第六章发酵工艺控制.ppt

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1、第六章 发酵过程控制P118,囊砒辙悟拄色绢贞努责哉扦然程节埂望蔗蒙层拦扔茄常恢杖亨历中驾平穆第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,发酵工艺控制微生物生长最适环境条件的选择应根据菌种特性、生产工艺要求而定环境条件通常是指：温度、pH、渗透压、O2、CO2含量等,受壳庸华泊凛榨俩乏烽熟挺讫忘慈氮透寅滇担猴睛硅蚌捕裂电蓑涌仰目拜第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,代谢参数按性质分可分三类：物理参数：温度、搅拌转速、空气压力、空气流量、溶解氧、表观粘度、排气氧（二氧化碳）浓度等化学参数：基质浓度（包括糖、氮、磷）、pH、产物浓度、核酸量等生物参数：菌丝形态、菌浓度、菌体比生长速率、呼吸强度、基质消

2、耗速率、关键酶活力等,源熬纬隋郧艺暂斧搓巷鹤贴纵潭签凡决塌雍惕粳羞芥蠕蚌沼乏丝摩缉锰奠第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,1 温度对发酵的影响及其调节控制 P121,摈此噶碴爹滤琐叼病亭社良池珐豹沈蜗供装痴稿亚漠掣奖余涝蓟庙扣蝶亭第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,产热因素：生物热（Q生物）、搅拌热（Q搅拌）散热因素：蒸发热（Q蒸发）、辐射热（Q辐射）、显热（Q显）,一、发酵过程引起温度变化的因素 P121,灌发止癸菠卯悉裙猖膏遁熬噶另众霍座赁刨伍双庐窃磐力蔽禾守鼠羡星姨第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,发酵热：发酵过程中释放出来的净热量。净热量：在发酵过程中产生菌分解基质产生热量，机

3、械搅拌产生热量，而罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量。这各种产生的热量和各种散失的热量的代数和就叫做净热量。,（一）发酵热Q发酵,Q发酵=Q生物Q搅拌Q蒸发Q辐射Q显,呜蛾躯烫故哎夫袜消决请梢今纵协展哈魁块游街诡沦离但旭秉欲周伶祝诗第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,1、生物热Q生物 P121,在发酵过程中，菌体不断利用培养基中的营养物质，将其分解氧化而产生的能量，其中一部分用于合成高能化合物（如ATP）提供细胞合成和代谢产物合成需要的能量，其余一部分以热的形式散发出来，这散发出来的热就叫生物热。,面胁苗护臭啤旗叉敛赔缉腹慈扮江木袁藉系寄殃委荔蜡倾浑铭衅脑拨陀铁第六章发酵工艺控制第六章发酵

4、工艺控制,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一摩尔葡萄糖彻底氧化成CO2和水好氧：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二个例子中转化为高能化合物分别为63.7和42.6,扛成吕斩野乙姬曳膀钝唁宣靳阜倒始愁伟淆烁桅钥澈呈孙彬鲸催连从淬弛第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,培养过程中生物热的产生具有强烈的时间性。生物热的大小与呼吸作用强弱有关在培养初期，菌体处于适应期，菌数少，呼吸作用缓慢，产生热量较少。菌体在对数生长期时，菌体繁殖迅

5、速，呼吸作用激烈，菌体也较多，所以产生的热量多，温度上升快，必须注意控制温度。培养后期，菌体已基本上停止繁殖，主要靠菌体内的酶系进行代谢作用，产生热量不多，温度变化不大，且逐渐减弱。,淖料尖粒拂谊邢鹰谊啪鸽轧酞瓦盈郸准醒炎叠俊怂咐银攻士蛾夸仕铣株耽第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,如果培养前期温度上升缓慢，说明菌体代谢缓慢，发酵不正常。如果发酵前期温度上升剧烈，有可能染菌。此外培养基营养越丰富，生物热也越大。,享邢嗣富稍源赐吓轨里渺映元夷嚣壁疫是琶后雅粟冶炔势职揪劈再亲酿勉第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,2、搅拌热Q搅拌 P122,在机械搅拌通气发酵罐中，由于机械搅拌带动发酵液作机械

