第八章 发酵过程的参数检测和自动控制
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《发酵工程》理论教学大纲(供四年制本科生物工程专业使用)I 前言发酵工程是生物学各专业本科生的专业课。
通过学习在工、农、医等方面的应用及发酵工艺的控制、发酵产物的提取、生产设备的结构,了解该学科的发展前沿、热点和问题,使学生牢固掌握发酵工程的基本理论和基础知识,为学生今后的学习及工作实践打下宽厚的基础。
本大纲适用于四年制本科生物工程专业使用。
现将大纲使用中有关问题说明如下:一为了使教师和学生更好地掌握教材,大纲每一章节均由教学目的、教学要求和教学内容三部分组成。
教学目的注明教学目标,教学要求分掌握、熟悉和了解三个级别,教学内容与教学要求级别对应,并统一标示(核心内容即知识点以下划实线,重点内容以下划虚线,一般内容不标示)便于学生重点学习。
二教师在保证大纲核心内容的前提下,可根据不同教学手段,讲授重点内容和介绍一般内容。
三总教学参考学时数:40学时,其中理论课36学时,实验课(参观)4学时。
理论与实验学时之比为9:1。
四教材:《微生物工程》,科学出版社出版,曹军卫主编,第二版,2007年3月。
Ⅱ正文第1章微生物工程概论一教学目的学习微生物工程的发展简史及其应用,发酵的一般过程。
二教学要求(一)了解微生物工程的发展简史。
(二)熟悉微生物工程的应用。
(三)掌握发酵的一般过程三教学内容(一)微生物工程的发展简史。
(二)微生物工程的应用(三)发酵的一般过程第2章生产菌种的来源一教学目的学习生产菌种的来源、分离方法。
二教学要求(一)掌握生产菌种的分离方法。
(二)掌握抗生素产生菌的分离。
(三)掌握氨基酸产生菌的分离。
三教学内容(一)生物物质产生菌的筛选过程。
(二)菌种的分离。
第3章微生物的代谢调节与代谢工程一教学目的通过本章的学习,学习初级代谢与次级代谢的概念、特点及二者的关系;微生物代谢的类型及关系;微生物代谢自我调节的方法及代谢调控方法;代谢工程的定义及方法。
二教学要求(一)了解微生物的代谢类型及关系。
(二)掌握初级代谢与次级代谢的概念、特点及二者的关系。
发酵工艺参数的优化与控制方法发酵工艺参数的优化与控制方法发酵工艺是一种利用微生物在特定条件下生产有机化合物的生物过程。
发酵工艺参数(如温度、pH值、搅拌速度等)的优化与控制对于提高发酵生产效率和产品质量至关重要。
本文将介绍一些常用的发酵工艺参数优化与控制方法,以帮助提高发酵工艺的效果。
一、温度的优化与控制温度是影响发酵过程的最重要参数之一。
一般来说,微生物的生长速率随温度的升高而增加,但过高的温度可能导致微生物的死亡或产物的变性。
因此,需要对发酵过程中的温度进行优化和控制。
在发酵过程中,通过调节发酵罐中的冷却塞温度来控制温度。
使用前馈控制或反馈控制方法,根据温度传感器和控制器的反馈信号,调节冷却塞的开度,使温度保持在设定的范围内。
此外,还可以使用嵌入式感应器和自动化控制系统来监测和调节传热器和冷却系统的性能,以保持发酵温度的稳定。
在优化发酵温度方面,可以通过实验方法来确定最佳生产温度。
首先,将发酵基质分为若干等温区域,分别在不同温度下进行发酵实验。
然后,通过测量发酵产物的产量和质量,寻找最佳生产温度。
二、pH值的优化与控制pH值是指发酵基质中的酸碱性程度。
微生物的生长和产物合成受到pH值的影响,因此对发酵过程中的pH值进行控制和优化是非常重要的。
在发酵过程中,通过添加酸碱调节剂或纯化酶来控制pH值。
具体来说,可以使用酶法或电极法来测量发酵基质中的氢离子浓度,然后根据测量结果调节酸碱调节剂的加入量,以维持合适的pH值范围。
此外,还可以使用自动化控制系统来监测和调节pH探头和酸碱调节剂的性能,以保持发酵过程中pH值的稳定。
在优化发酵pH值方面,可以通过实验方法来确定最佳生产pH。
首先,在不同pH条件下进行发酵实验,测量产物的产量和质量,然后比较不同pH条件下的发酵效果,找到最佳生产pH条件。
三、搅拌速度的优化与控制搅拌速度是指在发酵过程中搅拌器的转速。
适当的搅拌可以帮助提高溶解氧和基质传质,促进微生物的生长和产物的合成。