酵中金色鏈霉菌同時(shí)能產(chǎn)生金霉素。在低于30℃溫度下，該菌種合成金霉素能力較強(qiáng)。當(dāng)溫度提高，合成四環(huán)素的比例也提高。在溫度達(dá)35℃則只產(chǎn)生四環(huán)素而金霉素合成幾乎停止。2.影響發(fā)酵液的物理性質(zhì)（一）溫度對(duì)發(fā)酵的影響（二）發(fā)酵熱引起溫度的變化產(chǎn)熱因素：生物熱攪拌熱散熱因素：蒸發(fā)熱輻射熱Q發(fā)酵=Q生物+Q攪拌-Q蒸發(fā)-Q輻射1.生物熱：生物熱是生產(chǎn)菌在生長(zhǎng)繁殖時(shí)產(chǎn)生的大量熱量。培養(yǎng)基中碳水化合物，脂肪，蛋白質(zhì)等物質(zhì)被分解為CO2、NH3時(shí)釋放出的大量能量。用途：合成高能化合物供微生物生命代謝活動(dòng)熱能散發(fā)影響生物熱的因素：菌株、培養(yǎng)基、發(fā)酵時(shí)期的不同。還與菌體的呼吸強(qiáng)度有對(duì)應(yīng)關(guān)系。2.攪拌熱：通風(fēng)發(fā)酵都有大功率攪拌，攪拌的機(jī)械運(yùn)動(dòng)造成液體之間、液體與設(shè)備之間的摩擦而產(chǎn)生熱。

Q攪拌=3600（P/V）3600：熱功當(dāng)量（kJ/（kW.h））（P/V）：通氣條件下單位體積發(fā)酵液所消耗的功率（kW/m3）3.蒸發(fā)熱空氣進(jìn)入發(fā)酵罐后，就和發(fā)酵液廣泛接觸進(jìn)行熱交換，除了部分氧氣被微生物利用外，大部分氣體（稱為尾氣）仍舊排放出反應(yīng)器，從而引起熱量的散發(fā)。尾氣與發(fā)酵液接觸的過(guò)程中，進(jìn)入的空氣濕度增加，水分隨著尾氣一起被排除，同時(shí)伴隨熱量傳遞，這一部分熱量，稱之為蒸發(fā)熱。4.輻射熱由于罐外壁和大氣間的溫度差異而使發(fā)酵液中的部分熱能通過(guò)罐體向大氣輻射的熱量，即為輻射熱。輻射熱的大小取決于罐內(nèi)溫度與外界氣溫的差值，差值愈大，散熱愈多。（三）溫度的檢測(cè)傳統(tǒng)上用玻璃溫度計(jì)測(cè)量發(fā)酵溫度。一般將金屬套管插入發(fā)酵罐并焊接固定在發(fā)酵罐壁上，再在金屬套管內(nèi)裝有傳熱性好且不易揮發(fā)的液體介質(zhì)，將玻璃溫度計(jì)插入金屬套管并浸泡于液體介質(zhì)中，測(cè)量溫度。目前普遍采用熱電偶測(cè)定發(fā)酵溫度。由于鉑電阻、銅電阻等熱敏電阻在一定溫度范圍內(nèi)對(duì)溫度有較好的線性響應(yīng)的電阻值，所以熱電偶由熱敏電阻作為感溫元件裝在金屬套管內(nèi)制作而成。1.最適溫度的選擇是一種相對(duì)概念，是指在該溫度下最適于菌的生長(zhǎng)或發(fā)酵產(chǎn)物的生成。不同微生物的發(fā)酵最適溫度可能不同，同一種微生物在不同發(fā)酵階段的發(fā)酵最適溫度也有可能不同，或有可能在不同培養(yǎng)條件下的發(fā)酵最適溫度不同。如谷氨酸產(chǎn)生菌的最適生長(zhǎng)溫度為30～34℃，產(chǎn)生谷氨酸的最適溫度為36～37℃。。（四）溫度的控制最適發(fā)酵溫度與菌種，培養(yǎng)基成分，培養(yǎng)條件和菌體生長(zhǎng)階段有關(guān)。根據(jù)發(fā)酵階段選擇不同的培養(yǎng)溫度。生長(zhǎng)階段選擇最適生長(zhǎng)溫度；產(chǎn)物生成階段選擇最適生產(chǎn)溫度。工業(yè)生產(chǎn)上，所用的大發(fā)酵罐在發(fā)酵過(guò)程中一般不需要加熱，因發(fā)酵中釋放了大量的發(fā)酵熱，而需要冷卻的情況較多。利用自動(dòng)控制或手動(dòng)調(diào)整的閥門，將冷卻水通入發(fā)酵罐的夾層或蛇形管中，通過(guò)熱交換來(lái)降溫，保持恒溫發(fā)酵。2.溫度的控制發(fā)酵過(guò)程的自動(dòng)控制是借助于自動(dòng)化儀表和計(jì)算機(jī)組成的控制器，控制一些發(fā)酵的關(guān)鍵變量，達(dá)到控制發(fā)酵過(guò)程的目的。如發(fā)酵溫度的開關(guān)控制系統(tǒng)就是通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)發(fā)酵罐內(nèi)溫度，如溫度低于設(shè)定點(diǎn)，冷水閥關(guān)閉，蒸汽或熱水閥打開；如溫度高于設(shè)定點(diǎn)，蒸汽或熱水閥關(guān)閉，冷水閥打開?？刂崎y的動(dòng)作是全開或全關(guān)，所以稱為開關(guān)控制。單元二微生物發(fā)酵制藥技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目六發(fā)酵過(guò)程控制任務(wù)六補(bǔ)料的控制（一）補(bǔ)料的目的