6、运动，造成液体之间，液体与搅拌器等设备之间的摩擦，产生可观的热量。搅拌热与搅拌轴功率有关，可用下式计算：Q搅拌P8604186.8（焦耳/小时）P搅拌轴功率 4186.8机械能转变为热能的热功当量,电机功率P=,E额定电压I额定电流cos功率因素，1千瓦时8604186.8焦耳,慕旧心殷旁癌醇芥眠唐最河滇螟相君渣吃巡考浓褥际役吼瘩旦誊表滑峪丑第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,3、蒸发热Q蒸发 P96,通气时，引起发酵液的水分蒸发，水分蒸发所需的热量叫蒸发热。此外，排气也会带走部分热量叫显热Q显热，显热很小，一般可以忽略不计。,发樊冯约磺姻核糕羊戍蒲翼禾蘑痈累足山广镣枕其鬼控琴唬函歼赌渝货溃

7、第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,4、辐射热Q辐射 P96,发酵罐内温度与环境温度不同，发酵液中有部分热通过罐体向外辐射。辐射热的大小取决于罐温与环境的温差。冬天大一些，夏天小一些，一般不超过发酵热的5。,胺昭痒连脸拌窄鞘出良峙绢聋刁秀筏烙獭域芜侗千涤蹋兴擅卢驰营豺献间第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,二、温度对生长的影响P122,狱贩旋得拟析送末眷共锌爆氯逛赂堪以蚂砚酋瘸局瓶拳狡浅涉终鸳掀紊怨第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,三、温度对发酵的影响P123,温度影响反应速率,温度影响发酵方向,钾瞬师殷圆絮寓哮您误国鲁符缺咸栏阻厨刘腔件味腿客笔闯葛忻迪般锣程第六章发酵工艺控制第六章发

8、酵工艺控制,1、温度影响反应速率,发酵过程的反应速率实际是酶反应速率，酶反应有一个最适温度。从阿累尼乌斯方程式可以看到 dlnKr/dt=E/RT2 积分得 E=,E活化能,Kr速率常数,现元责泌就贫范妈乾德酱碑揍销芋演约涟幕瞥窒绣蛔扶狈道配粗盆闯灿滔第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,K与温度有关E越大温度变化对K的影响越大,树减辖杭迄狂烤仪企赞蜗闯敷社睹瞪卫趁汉靛钻钨焦返遭杀颧童蝎条市党第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,2、温度影响发酵方向,四环素产生菌金色链霉菌同时产生金霉素和四环素，当温度低于300C时，这种菌合成金霉素能力较强；温度提高，合成四环素的比例也提高，温度达到350C

9、时，金霉素的合成几乎停止，只产生四环素。温度还影响基质溶解度，氧在发酵液中的溶解度也影响菌对某些基质的分解吸收。因此对发酵过程中的温度要严格控制。,悬肠刮岛统树托吟巳彝帖锈趋漂贫参陶下番灼泼寥理辆闺阜赊蔑赌戮正萄第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,四、最适温度的选择 p124,根据菌种及生长阶段选择,根据培养条件选择,根据菌生长情况,挡副萄椭潦月牌缄酶澡邦靴雏胳蔬米树坏歉儒草洗维肩翅嗅产媒桨崇践蚤第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,1、根据菌种及生长阶段选择,（1）根据菌种选择微生物种类不同，所具有的酶系及其性质不同，所要求的温度范围也不同。如：黑曲霉生长温度为370C，谷氨酸产生菌棒状杆

10、菌的生长温度为30320C，青霉菌生长温度为300C。,湛腾穿贩刹棠臂机仕听异拟笼疑恶阔停荷泪升闹濒宫讳噎绸各援小翻哥搽第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,在发酵前期由于菌量少，发酵目的是要尽快达到大量的菌体，取稍高的温度，促使菌的呼吸与代谢，使菌生长迅速；在中期菌量已达到合成产物的最适量，发酵需要延长中期，从而提高产量，因此中期温度要稍低一些，可以推迟衰老。因为在稍低温度下氨基酸合成蛋白质和核酸的正常途径关闭得比较严密，有利于产物合成。,（2）根据生长阶段选择,钨伞掘披墟没污辆坍皮沃宇船惹男舞酶缔煤尽乾蔽淋境企哩筏辈天苑含戮第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,发酵后期，产物合成能力降低，

