發(fā)酵與釀造工程學(xué)基礎(chǔ)及主要設(shè)備-全文預(yù)覽
【正文】 酵得率，可根據(jù)各菌種生理特性因地制宜的控制。 ? （ 2）補加無機氮源， 最常用的是氨水和硫酸銨，前者為堿性，后者為生理酸性鹽。 具有延長次級代謝產(chǎn)物分泌期，提高產(chǎn)量的作用。 ? 生產(chǎn)實踐中 ，通過動力學(xué)研究方法或經(jīng)驗性方法 確定補糖時間，補糖量，補糖方式，提高產(chǎn)率；通常采用快速利用碳源和緩慢利用碳源混合碳源。 ? 基質(zhì)的種類和濃度與發(fā)酵代謝有著密切關(guān)系，控制基質(zhì)的種類和濃度是提高代謝產(chǎn)物的重要方法。 ? 在發(fā)酵過程中可通過以下方式來控制 pH ? （ 1）調(diào)節(jié)基礎(chǔ)培養(yǎng)基的配方 ? （ 2）調(diào)節(jié)碳氮比（ C/N） ? （ 3）添加緩沖劑 (碳酸鈣和磷酸鹽 ) ? （ 4）補料控制 ? （ 5）直接加酸加堿 (過去流加硫酸或氫氧化鈉， 現(xiàn)采用補加氨水、尿素、硫酸銨 ) ? （ 6）補加碳源或氮源 ? （ 7）生理酸性物質(zhì)和生理堿性物質(zhì)比例合適 pH的控制系統(tǒng) pH電極 設(shè)定 控制器 調(diào)節(jié)閥 pH Uncontrolled Controlled 經(jīng)消毒的 pH電極裝入發(fā)酵罐內(nèi)定時直接測定培養(yǎng)基的 pH，同時還可以與控制儀表連結(jié)，通過回路系統(tǒng)控制閥門或泵進(jìn)行 pH調(diào)節(jié)。 引起 pH下降的因素 ? （ 1）碳源過量 ? （ 2）消泡油添加過量 ? （ 3）生理酸性物質(zhì)的存在 引起 pH上升的因素 ? （ 1）氮源過多 ? （ 2）生理堿性物質(zhì)的存在 ? （ 3）中間補料，堿性物質(zhì)添加過多 3. 發(fā)酵 pH的確定和控制 （ 1）根據(jù)實驗確定最佳發(fā)酵 pH，單因素測試法，正交試驗。如有機酸類產(chǎn)生使 pH下降，紅霉素、潔霉素、螺旋霉素等抗生素呈堿性，使 pH上升 菌體自溶， pH上升，發(fā)酵后期， pH上升。 在發(fā)酵工業(yè)中 ， 維持適宜的pH已成為生產(chǎn)成敗的關(guān)鍵因素之一 。 當(dāng) pH值抑制菌體某些酶的活性時使菌的新陳代謝受阻 （ 2） pH值影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的改變，從而改變細(xì)胞膜的透性，影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收及代謝物的排泄，因此影響新陳代謝的進(jìn)行 （ 3） pH值影響培養(yǎng)基某些成分和中間代謝物的解離，從而影響微生物對這些物質(zhì)的利用 （ 4） pH影響代謝方向 pH不同，往往引起菌體代謝過程不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變。因此，必須掌握發(fā)酵過程中pH的變化規(guī)律，及時監(jiān)測并加以控制，使它處于最佳的狀態(tài)。 罐壓 方面 ， 一般來說 ， 若培養(yǎng)罐深 ， 攪拌轉(zhuǎn)速大 ， 通氣管開孔小或多 ， 氣泡在培養(yǎng)液內(nèi)停留時間就長 ， 氧的溶解速度就大 ， 而且在這些因素確定下 ， 培養(yǎng)基的粘度越小 ， 氧的溶解速度也越大 。 