发酵工艺学课件第七章 发酵过程中的通气与搅拌
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第六章发酵过程中的通气和搅拌葡萄糖在生物体内的有氧氧化C6H12O6+6O2→6H2O+6CO2+能量,1mol(180克)葡萄糖完全水解需要6mol(192克)氧,微生物只能利用溶解在水中的葡萄糖和氧,葡萄糖的溶解度70%(W/V)。
而一个大气压25度下,氧的溶解度6.4mgO2/L,如生产中的需氧量按20-50mmolO2/L.H计算的话,培养液中的溶解氧只能维持微生物正常的生命活动20-50秒。
第一节发酵过程中氧的需求一微生物对氧的需求氧-细胞组成。
产物组成。
代谢所需元素。
好气微生物的最终电子受体。
通过氧化磷酸化为生物体提供能量摄氧率:单位体积培养液每小时消耗的氧 mmol(O2)/L.h呼吸强度:单位干菌体每小时消耗氧量mmol(O2)/g(干菌)。
在溶氧浓度低的情况下,呼吸强度随溶解氧的浓度的增加而增加,当溶解氧达到一定的值以后,呼吸强度就不再变化。
此时的溶解氧浓度称之为呼吸临界氧浓度。
C临界,在抗生素的发酵过程中,微生物生长阶段和产物代谢阶段的C是不同的。
多数品种的C长临>C合临二氧在液体中的溶解特性三影响微生物需氧量的因素(一)微生物的种类和生长阶段菌体处于对数生长阶段的呼吸强度较高,生长阶段的摄氧率大于产物合成的摄氧率。
(二)培养基的组成一般来说,碳源浓度在一定范围内,需氧量随碳源浓度的增加而增加。
(三)培养液中溶解氧浓度C L的影响当培养液中的溶解氧浓度C L高于菌体的C长临时,菌体的呼吸就不受影响,如果C L低于C长临时,则代谢产生了变化。
(四)培养条件一般说来,温度越高,营养成分越丰富,其呼吸强度的临界值也增加(五)二氧化碳的影响已知在相同条件下,二氧化碳在水中的溶解度是氧溶解度的30倍,所以要及时把二氧化碳排除罐内。
第二节氧在溶液中的传递一氧传递的阻力在需氧发酵中,气态氧必须先溶解于培养液中,然后才能传递至细胞表面,再经过简单的扩散作用进入细胞内,参与菌体内的氧化等生化反应。
第七章发酵工艺过程控制11. 发酵工艺过程控制2. 温度对发酵的影响及其控制3. pH值对发酵的影响及其控制4. 溶解氧对发酵的影响及其控制5. 泡沫对发酵的影响及其控制6. 补料(基质浓度)控制7. 发酵过程中的参数检测8. 高密度发酵21.发酵工艺过程控制3发酵过程控制的重要性•过程控制的内容:最佳工艺条件的优选(即最佳工艺参数的确定)以及在发酵过程中通过过程调节达到最适水平的控制。
•过程控制的目的:就是要为生产菌创造一个最适的环境,使所需要的代谢活动得以最充分的表达,以最经济、最大限度地获得发酵产物。
决定发酵水平的因素外部环境因素生物因素:菌株特性(营养要求、生长速率、产物合成速率)设备性能: 传递性能工艺条件物理:T 、Ws化学:pH 、DO 、基质浓度4工业微生物发酵过程52.温度对发酵的影响及其控制影响发酵温度变化的因素温度对微生物生长的影响温度对基质消耗的影响温度对产物合成的影响最适温度的选择与控制62.1 影响发酵温度的因素发酵热就是发酵过程中所产生的净热量Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q辐射产热因素:生物热机械搅拌热散热因素:蒸发热辐射热7(1)生物热Q生物生物热是生产菌在生长繁殖过程中产生的热能。
在发酵过程中,菌体不断利用培养基中的营养物质,将其分解氧化产生能量,一部分用于合成ATP提供细胞代谢产物合成需的能量,另一部分以热的形式散发,这散发出来的热就叫生物热。
影响生物热的因素:菌株发酵类型、培养基、发酵时期8生物热与发酵类型有关微生物进行有氧呼吸产生的热比厌氧发酵产生的热多。
和水一摩尔葡萄糖彻底氧化成CO2好氧:产生287.2千焦耳热量,–183千焦耳转变为高能化合物–104.2千焦以热的形式释放厌氧:产生22.6千焦耳热量,–9.6千焦耳转变为高能化合物–13千焦以热的形式释放9培养过程中生物热的产生具有强烈的时间性细胞呼吸量强弱与生物热的大小有关:1.在培养初期,菌体处于适应期,菌数少,呼吸作用缓慢,产生热量较少。