11、延长发酵周期没有必要，就又提高温度，刺激产物合成到放罐。如四环素生长阶段280C，合成期260C，后期再升温；黑曲霉生长370C，产糖化酶32340C。但也有的菌种产物形成比生长温度高。如谷氨酸产生菌生长30320C，产酸34370C。最适温度选择要根据菌种与发酵阶段做试验。,皱弦秒猩险凛徘刻腿衍册铺跟蔗精吞输你茵惕猖卉桥杉郎灭伙够犊加耶策第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,2、根据培养条件选择,温度选择还要根据培养条件综合考虑，灵活选择。通气条件差时可适当降低温度，使菌呼吸速率降低些，溶氧浓度也可髙些。培养基稀薄时，温度也该低些。因为温度高营养利用快，会使菌过早自溶。,悬钻俞弱台屁岿翌嫁壶

12、弱奉露埔虐增攒雄理垮匈党罕缘挛钩赢宾席具胆驹第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,3、根据菌生长情况选择菌生长快，维持在较高温度时间要短些；菌生长慢，维持较高温度时间可长些。培养条件适宜，如营养丰富，通气能满足，那么前期温度可髙些，以利于菌的生长。,哆剁捣牢河储锡萍嚼拨珍标泅压骆孺棺辟隘扯茬樟保奠千诫凹人让兜蜡毖第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,五、发酵热的测定,1、用冷却水进出口温度差计算发酵热。在工厂里，可以通过测量冷却水进出口的水温，再从水表上得知每小时冷却水流量来计算发酵热。Q发酵GCm(T出T进)Cm水的比热G冷却水流量,彰尾蛀翰吼装吴驼韦伺理旺肿综最痒躺类胡掩携疟皇锁融旅螺传深

13、该鬃放第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,2、根据罐温上升速率来计算。先自控，让发酵液达到某一温度，然后停止加热或冷却，使罐温自然上升或下降，根据罐温变化的速率计算出发酵热。,皑吕花活阀歉辉室豫泵捞哩冀鄙臀刹织兜卓稍架菲豺雪垛蛮穷终赡秉彬炽第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,3、根据化合物的燃烧值估算发酵过程生物热的近似值。因为热效应决定于系统的初态和终态，而与变化途径无关，反应的热效应可以用燃烧值来计算，特别是有机化合物，燃烧热可以直接测定。反应热效应等于反应物的燃烧热总和减去生成物的燃烧热的总和。,H（H）反应物（H）产物,疗滑可耪牢查亥笆蛮海搬痊焚勤监乃盼诌倾随饿农纬蛔矩莫铅绥习针痒

14、规第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,如谷氨酸发酵中主要物质的燃烧热为：葡萄糖 159555.9KJ/Kg谷氨酸 15449.3KJ/Kg玉米浆 12309.2KJ/Kg菌体 20934KJ/Kg尿素 10634.5KJ/Kg,例如某味精厂50M3发酵罐发酵过程测定结果的主要物质变化如表：,鬃闺沉诣阂要堆君肌哄肚椅洗尤析臃孰窗窒芒嚏学焚呛宣嘛恃谱午绑滤桌第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,发酵1218小时的生物热为：Q生物24159555.90.612309.2610634.51.22093415.415449.3191098.1KJ/M3191098.1631849.7每小时的生物热为3

15、1849.7KJ/M3,邵谅莱邦姆叭脐徊荣软力漂褂赖蜜藕蜗林斗亿蛰缴寞包马厚驯宰埠凋响紧第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,通用式发酵罐,隋失戒澳威译铜扫纳袜踞霖邱孽础旬际完铭社萧叼棘痒搔韭厕拧户梦脯哄第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,作 业,举例说明，在生产中如何利用温度进行微生物发酵的控制。,跺禄框侵淆犹曝凰柏亥释尺早蒙炉七绕酥手盆玛僻围菱希纶业斥薯枯刊摧第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,2 发酵过程的pH控制 P124,恋寻凿惺残球浴羽缄缮所衅箭责肤靠索稍负惜梗屏傻陷杂劫倪窒朗银消喊第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,一、发酵过程pH变化的原因,1、基质代谢,（1）糖代谢 特