避免高濃度底物的不良影響，又可以使產(chǎn)物合成的旺盛期延長(zhǎng)，達(dá)到提高發(fā)酵產(chǎn)量的目的。（二）補(bǔ)料的方式1.間歇流加間歇流加是指在發(fā)酵過(guò)程中，補(bǔ)充的物料分成若干次流加到發(fā)酵罐中。當(dāng)培養(yǎng)基某一底物的濃度降低到某一水平時(shí)，就開始第一次補(bǔ)料，補(bǔ)料以后該底物濃度會(huì)有所升高，由于微生物繼續(xù)消耗，該底物濃度將再次降低，于是進(jìn)行第二次補(bǔ)料，以此類推，直至發(fā)酵結(jié)束。少量多次流加為原則2.連續(xù)流加連續(xù)流加是指在發(fā)酵過(guò)程中，補(bǔ)充的物料連續(xù)流加進(jìn)入發(fā)酵罐中。流加過(guò)程中控制好料液的流速，盡量使底物的消耗速率等于底物的補(bǔ)充速率，這樣，該底物濃度就可以維持相對(duì)穩(wěn)定（三）補(bǔ)料的時(shí)間通常在微生物細(xì)胞進(jìn)入產(chǎn)物合成期以后才開始補(bǔ)料。在適當(dāng)?shù)臍埩舻孜餄舛乳_始補(bǔ)料。補(bǔ)料時(shí)間既要控制在產(chǎn)物合成期，又要控制在適當(dāng)?shù)臍埩舻孜餄舛?，這要求配制培養(yǎng)基時(shí)，初始底物濃度要控制適當(dāng)。（四）補(bǔ)料的內(nèi)容1.能源和碳源2.氮源3.無(wú)機(jī)鹽、前體和促進(jìn)劑4.水單元二微生物發(fā)酵制藥技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目六發(fā)酵過(guò)程控制任務(wù)七發(fā)酵終點(diǎn)的判斷發(fā)酵終點(diǎn)的判斷，對(duì)提高產(chǎn)物的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)效益很重要。生產(chǎn)能力（或稱生產(chǎn)率、產(chǎn)率）是指單位時(shí)間內(nèi)發(fā)酵罐單位體積發(fā)酵液的產(chǎn)物積累量

