[自然科學(xué)]第4章發(fā)酵代謝及其調(diào)節(jié)控制(已修改)
2024-10-31 03:35 本頁面
【正文】 第四章 發(fā)酵代謝及其調(diào)節(jié)控制 ? 第一節(jié) 發(fā)酵過程的代謝變化 ? 第二節(jié) 發(fā)酵過程調(diào)節(jié)控制 ? 一次成功的發(fā)酵同時受到兩方面因素的制約，一是生產(chǎn)菌種的遺傳特性，二是發(fā)酵條件，因此，必須了解有關(guān)環(huán)境條件對生產(chǎn)菌種的影響，因地制宜地適應(yīng)菌種的特性，測定發(fā)酵過程中各種參數(shù)的變化規(guī)律，才能有效地實(shí)現(xiàn)發(fā)酵工藝的優(yōu)化和控制。 第一節(jié) 發(fā)酵過程的代謝變化 第四章 發(fā)酵代謝及其調(diào)節(jié)控制 第一節(jié) 發(fā)酵過程的代謝變化 ? 由于發(fā)酵過程的復(fù)雜性，使得發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)過程的在線監(jiān)控比其他行業(yè)落后， 其重要原因是有效檢測過程狀態(tài)變量的傳感器質(zhì)量不過關(guān)，以至很難實(shí)現(xiàn)在線分析和控制。 ? 變化過程中的參數(shù)可分為 物理參數(shù)、化學(xué)參數(shù)、生物學(xué)參數(shù) 等，但目前較多的測定參數(shù)僅包括溫度、罐壓、空氣流量、攪拌轉(zhuǎn)速、 pH值、溶氧、糖含量、菌體濃度、基質(zhì)濃度等，且其中大多數(shù)為非在線測定。 一、與代謝變化有關(guān)的參數(shù) 第一節(jié) 發(fā)酵過程的代謝變化 第四章 發(fā)酵代謝及其調(diào)節(jié)控制 溫度： 影響微生物的生長代謝、系統(tǒng)中酶的反應(yīng)速率、溶氧量、菌體的濃度變化、產(chǎn)物合成等等。 注意： ? 微生物生長和產(chǎn)物合成的溫度要求不同； ? 發(fā)酵過程中的發(fā)酵熱，包括生物熱、攪拌熱、蒸發(fā)熱、輻射熱等等影響發(fā)酵過程的溫度變化。 （一）物理參數(shù)： 第一節(jié) 發(fā)酵過程的代謝變化 第四章 發(fā)酵代謝及其調(diào)節(jié)控制 罐壓： 作用： ? 形成正壓，防止污染 ? 增加溶氧，但二氧化碳的溶解量也上升，因此罐壓不宜太高； ? 減少泡沫 （一）物理參數(shù)： 第一節(jié) 發(fā)酵過程的代謝變化 第四章 發(fā)酵代謝及其調(diào)節(jié)控制 攪拌參數(shù)： （ 轉(zhuǎn)速、功率） 作用： ? 增加溶氧，但也與泡沫形成等有關(guān)； ? 攪拌功率： ?影響傳氧效率； ?菌體損傷（尤其是絲狀真菌） （一）物理參數(shù)： 第一節(jié) 發(fā)酵過程的代謝變化 第四章 發(fā)酵代謝及其調(diào)節(jié)控制 空氣流量 ? 流量越大，泡沫越多，發(fā)酵液總體積上升，裝料系數(shù)下降； ? 流量越大，空氣在罐內(nèi)停留時間短，氧的有效利用率下降，耗電量上升； ? 罐外相對濕度一般為 60%，出罐時 100%，帶走水分，蒸發(fā)量大。 （一）物理參數(shù)： 第一節(jié) 發(fā)酵過程的代謝變化 第四章 發(fā)酵代謝及其調(diào)節(jié)控制 空氣濕度 （尤其對固態(tài)發(fā)酵重要） ? 濕度低，不易染菌，但太低，發(fā)酵液揮發(fā)速度上升，液體體積下降，不利于發(fā)酵。 ? 以空氣濕度 60%利于發(fā)酵。 （一）物理參數(shù)： 第一節(jié) 發(fā)酵過程的代謝變化 第四章 發(fā)酵代謝及其調(diào)節(jié)控制 溶解氧濃度 ? 與氧的傳遞能力關(guān)： ? 攪拌速率； ? 發(fā)酵罐內(nèi)的結(jié)構(gòu)（擋板等）； ? 料液黏度； ? 發(fā)酵液本身攝氧率 （一）物理參數(shù)： 第一節(jié) 發(fā)酵過程的代謝變化 第四章 發(fā)酵代謝及其調(diào)節(jié)控制 發(fā)酵液的表觀黏度： 表觀黏度越大，溶氧能力越弱 ? 與發(fā)酵液成分有關(guān)； ? 與液化糖化程度有關(guān)； ? 與菌體濃度，菌種種類（如有無莢膜）、菌種代謝特性有關(guān)； ? 與噬菌體污染有關(guān)。 （一）物理參數(shù)： 第一節(jié) 發(fā)酵過程的代謝變化 第四章 發(fā)酵代謝及其調(diào)節(jié)控制 排氣中的氧含量和二氧化碳含量 ? 觀測微生物利用氧的情況，絕大多數(shù)微生物對氧的利用率為 20%左右 發(fā)酵液的 OD值 ? 表示菌體的含量（例：微生物生長曲線測定）對清夜發(fā)酵而言。 （一）物理參數(shù)： 第一節(jié) 發(fā)酵過程的代謝變化 第四章 發(fā)酵代謝及其調(diào)節(jié)控制 基質(zhì)濃度： ? 糖濃度：還原糖 —— 微生物直接利用的糖。 ? 氮濃度：氨基氮 ? 磷：無機(jī)磷轉(zhuǎn)化有機(jī)磷 ? 一般，碳、氮、磷等與反應(yīng)中微生物生長、代謝物產(chǎn)量密切相關(guān)。殘?zhí)峭ǔ？煞从炒x物的濃度。一般而言，糖消耗率越大越好，但對于風(fēng)味要求高的發(fā)酵食品，殘?zhí)抢诟纳聘泄倨焚|(zhì)。
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