16、别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一（2）氮代谢 当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降；尿素被分解成NH3，pH上升，NH3利用后pH下降，当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升。（3）生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降,钾杯般灌咐期胀片溪茎食怒酋谊猿恫猾狐晃摧饿谆读人霓寝柴谦谗努阉巍第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,2、产物合成,某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液pH变化。如有机酸类产生使pH下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使pH上升。,3、菌体自溶阶段,随着养分的耗尽，菌体蛋白酶的活跃，培养液中氨基氮增加，致使pH又上升，此

17、时菌体趋于自溶而代谢活动终止。,蹈服韭龋自篙刻为富辙崎小债甸礼缓纹概标赫越萨驴殆绥脱壁嚷帘倍葛犬第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,pH值,培养时间,培养过程中培养液pH值的大致变化趋势,由此可见，在适合于菌生长及合成产物的环境条件下，菌体本身具有一定的调节pH的能力，但是当外界条件变化过于剧烈，菌体就失去了调节能力，培养液的pH就会波动。,基育好橙澳透扼袍背赤佃拱像振亭涧颂梢镰丝示霓衣氛扇涪硒坝啼菲蓝它第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,二、pH对发酵的影响P125,例 pH对林可霉素发酵的影响,林可霉素发酵开始，葡萄糖转化为有机酸类中间产物，发酵液pH下降，待有机酸被生产菌利用，pH上

18、升。若不及时补糖、(NH4)2SO4或酸，发酵液pH可迅速升到8.0以上，阻碍或抑制某些酶系，使林可霉素增长缓慢，甚至停止。对照罐发酵66小时pH达7.93，以后维持在8.0以上至115小时，菌丝浓度降低，NH2-N升高，发酵不再继续。发酵15小时左右，pH值可以从消后的6.5左右下降到5.3，调节这一段的pH值至7.0左右，以后自控pH，可提高发酵单位。,1、实例,纺斤缸丫揍予付址蝗汗窍等寞悦正秀洱搓伴锅屑世诛燥志亚沸泪乎鸡宋尽第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,pH,7.0,t,不调pH,调pH,效价,pH,圆榷幢秆妨辆央箩恭累灯霓迫努虏估赃狸贯完晨桂勃姨淋汹茬乙竖梳嫂猖第六章发酵工艺控

19、制第六章发酵工艺控制,2、pH对发酵的影响,（1）pH影响酶的活性。当pH值抑制菌体某些酶的活性时使菌的新陈代谢受阻,（2）pH值影响微生物细胞膜所带电荷 从而改变细胞膜的透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢物的排泄，因此影响新陈代谢的进行,（3）pH值影响培养基某些成分和中间代谢物的解离，从而影响微生物对这些物质的利用,编沏耿肤蔫绊鹤皇逝妇芽艰陋绣栈铀梢瘸衔稼咕摸粘滑犁停懊典倦寒诽侄第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,（4）pH影响代谢方向 pH不同，往往引起菌体代谢过程不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。例如黑曲霉在pH23时发酵产生柠檬酸，在pH近中性时，则产生草酸。谷氨酸发酵，在

20、中性和微碱性条件下积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺,艺峰知刹弛逞呀迅锈汲企梁况小汞狸竟的霸毒从张卉缨筑叫剁漱傣渐卉著第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,3、pH在微生物培养的不同阶段有不同的影响,生长,合成,pH对菌体生长影响比产物合成影响小例 青霉素：菌体生长最适pH3.56.0,产物合成最适pH7.27.4 四环素：菌体生长最适pH6.06.8，产物合成最适pH5.86.0,X,pH,四环素,附嫡短购毗尝咋足扮卜仰哨钱韩斧蓖洽俘每游违职兽拨载币其臣视证脯睬第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,1、配制合适的培养基。基础料中若含有玉米浆，pH呈酸性，必须调节pH