經(jīng)濟(jì)因素：生產(chǎn)率和成本。最低的成本獲得最大生產(chǎn)率。產(chǎn)品質(zhì)量因素：放罐時(shí)間對(duì)下游工序影響很大。特殊因素：染菌、代謝異常等。合理的放罐時(shí)間是由實(shí)驗(yàn)來(lái)確定的，即根據(jù)不同的發(fā)酵時(shí)間所得的產(chǎn)物產(chǎn)量計(jì)算出發(fā)酵罐的生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本，采用生產(chǎn)率高而成本又低的時(shí)間，作為放罐時(shí)間。不同的發(fā)酵類型，要求達(dá)到的目標(biāo)不同，因而對(duì)發(fā)酵終點(diǎn)的判斷標(biāo)準(zhǔn)也有所不同。一般對(duì)發(fā)酵和原材料成本占整個(gè)生產(chǎn)成本主要部分的發(fā)酵產(chǎn)品，主要追求提高生產(chǎn)率、得率（kg產(chǎn)物/kg基質(zhì)）和發(fā)酵系數(shù)[kg產(chǎn)物/（罐容m3·發(fā)酵周期h）]。另外，放罐時(shí)間對(duì)下游工序有很大影響單元二微生物發(fā)酵制藥技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目六發(fā)酵過(guò)程控制任務(wù)三發(fā)酵過(guò)程中pH的控制（一）pH對(duì)發(fā)酵的影響1.pH對(duì)代謝的影響pH值影響微生物生長(zhǎng)和合成代謝所需酶的活性pH影響生物合成途徑方向例如：黑曲霉在pH2-3時(shí)，發(fā)酵產(chǎn)生檸檬酸，在pH接近中性時(shí)，則產(chǎn)生草酸。2.pH影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的狀態(tài)，從而改變細(xì)胞膜的滲透性3.影響培養(yǎng)基某些組分和中間產(chǎn)物的離解，從而影響微生物對(duì)這些物質(zhì)的利用。（二）發(fā)酵過(guò)程中pH的變化

發(fā)酵過(guò)程中pH的變化取決于微生物的種類、培養(yǎng)基的組成和發(fā)酵條件。在菌體代謝過(guò)程中，菌體本身有建成其生長(zhǎng)最適pH的能力，但外界條件發(fā)生較大變化時(shí)，pH將會(huì)不斷波動(dòng)。1.培養(yǎng)基中碳氮比例不當(dāng)碳源過(guò)多，特別是葡萄糖過(guò)量，或者中間補(bǔ)糖過(guò)多加之溶解氧不足，致使有機(jī)酸大量積累而pH下降。如果培養(yǎng)基中氮源過(guò)多，這些物質(zhì)被分解利用，氨基氮釋放，使pH上升。培養(yǎng)基內(nèi)的生理堿性物質(zhì)，被微生物利用后，均會(huì)產(chǎn)生大量的堿性物質(zhì)，使發(fā)酵液的pH值上升。2.不同發(fā)酵階段pH值不同微生物的不同發(fā)酵階段，其pH值的變化也各不相同。在發(fā)酵前期，主要是微生物的生長(zhǎng)、繁殖，隨菌種特征不同，發(fā)酵的pH值有上升或下降的趨勢(shì)。

在代謝產(chǎn)物的合成階段，微生物菌體生長(zhǎng)繁殖減緩，分解碳、氮源物質(zhì)的能力減弱，使發(fā)酵液中的pH值比較穩(wěn)定。（三）pH的檢測(cè)1.取樣罐外測(cè)量

有試紙法（精密級(jí)）；pH電極法。罐外取樣測(cè)量不利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。目前，現(xiàn)代化的生產(chǎn)企業(yè)大部分是采用pH值的在線（online）檢測(cè)、控制方式，其核心部件是pH檢測(cè)的電極，外加不銹鋼護(hù)套后安裝于罐內(nèi)另外有pH顯示儀表。同時(shí)可以與控制儀表連接，通過(guò)回路系統(tǒng)控制閥門或給料泵送入酸或堿進(jìn)行pH調(diào)節(jié)。

2.在線測(cè)量這種電極不同于普通的pH檢測(cè)電極，其基本要求是：耐高溫、經(jīng)受120℃以上高溫、60min的處理；需要有壓力、溫度補(bǔ)償系統(tǒng)。1.通過(guò)調(diào)節(jié)培養(yǎng)基組分比例來(lái)調(diào)節(jié)pH值發(fā)酵后pH值產(chǎn)生變化，可以通過(guò)調(diào)節(jié)補(bǔ)料中的配備比例來(lái)達(dá)到補(bǔ)充基質(zhì)和調(diào)節(jié)pH值的雙重目的。一般情況下碳的比例加大，將使發(fā)酵液的pH值下降；氮的比例加大，則易使發(fā)酵液的pH值上升。（四）發(fā)酵過(guò)程中pH的控制2.在培養(yǎng)基中加入適量的緩沖劑發(fā)酵生產(chǎn)中較常用的緩沖劑是CaCO3。

