第二章發(fā)酵過程的工藝控制-1(已修改)
2025-01-14 13:47 本頁面
【正文】 第二部分 發(fā)酵工藝控制第二章 發(fā)酵過程的工藝控制第三章 基因工程菌的發(fā)酵第四章 動植物細胞培養(yǎng)第二章 發(fā)酵過程的工藝控制 概述 基質(zhì)濃度對發(fā)酵的影響及其控制 滅菌情況 種子質(zhì)量的影響 溫度對發(fā)酵的影響及其控制 pH對發(fā)酵的影響及其控制 溶氧對發(fā)酵的影響及其控制 二氧化碳和呼吸商 補料對發(fā)酵的影響及其控制 泡沫對發(fā)酵的影響及其控制 發(fā)酵終點的判斷 發(fā)酵染菌的防治 概 述一 . 發(fā)酵體系的主要特征1. 細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)和代謝反應的復雜性2. 細胞所處環(huán)境的復雜性3. 過程系統(tǒng)狀態(tài)的時變性及參數(shù)的多樣性和復雜性 影響因素多，有的因素未知，主要影響因素變化。 發(fā)酵水平主要取決于： 生產(chǎn)菌種的特性； 對工藝條件的控制（適合程度）； 必須了解：● 菌體的 生理 代謝規(guī)律● 工藝條件 對發(fā)酵過程的影響及其 控制● 發(fā)酵過程的有關變化規(guī)律 常規(guī)發(fā)酵的 工藝控制參數(shù) ： 溫度、 pH、攪拌轉(zhuǎn)速與功率、空氣流量、罐壓、液位、補料速率及補料量等。 二 . 發(fā)酵過程的參數(shù)檢測● 指能直接反映發(fā)酵過程中微生物生理代謝狀況 的參數(shù)● 包括： pH、 DO、溶解 CO尾氣 O尾氣 CO2 、黏度、基質(zhì)和產(chǎn)物濃度、菌體濃度 （ OD、 DCW、濕重）等● 參數(shù)的檢測 a 在線檢測 各種傳感器： pH電極、 DO電極、溫度電極、液位電極、泡沫電極 尾氣分析儀：測尾氣 O2和 CO2含量 b 離線檢測 分光光度計、 pH 計、溫度計、氣相色譜（ GC)、液相色譜（ HPLC)、色質(zhì)連用（ GCMS)等● 指利用直接狀態(tài)參數(shù)計算求得的參數(shù)● 包括： 比生長速率 μ 、攝氧率 OUR、 CO2釋放率 CER、呼吸商 RQ、氧的得率系數(shù) YX/O 、氧體積傳 質(zhì)系數(shù) KLa、基質(zhì)比消耗速率 QS、產(chǎn)物比生成速 率 Qp等 綜合各種狀態(tài)參數(shù)，獲得代謝過程的各種信息，從而對發(fā)酵過程做出相應的調(diào)整和控制，以獲得最經(jīng)濟的發(fā)酵生產(chǎn)。三 . 發(fā)酵過程的代謝調(diào)控和優(yōu)化1. 代謝調(diào)控 以代謝（流）的調(diào)節(jié)最重要● 調(diào)節(jié)酶的合成量，稱為 “粗調(diào) ”● 調(diào)節(jié)酶的催化活性，稱為 “細調(diào) ” 代謝工程 工藝控制和過程優(yōu)化的實質(zhì)，就是利用各種方法和手段，使細胞的外部和內(nèi)部環(huán)境 最適合基質(zhì)和能量流向產(chǎn)物合成的生物途徑 ，以獲得最大的產(chǎn)量。 2. 發(fā)酵過程優(yōu)化的一般步驟●確定反映發(fā)酵過程的各種 理化參數(shù)及其檢測方法●研究這些 參數(shù)的變化對發(fā)酵過程的影響 及其機制，獲得最佳的范圍和最適的水平●建立 數(shù)學模型 定量描述個參數(shù)間隨時間的變化關系， 為過程優(yōu)化控制提供依據(jù)●通過 計算機實施在線自動檢測和控制 ，驗證各種控制模型的可行性及其適用范圍， 實現(xiàn)發(fā)酵過程的最優(yōu)控制 基質(zhì)濃度對發(fā)酵的影響及其控制 先進的培養(yǎng)基組成是充分支持高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和經(jīng)濟的發(fā)酵過程的關鍵因素之一。一 . 基質(zhì)種類 一般包括： 碳源、氮源和無機鹽 前體二 . 基質(zhì)（原料）的質(zhì)量 隨產(chǎn)地和生產(chǎn)工藝而異 須保證穩(wěn)定的原料質(zhì)量 尤其對有機碳源和氮源，經(jīng)多次實驗而定三 . 基質(zhì)濃度對發(fā)酵的影響 每一種基質(zhì)都有一個適宜的濃度范圍
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