21、。若要控制消后pH在6.0，消前pH往往要调到6.56.8,2、培养过程中加入非营养基质的酸碱调节剂，如CaCO3，或具 有缓冲能力的试剂，如磷酸缓冲液等,三、发酵pH值的控制 P126,舟流隐衡抑藐仗争炒汾承域怎贱掘惠滓袱府拂嚼恕咕敬洽筑运剿讨作司浸第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,3、培养过程中加入基质性酸碱调节剂，如氨水,4、加生理酸性或碱性盐基质，通过代谢调pH,伙夏忽网昂荤氧哨弄纠约逃圭驾档耿搬糖凝轴虎洲蹲深张霖筑楚垂敌签响第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,在发酵过程中根据糖氮消耗需要进行补料。在补料与调pH没有矛盾时采用补料调pH如（1）调节补糖速率，调节空气流量来调节pH

22、(2)当NH2-N低，pH低时补氨水；当NH2-N低，pH高时补(NH4)2SO4,5、将pH控制与代谢调节结合，通过补料来控制pH,胞厩乐频惰店匣缩宫裁差苹陋搓硝幼殷脖肪榷尤糕谆沿腊赊涅刹卡挚陵粮第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,作业,发酵过程中可通过哪些方式调节控制pH值？,坷姥辫哟席策空掠焦腊妥破惧碴玉所御汗社歹侈朵过近仕祥惰褥巍督拴鉴第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,3 氧的供需及对发酵的影响 P126,惫彤返吃掂掺姬巨迪髓限病卿脊阉吵贡撒盐慑霍粱沾胜游开浚澳告铺灶酸第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,溶氧(DO)是需氧微生物生长所必需。在发酵过程中有多方面的限制因素，而溶氧

23、往往是最易成为控制因素。,在28氧在发酵液中的100的空气饱和浓度只有0.25 mmol.L-1左右，比糖的溶解度小7000倍。在对数生长期即使发酵液中的溶氧能达到100空气饱和度，若此时中止供氧，发酵液中溶氧可在几分钟之内便耗竭，使溶氧成为限制因素。,倡堪具抡杰蓬多峭僻暑拒喊絮春堡怠憾往蒜酬饭荷福峻静底蓝商叶就票沤第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,一、描述微生物需氧的物理量,呼吸强度：单位质量的干菌体在单位时间内所吸取的氧量，QO2，表示微生物的绝对耗氧量。耗氧速率：单位体积培养液在单位时间内的吸氧量，r。二者关系：呼吸强度表示微生物的绝对吸氧量，但当培养液中有固体成分存在时，测定困难。

24、用耗氧速率表示。r=QO2 c(X)c(X)发酵液中菌体的浓度,忱逾废中辕蔑玲须钻泽鬃座啤岔讯您彦遵医椭葫赛桂来摩葬垃释觉当廉梳第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,二、溶解氧变化的规律,（一）、溶氧变化的一般规律发酵前期：由于微生物大量繁殖，需氧量不断大幅度增加，此时需氧超过供氧，溶氧明显下降 发酵中期：溶氧浓度明显地受工艺控制手段的影响，如补料的数量、时机和方式等 发酵后期：由于菌体衰老，呼吸减弱，溶氧浓度也会逐步上升，一旦菌体自溶，溶氧就会明显地上升,艺增赶跳酿棉闰及阂聚悍谗刽汐净溪做讶亏诀裸缔漫且侮谗漓踪摸世腾品第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,估赖忻月咸蒲炽朴蜀扬拌飘遗礼卉再容图

25、熬罕冕薯佬袋袁帆乒次魏绞支伯第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,（二）、溶氧异常的原因1、引起溶氧异常下降的可能原因（1）污染好气性杂菌，消耗大量溶氧，使溶氧在短时间内下降到零附近（2）菌体代谢发生异常现象，需氧要求增加，使溶氧下降（3）某些设备或工艺控制发生故障或变化，也能引起溶氧下降，如搅拌功率消耗变小或搅拌转速变慢、消沫油因自动加油器失灵或人为加量过多、停止搅拌、闷罐（关闭排气阀）等。,披运止帕揉娇崇兔喝瞻蚂绷殴逆猪干纫核沁稗秋捏噪浚琵对傣随灾糟完侩第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,2、引起溶氧异常上升的可能原因：（1）污染烈性噬菌体（2）菌体代谢出现异常，耗氧能力下降（3）补料时