3.直接用酸堿來(lái)調(diào)節(jié)常用的堿為氨水，加氨水的方法通稱為通氨工藝。常用的酸為硫酸。單元二微生物發(fā)酵制藥技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目六發(fā)酵過(guò)程控制任務(wù)四發(fā)酵過(guò)程中溶解氧的控制好氣性微生物的生長(zhǎng)發(fā)育和代謝活動(dòng)都需要消耗氧氣。微生物只能利用溶解于液體中的氧。實(shí)驗(yàn)室中，通過(guò)搖瓶機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)或偏心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)供氧。中試規(guī)模和生產(chǎn)規(guī)模的培養(yǎng)裝置采用通入無(wú)菌壓縮空氣并同時(shí)進(jìn)行攪拌的方式。通氣的目的：供給微生物生長(zhǎng)和代謝所需的氧氣攪拌的目的：促進(jìn)混合及傳質(zhì)（特別是氧傳質(zhì)）（一）微生物對(duì)氧的需求1.比耗氧速率-呼吸強(qiáng)度單位質(zhì)量的干細(xì)胞在單位時(shí)間內(nèi)消耗氧的量，以QO2

表示?！群难跛俾驶蚝粑鼜?qiáng)度，（molO2/kg干細(xì)胞·S）；

—最大比耗氧速率，（molO2/kg干細(xì)胞·S）；CL—溶氧氧濃度，（molO2/m3）；ko—氧的米氏常數(shù)，（molO2/m3），其表示比耗氧速率為最大比耗氧速率一半時(shí)的溶解氧的濃度。k0特征：k0越大，親和能力越小，QO2越小。2.攝氧率γ（耗氧速率）單位體積培養(yǎng)液在單位時(shí)間內(nèi)消耗氧的量，以r表示。式中：—發(fā)酵液中細(xì)胞濃度，（kg干細(xì)胞/m3培養(yǎng)液）；

—攝氧率，（molO2/m3·S）。（二）影響微生物需氧量的因素1.微生物種類和生長(zhǎng)階段生長(zhǎng)階段培養(yǎng)初期：QO2逐漸增高，X較小。在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)初期：達(dá)到(QO2)m，但此時(shí)x較低，r并不高。在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期：達(dá)到rm,此時(shí)QO2<(QO2)m

，對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期末：S↓，QO2↓,r↓培養(yǎng)后期：S→0，QO2↓↓,r↓↓微生物種類微生物本身遺傳特征的影響，如k0↑，QO2↓菌齡的影響:一般幼齡菌QO2大，晚齡菌QO2小2.培養(yǎng)液中溶解氧濃度各種微生物對(duì)發(fā)酵液中溶氧濃度有一個(gè)最低要求，即不影響微生物生長(zhǎng)繁殖的最低溶氧濃度稱為臨界氧濃度，以Ccr表示。CL>Ccr，QO2保持恒定QO2＝(QO2)mCL<Ccr，QO2大大下降溶解氧濃度對(duì)菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成的影響CCrQO2CLCCr:

臨界溶氧濃度,指不影響呼吸所允許的最低溶氧濃度。3.培養(yǎng)基的組成碳源種類耗氧速率：油脂或烴類>葡萄糖>蔗糖>乳糖碳源濃度濃度大,QO2↑;濃度小,QO2↓4.培養(yǎng)條件