只有氧溶解的速度大于菌體的吸氧量時 ， 菌體才能正常地生長和合成酶 。 發(fā)酵過程中有時會發(fā)生溶氧異常情況 （ 異常下降或升高 ） 異常下降原因可能有 ：污染好氧菌；或菌體向好氧代謝途徑遷移 ， 或供氧設(shè)備發(fā)生故障等 。 溶氧大小對菌體生長和產(chǎn)物的性質(zhì)和產(chǎn)量產(chǎn)生不同影響；例如 ， 谷氨酸發(fā)酵時 ， 通氣不足會積累大量乳酸和琥珀酸； 不同微生物或同一微生物的不同生長階段對通風(fēng)量的要求也不相同 。 （四）發(fā)酵溫度的控制 發(fā)酵罐在發(fā)酵過程中一般不需加熱，選用微生物能承受稍高一些的溫度進(jìn)行生長和繁殖，這對生產(chǎn)有很大的好處，即可減少污染雜菌的機會和夏季培養(yǎng)所需降溫的輔助設(shè)備，因此培養(yǎng)耐高溫的菌種有一定的現(xiàn)實意義。在工廠里，可以通過測量冷卻水進(jìn)出口的水溫，再從水表上得知每小時冷卻水流量來計算發(fā)酵熱。輻射熱的大小取決于罐溫與環(huán)境的溫差。如果發(fā)酵前期溫度上升劇烈，有可能染菌，此外培養(yǎng)基營養(yǎng)越豐富，生物熱也越大。 培養(yǎng)初期 ，菌體處于適應(yīng)期，菌數(shù)少，呼吸作用緩慢，產(chǎn)生熱量較少。發(fā)酵熱引起發(fā)酵液的溫度上升。 （三）發(fā)酵過程引起溫度變化的因素 Q發(fā)酵 發(fā)酵熱是引起發(fā)酵過程溫度變化的原因。 根據(jù)菌生長情況 菌生長快，維持在較高溫度時間要短些；菌生長慢，維持較高溫度時間可長些。 ?根據(jù)生長階段選擇 根據(jù)培養(yǎng)條件選擇 溫度選擇還要根據(jù)培養(yǎng)條件綜合考慮，靈活選擇。如四環(huán)素生長階段 28 ℃ ，合成期 26 ℃ 后期再升溫；黑曲霉生長 37 ℃ ，產(chǎn)糖化酶32～ 34 ℃ 。 如黑曲霉生長溫度為 37 ℃ ， 谷氨酸產(chǎn)生菌棒狀桿菌的生長溫度為 30～ 32 ℃ ， 青霉菌生長溫度為 30 ℃ 。 溫度對發(fā)酵的影響： 溫度會影響各種酶反應(yīng)的速率，改變菌體代謝產(chǎn)物的合成方向，影響微生物的代謝調(diào)控機制，影響發(fā)酵液的理化性質(zhì)，進(jìn)而影響發(fā)酵的動力學(xué)特性和產(chǎn)物的生物合成。在最適溫度下，微生物生長迅速；超過最高溫度微生物即受到抑制或死亡；在最低溫度范圍內(nèi)微生物尚能生長，但生長速度非常緩慢，世代時間無限延長。 1．測定元件：如溫度計、壓力表、電流計、 pH計直接測定發(fā)酵過程的各種參數(shù)，并輸出相應(yīng)信號。 ? （ 2）菌體濃度 ? 菌體濃度是控制微生物發(fā)酵的重要參數(shù)之一。 ? （ 5）產(chǎn)物濃度（ 181。 ? （ 3）溶解氧濃度（ ppm或飽和度，％） ? 溶解氧是好氧發(fā)酵的必備條件，是生化產(chǎn)能反應(yīng)的最終電子受體，也是細(xì)胞及產(chǎn)物重要的組分。 ? （ 7）濁度（％） ? 反映應(yīng)單細(xì)胞生長情況 ? （ 8）料液流量（ L/min） ?
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