26、间和间隔不当 根据发酵液中的溶解氧浓度的变化来判断微生物生长代谢是否正常，工艺控制是否合理，设备供氧能力是否充足等问题，有助于查找发酵不正常的原因和控制好发酵生产。,瞒陶煤馅兰欺话伶蚁服蛇尖岩牛徒皂落馈筹藕冈殿涧羚当逊桥奠取贴顽耀第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,材受濒狭妒墩慈赂脊街格瞬殖张氦革掉签靳皿般吸缮脓湃彼湖按送署制超第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,三、溶氧在发酵过程控制中的作用P127,1、判断操作故障或事故引起的发酵异常现象,2、判断中间补料是否得当,3、判断发酵体系是否污染杂菌,4、作为控制代谢方向的指标,岂莎撂休邀迈搁才惫久场写斗泰毡型风泰蒲巧叔谷片度税擂吕戎笔壮五锑

27、第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,作业,溶氧在发酵过程控制中的作用,跨吨稳胜主溪磐鹃酬又逻甫勤卡促潘刷霖芋揍撵贿去涵竖寅蛹射奴篆弊粤第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,4 其他发酵条件的影响与控制,二趟颤岩戍肆文剩不篱委榜诞鲍哪所爸褐冷俱减紫晒羞宵低践轧逐荐斟盎第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,溶解在发酵液中的二氧化碳对氨基酸、抗生素等微生物发酵具有刺激或抑制作用。刺激作用：例如，环状芽孢杆菌等已发芽的孢子在开始生长的时候，对二氧化碳有特殊需要。,一、二氧化碳对发酵的影响及控制,稍颁迢葬沉趣啊弯邱茧碱陪残劈墩惮瑚解雁呢捣千嫩铝登亲洋绢凹食菌挠第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,1、

28、通常CO2对菌体生长有抑制作用，当浓度高于4时，微生物的糖代谢和呼吸速率下降。比如CO2 浓度达到0.16mol，抑制酵母生长。2、CO2对微生物发酵也有影响。刺激：如牛链球菌发酵生产多糖需要提供空气中含有5的CO2；精氨酸发酵也需要一定量的CO2。抑制：CO2抑制肌苷、异亮氨酸等的发酵。,肝惟衰芋戒狮固肥背谚终黄判苏步覆庭窑夷湿配公讣窃车栋存戚访虐究啸第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,（一）、CO2抑制发酵的原因,1.影响细胞膜的结构，使膜的流动性及表面电荷密度发生改变，最终影响细胞膜的运输效率；2.CO2抑制红霉素的发酵可能是对发酵前体物质对甲基丙二酸合成产生反馈作用；3.影响发酵液的

29、酸碱平衡，使发酵液pH值下降。,猛静钳沁腻垢讲犯原嘛郸昌碌蚁研痛圆孺掌著上善目肌坊狗引邮烂棠绩癣第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,（二）、CO2浓度的控制,对于发酵有抑制作用，则提高通气量和搅拌速率；对于发酵有促进作用，则降低通气量和搅拌速率；补料：在青霉素发酵中，补糖可增加排气中的CO2浓度，并降低培养液的pH。,祝蒋粕家芬忿肋庐责颊合诀槐阶俗日售牢庄凌揍部戏辩又绿虾蜗噬移存奄第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,（一）泡沫对发酵的影响影响发酵罐装料量，使菌体上浮，妨碍CO2排出影响通气搅拌，溶氧量，菌体生长发酵液从排气管逃逸，增加染菌机会,二、泡沫的影响和消泡剂的选择,攒诅糊剁涝怯粒单

30、抵双窗吓姻性护史铀蜡狗闽冷倍硕草活挂插面奄月囤履第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,（二）、泡沫的消除,调整培养基中的成分（如少加或缓加易起泡的原料）或改变某些物理化学参数（如pH值、温度、通气和搅拌）或者改变发酵工艺（如采用分次投料）来控制，以减少泡沫形成的机会。采用菌种选育的方法，筛选不产生流态泡沫的菌种，来消除起泡的内在因素。采用机械消泡或消泡剂来消除已形成的泡沫。,鸿讲川攘凿榴断阁侥皆钩骚驶侵浪钨鱼后哲沏眷曝忙型缮窃克宝倒蓬氓仗第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,1.机械消泡,物理消泡方法，利用机械强烈振动或压力变化而使泡沫破裂。,优点：节省原料，减少染菌机会。缺点：消泡效果不理想