溫度越高，培養(yǎng)基成分愈豐富，呼吸強(qiáng)度越高；

最適pH時(shí)，需氧量最大。5.培養(yǎng)液中CO2的積累

CO2溶解度>氧氣，含量高影響氧含量，降低呼吸強(qiáng)度。（三）影響發(fā)酵過(guò)程中供氧的因素?cái)嚢杩諝饬魉倏諝夥植计髋囵B(yǎng)基的物理性質(zhì)發(fā)酵罐的溫度和壓力攪拌（1）攪拌能把通入發(fā)酵罐內(nèi)的空氣泡打碎成小氣泡，增加空氣和發(fā)酵液的接觸面積，而且小氣泡的上升速率比大氣泡慢，相應(yīng)的增長(zhǎng)了氧與液體的接觸時(shí)間；（2）攪拌能減少氣泡周圍的液膜厚度和菌絲表面液膜的厚度，能增強(qiáng)溶解氧進(jìn)入細(xì)胞的速度；（3）攪拌還可以阻止或減少菌絲結(jié)成團(tuán)塊和顆粒，減小菌絲和液體間的擴(kuò)散阻力，利于溶解氧進(jìn)人菌體；(4)使發(fā)酵罐內(nèi)的溫度和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度均勻，有利于氧氣和發(fā)酵液、菌絲混合，利于微生物吸氧?？諝饬魉僭谝欢ǚ秶鷥?nèi)，空氣流速加大，會(huì)提高發(fā)酵液的供氧能力。但如攪拌葉“過(guò)載”，再提高空氣流速時(shí)，并不增加發(fā)酵液中氧的濃度。所謂的“過(guò)載”，就是葉輪不能分散空氣，氣流形成大氣泡在軸周圍逸出，使攪拌效率和溶氧速率都大大降低?？諝夥植计饕话銇?lái)說(shuō)，小直徑的空氣鼓泡器的通氣效果比大型環(huán)狀鼓泡器的通氣效果要差。為了增加空氣鼓泡器的通氣效果，一般會(huì)增高發(fā)酵液的高度，增加空氣和發(fā)酵液的接觸面及接觸時(shí)間，或裝多層多孔篩板，甚至在篩板上裝導(dǎo)流管來(lái)加大發(fā)酵液的大循環(huán)，以增加液-氣接觸，提高發(fā)酵液的溶氧濃度。發(fā)酵罐的溫度和壓力溫度升高，氧在發(fā)酵液中的溶解度降低；而升高溫度又會(huì)加快微生物的生長(zhǎng)、繁殖速度，增加對(duì)氧的需求量。所以，升高溫度會(huì)大大降低發(fā)酵液的氧濃度。發(fā)酵罐壓力的升高，會(huì)增大氧在發(fā)酵液中的溶解度，從而增強(qiáng)發(fā)酵液的供氧能力，但增大罐壓，也會(huì)大大增加二氧化碳的溶解度，降低發(fā)酵液的pH值，影響發(fā)酵。故發(fā)酵時(shí)，罐壓不能太高。培養(yǎng)基的物理性質(zhì)一般培養(yǎng)液的粘度增大，通氣效果減弱，其供氧能力降低；發(fā)酵液越稠厚，通氣效果越差，也會(huì)減弱其供氧能力；菌絲濃度的加大將會(huì)大大地降低通氣效果。(四)溶解氧的控制

1.測(cè)定：覆膜氧電極測(cè)定法2.溶解氧的控制不同產(chǎn)物所用的產(chǎn)生菌株不同或同一產(chǎn)物所用的產(chǎn)生菌株不同，所需溶氧量不同；即使同一菌株由于發(fā)酵工藝不同、所處的階段（生長(zhǎng)階段和產(chǎn)物合成階段）不同，其所需的溶解氧量也不同。（1）調(diào)節(jié)通氣量

生產(chǎn)上關(guān)于通氣量的大小有兩種描述：一種是直接以空氣流量大小來(lái)表示，單位一般為m3/h；另一種以通氣強(qiáng)度大?。ㄒ步型獗龋﹣?lái)表示，即每分鐘單位體積發(fā)酵液通入的空氣體積，單位一般為m3/（m3·min）。測(cè)量通氣量最簡(jiǎn)便的方法是轉(zhuǎn)子流量計(jì)。它是—種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、直觀、壓力損失小、維修方便的儀器。轉(zhuǎn)子流量計(jì)通常直接安裝在發(fā)酵罐的排氣管道上?？諝饬髁空{(diào)節(jié)可以通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)酵罐的進(jìn)氣閥門以及排氣閥門的開度來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而滿足微生物在不同發(fā)酵階段對(duì)氧的需求。（2）調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速攪拌轉(zhuǎn)速大小與氧在發(fā)酵液中的傳遞速率和發(fā)酵液的均勻性有關(guān)。攪拌轉(zhuǎn)速與發(fā)酵的溶氧系數(shù)關(guān)系十分密切。

