第九章发酵过程控制

发酵工程发酵过程控制1. 引言发酵工程是利用微生物的生理代谢过程来生产有机化合物的一种工程技术。

而发酵过程控制则是在发酵工程中对发酵过程进行调控和监控，以确保发酵过程能够稳定进行，并获得高产率和良好的产品质量。

发酵过程控制通过对微生物与培养基、发酵设备和操作条件等方面进行控制，研究微生物的生长规律和代谢产物的生成规律，实现对发酵过程的调控，以实现最佳的发酵效果。

本文将介绍发酵工程发酵过程控制的主要内容和方法。

2. 发酵过程控制的目标发酵过程控制的主要目标是实现以下几个方面的调控：1.生物量的控制：调控微生物的生长速率和生物量，使其在适宜的培养基和环境条件下获得最佳生长，提高产酶或产物的产量；2.代谢产物的控制：调控微生物代谢过程中的关键反应步骤，实现选择性产物的生成，并提高产量；3.溶氧的控制：调控发酵过程中的溶氧浓度，提高氧传递效率，防止氧的限制性产物的堆积；4.pH的控制：调控发酵过程中的pH值，维持合适的酸碱环境，促进微生物的生长和代谢；5.温度的控制：调控发酵过程中的温度，提供适宜的环境条件，促进微生物的生长和代谢。

3. 发酵过程控制的方法发酵过程控制主要采用以下几种方法：3.1 反馈控制反馈控制是一种基于对发酵过程变量的测量和反馈，通过调节控制器输出量，实现对发酵过程的调控。

常见的反馈控制方法包括：•温度控制：通过测量发酵容器内的温度，控制加热或降温设备的输出，以维持适宜的温度；•pH控制：通过测量发酵液的pH值，控制酸碱调节器的输出，以维持适宜的酸碱环境；•溶氧控制：通过测量发酵液中的溶氧浓度，控制气体供应设备的输出，以维持适宜的溶氧浓度。

3.2 前馈控制前馈控制是一种基于对发酵过程中外部输入变量的预测，通过调节控制器输出量，实现对发酵过程的调控。

常见的前馈控制方法包括：•溶氧前馈控制：根据发酵微生物对溶氧需求的特性，通过对气体供应设备输出的调节，提前调整溶氧浓度，以满足微生物的需求；•pH前馈控制：根据发酵产物对酸碱环境的敏感性，通过对酸碱调节器输出的调节，提前调整pH值，以维持合适的酸碱环境。

第九章发酵工艺糖质原料的共同特点是它所含的发酵性物质是可以直接供酵母进行酒精发酵的各种糖。

不同的糖质原料还有各自的特点，由于我国糖类原料目前主要是甘蔗或甜菜废糖蜜，这里重点介绍糖蜜酒精发酵的特点。

糖蜜稀释液接人培养成熟的酒母后，糖蜜稀释液中的糖分在酵母菌作用下分两大步发酵生成酒精。

第一步是酵母菌首先将体内的转化酶（即蔗糖酶．系一种胞外酶）借扩散作用分泌到细胞体外将发酵液中的蔗糖进行水解转化为葡萄糖和果糖。

第二步葡萄糖和果糖通过扩散作用进人酵母细胞体内，在酵母体内酒化酶（胞内酶）的作用下发酵变成酒精和二氧化碳：一、糖蜜酒精发酵方法糖蜜酒精发酵的方法很多，有间歇发酵、半连续发酵和连续发酵3 种，而各种方法又有很多方案，现介绍如下l 间歇发酵法(1)普通间歇发酵即单罐发酵：发酵罐空罐清洗后用蒸汽杀菌至10O℃ 保温0.5～1h ，冷却至30 ℃ 后，接人培养成熟的酒母醪液，而后再将温度为27 ～30℃ （夏天应偏低，冬天应偏高）的发酵糖液输入进行发酵。

发酵温度控制为33～35℃ 为宜。

为了有效地控制发酵，首先必须掌握好糖液入罐温度的控制，其次是加强发酵过程中的温度控制。

夏天应提早升冷却水，冬大则要迟后开冷却水，水量控制由小到大、避免猛开猛关，防止温度骤升骤降，影响发酵效果。

发酵时间一般为32～36h ，通常40～50h 即可送去蒸馏。

(2)分割式间歇发酵第一只罐按普通间歇式发酵法进行发酵,当发酵处于主发酵时,从该罐分割l/3～1/2 主发酵罐至第二罐，用稀糖液加满两罐,第一只继续发酵，直至终了,送去蒸馏。

第二罐进人主酵后再分割l/3～1/2至第三罐，再用稀糖液加满两罐，如此继续下去。

此法的优点是避免了每罐都需制作酒母，且总的发酵时间大为缩短；缺点是易染菌，必须加强糖蜜酸化灭菌工作。

此方法发醉稀糖液一般20～24OBx ，发酵温度为33～35℃ ，发酵时间28～32h 。

(3)分批流加间歇发酵法分批流加间歇发酵法是先在发酵罐内加10％～20％酒母后分3 次加人发酵稀糖液，第一次、第二次加人罐容约20％的稀糖液，第三次加40％～50％的稀糖液，以保持罐内醪液中糖浓度一致，有利于酵母的正常发酵。

发酵工艺的过程控制引言发酵工艺是一种将有机物质通过微生物的作用转化为需要的产物的过程。

在发酵过程中，微生物通过吸收养分、产生代谢产物和释放能量，完成了物质的转化。

为了保证发酵过程的高效和稳定，控制发酵过程至关重要。

本文将介绍发酵工艺的过程控制，包括控制参数和控制策略。

1. 发酵过程的控制参数发酵过程的控制参数是指影响发酵过程的参数，包括温度、pH值、溶氧量、搅拌速度、发酵菌种等等。

这些控制参数对于发酵过程的高效和稳定起到了重要的作用。

1.温度：发酵过程中适宜的温度可以促进微生物的生长和代谢活动。

不同的发酵过程需要不同的温度，一般在微生物的最适生长温度附近，通常在25-42摄氏度之间。

2.pH值：发酵过程中的pH值对微生物的生长和代谢活动有重要影响。

不同的微生物对于pH值的需求不同，一般在微生物最适生长pH值的附近维持。

3.溶氧量：溶氧量是指发酵液中的氧气饱和度。

微生物在发酵过程中需要氧气进行呼吸和代谢活动。

合适的溶氧量可以提高发酵效率和产物质量。

4.搅拌速度：搅拌速度对于发酵液中的微生物的分散性和氧气气液传递有着重要影响。

适当的搅拌速度可以保证发酵液中的微生物充分接触营养物质和氧气。

5.发酵菌种：选择适宜的发酵菌种对于发酵过程的控制至关重要。

合适的发酵菌种应具备高发酵活力、产物合成能力和抗污染能力。

2. 发酵过程的控制策略为了实现对发酵过程的有效控制，需要采取相应的控制策略。

以下是几种常见的发酵过程控制策略。

1.反馈控制：反馈控制是根据实时的监测数据对发酵过程进行调节。

通过监测发酵过程中的温度、pH值、溶氧量等参数，将实际参数与设定值进行比较，根据误差进行反馈调整，以维持发酵过程的稳定性。

2.前馈控制：前馈控制是根据预期的发酵过程需求提前对控制参数进行调整。

通过事先设定好的控制策略，根据发酵过程中的状态进行预测和计算，提前对控制参数进行调整，以达到预期的控制效果。

3.比例积分控制：比例积分控制是通过调整控制器的比例参数和积分参数来改变控制器的工作方式。