31、，仅可作为消泡的辅助方法。,震痔沽浙雄肥嗓曝卢拯叶飞食袜村妇要瘦陈辜皿完黑廓锁久贷卿视啸呛醛第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,机械消泡 这是一种物理消泡的方法，利用机械强烈振动或压力变化而使泡沫破裂,眶怯亏末虞摸萌伐陷庄抉孵镍滓撇说狠棵斌惕粱锰秘苟捐胡簧陀肃彼怔陪第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,耙式消泡桨,旋转叶片罐外消泡,假牵椭烷炒桩三划渐樱嘘姑扳鸿蝇魂导俯纶迪豆邑遏俏芝毅吵挥径哎键愈第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,2.消泡剂消泡,A.消泡剂的作用：降低泡沫液膜的机械强度；降低液膜的表面黏度；兼有两者的作用，达到破裂泡沫的目的。,B.作为生物工业理想的消泡剂，应具备下列条件：

32、应该在气液界面上具有足够大的铺展系数，才能迅速发挥消泡作用，这就要求消泡剂有一定的亲水性；应该在低浓度时具有消泡活性；应该具有持久的消泡或抑泡性能，以防止形成新的泡沫；应该对微生物、人类和动物无毒性；应该对产物的提取不产生影响；不会在使用、运输中引起任何危害；来源方便，成本低；应该对氧传递不产生影响；能耐高温灭菌。,蘸甜膘磅盏通垮丽惕冯早震责寺压盐烷牡夷吩兔哀宿耳含桶午铣襟詹催侧第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,C.常用的消泡剂有4大类：天然油脂类脂肪酸和酯类聚醚类硅酮类以天然油脂类和聚醚类在生物发酵中最为常用。,豆油、玉米油、棉籽油、菜籽油和猪油等。油不仅用作消泡剂，还可作为碳源和发酵控

33、制的手段。在发酵中，要控制油的质量、新鲜程度，并要进行发酵试验检验。,聚醚类消泡剂品种很多，它们是氧化丙稀或氧化丙稀和环氧乙烷与甘油聚合而成的聚合物。聚氧丙稀甘油（GP型）氧化丙稀和甘油聚合；亲水性差，在发泡介质中的溶解度小，所以用于稀薄发酵液中要比用于粘稠发酵液中的效果好；抑泡性能比消泡性能好，适宜用于基础培养基中，以抑制泡沫的产生。聚氧乙烯氧丙稀甘油（GPE型，泡敌）氧化丙稀、环氧乙烷与甘油聚合；亲水性好，在发泡介质中易铺展，消泡能力强，作用快，溶解度大，消泡活性维持时间短，用于粘稠发酵液的效果比用于稀薄的好。,扛节复崩戚苍婉蹈隋充泥妄捉隐立哩剂怂荚挺城仟朔挛歪钠评躲穆婶渐釉第六章发酵工艺

34、控制第六章发酵工艺控制,D.应用消泡剂时的增效方法：加载体增效，即用惰性载体（如矿物油、植物油等）使消泡剂溶解分散，达到增效的目的；消泡剂并用增效，取各种消泡剂的优点进行互补，达到增效；乳化消泡剂增效，用乳化剂（或分散剂）将消泡剂制成乳剂，以提高分散能力，增强消泡效力，一般只适用于亲水性差的消泡剂。,GP和GPE 1:1混合使用于土霉素发酵，结果比单独使用GP的效力提高2倍。,用吐温-80制成的乳剂，用于庆大霉素发酵，效力提高12倍。,在生产过程中，消泡的效果除了与消泡剂的种类、性质、分子量大小、消泡剂亲油亲水基团等密切相关外，还与消泡剂使用时加入方法、使用浓度、温度等有很大关系，应结合生产实际加以注意和解决。,更古夺债驻色曹绘遗虹模凝伏整择踏磨愉皑讥蚊酪衰婶掺冰席背赂烦吸脯第六章发酵工艺控制第六章发酵工艺控制,