可通過(guò)變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速完成控制攪拌轉(zhuǎn)速的操作。（3）調(diào)節(jié)罐壓發(fā)酵容器都裝有壓力測(cè)量裝置，最通用的是彈簧壓力表。單圈彈簧管壓力計(jì)是最常用的壓力表，一般安裝在發(fā)酵罐和過(guò)濾器的頂部，它所指示的數(shù)字是表示高于大氣壓的壓力數(shù)?？刂茐毫Φ姆椒ǎ话銥檎{(diào)節(jié)進(jìn)口或出口閥門，改變進(jìn)入或排出的空氣或氣體量，以維持工藝規(guī)程所需的壓力。罐壓對(duì)微生物生長(zhǎng)繁殖和產(chǎn)物合成的影響主要表現(xiàn)為壓力提高氧的溶解度，改善發(fā)酵過(guò)程中溶氧的供應(yīng)。單元二微生物發(fā)酵制藥技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目六發(fā)酵過(guò)程控制任務(wù)六發(fā)酵過(guò)程中泡沫的控制（1）通氣流量和攪拌的程度

泡沫隨通氣量和攪拌速度的增加而增加。1.泡沫形成的原因以及規(guī)律（一）泡沫的產(chǎn)生及其對(duì)發(fā)酵的影響（2）培養(yǎng)基的配比及原料組成天然培養(yǎng)基產(chǎn)生的泡沫特別多，而且泡沫持久。人工合成培養(yǎng)基就不容易產(chǎn)生泡沫。發(fā)酵培養(yǎng)基中的蛋白質(zhì)原料，如蛋白胨、玉米漿、花生餅粉、黃豆餅粉、酵母粉等是主要的發(fā)泡物質(zhì)，其含量越多，越容易起泡（3）發(fā)酵菌的特征發(fā)酵菌種不同，產(chǎn)生泡沫的能力也各有差異。發(fā)酵菌體生長(zhǎng)、繁殖快，培養(yǎng)基產(chǎn)生的泡沫量就少：生長(zhǎng)繁殖慢的菌種在發(fā)酵時(shí)，所產(chǎn)生的泡沫就多，而且時(shí)間長(zhǎng)久。為了減少泡沫產(chǎn)生對(duì)發(fā)酵的影響，接種量可以稍大一些，必要時(shí)可適當(dāng)提高罐溫。（4）培養(yǎng)基的滅菌溫度過(guò)高，壓力過(guò)大，也會(huì)引起泡沫的產(chǎn)生。2.泡沫對(duì)發(fā)酵的危害降低了發(fā)酵罐的裝料系數(shù)影響菌體的生長(zhǎng)增加了染菌的機(jī)會(huì)降低發(fā)酵物的產(chǎn)量（二）泡沫的消除1.機(jī)械消沫定義：用機(jī)械所引起的強(qiáng)烈振動(dòng)或變化使泡沫破裂而消沫。優(yōu)點(diǎn)：不需引進(jìn)外界物質(zhì)，從而減少染菌機(jī)會(huì)，節(jié)省消泡劑。缺點(diǎn)：不能從根本上消除泡沫成因。（1）化學(xué)消泡法機(jī)理降低氣泡膜面局部表面張力降低氣泡膜面局部機(jī)械強(qiáng)度降低膜的表面黏度2.化學(xué)消沫法（2）發(fā)酵工業(yè)常用的消泡劑天然油脂：常用的有玉米油、米糠油、豆油、棉籽油、魚油及豬油等。聚醚類：在生產(chǎn)上應(yīng)用較多的是聚氧丙烯甘油和聚氧乙烯氧丙烯甘油(又稱泡敵)。高級(jí)醇類：十八醇是較常用的一種，可以單獨(dú)或與載體—起使用。聚乙二醇具有消沫效果持久的特點(diǎn)，尤其適用于霉菌發(fā)酵。聚硅氧烷類：主要是聚二甲基硅氧烷及其衍生物。（3）化學(xué)消泡劑的使用最簡(jiǎn)單的方法是定時(shí)觀察發(fā)酵罐視孔上泡沫產(chǎn)生情況，發(fā)現(xiàn)泡沫持續(xù)上升時(shí)，開啟消泡劑貯罐的閥門，流加少量消泡劑，使泡沫消失即可。泡沫的自控方法，可在罐內(nèi)頂部裝一個(gè)不銹鋼探頭并與控制儀表連結(jié)，用以控制消泡閥門的開啟。

單元二微生物發(fā)酵制藥技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目六發(fā)酵過(guò)程控制任務(wù)一發(fā)酵過(guò)程主要控制參數(shù)

物理參數(shù)化學(xué)參數(shù)生物參數(shù)發(fā)酵過(guò)程的主要控制參數(shù)1.溫度指發(fā)酵整個(gè)過(guò)程或不同階段所維持的溫度。2.壓力發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵罐維持的壓力。主要目的：罐內(nèi)維持正壓，保證純培養(yǎng)；罐壓的高低與氧、CO2在培養(yǎng)液中的溶解度有關(guān)，間接影響菌體代謝。罐壓一般維持在表壓0.02～0.05MPa(0.2～0.5大氣壓)。

測(cè)定：一個(gè)簡(jiǎn)單的膜式壓力表的指示即可。物理參數(shù)3、攪拌轉(zhuǎn)速（r/min）是指攪拌器在發(fā)酵罐中轉(zhuǎn)動(dòng)速度，通常以每min的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)表示。攪拌轉(zhuǎn)速大小與發(fā)酵液的均勻性和氧在發(fā)酵液中的傳遞速率有關(guān)。發(fā)酵罐的攪拌器的轉(zhuǎn)速，依罐的大小而異。小罐的攪拌器轉(zhuǎn)速要比大罐的快些。

發(fā)酵罐的容積(L)攪拌轉(zhuǎn)速范圍(r/min)31030502005001000050000200～2000200～1200150～1000100～80050～40050～30025～20025～160不同大小的通用型發(fā)酵罐攪拌器轉(zhuǎn)速范圍

指攪拌時(shí)所消耗的功率，指每m3發(fā)酵液所消耗的功率（kW/m3）

通用式發(fā)酵罐的攪拌功率是選擇電動(dòng)機(jī)的依據(jù)大小與溶氧傳遞系數(shù)KLa有關(guān)攪拌是以下述方式促進(jìn)氧的傳遞：攪拌能把大的空氣氣泡打成微小氣泡，增加了接觸面積，而且小氣泡的上升的速度要比大氣泡慢，因此接觸時(shí)間也增長(zhǎng)。4、攪拌功率指每min內(nèi)每單位體積發(fā)酵液通入空氣的體積，也叫通風(fēng)比。需氧發(fā)酵中重要的控制參數(shù)之一。大小與氧的傳遞和其它控制參數(shù)有關(guān)。一般控制在0.5～1.0L/L·min之間通入發(fā)酵罐中的無(wú)菌空氣的流量常用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)定。流量計(jì)中浮動(dòng)轉(zhuǎn)子的位置可以通過(guò)電容或電阻原理轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大之后啟動(dòng)控制器便可實(shí)現(xiàn)氣體流量控制自動(dòng)化。

5、空氣流量(V/V.min)

黏度大小可以作為細(xì)胞生長(zhǎng)或細(xì)胞形態(tài)的一項(xiàng)標(biāo)志，也能反映發(fā)酵罐中菌絲分裂過(guò)程的情況，通常用表觀黏度表示。它的大小可影響氧傳遞的阻力，也可反映相對(duì)菌體濃度。發(fā)酵液的表觀黏度與培養(yǎng)基的成分有關(guān)，如含有多糖類物質(zhì)時(shí)，非常粘稠。而且與菌體的濃度也有關(guān)系。特別是霉菌和放線菌培養(yǎng)，由于大量的菌絲體，使培養(yǎng)液十分稠厚。

生產(chǎn)上的簡(jiǎn)便測(cè)定方法用一根長(zhǎng)