生化工程第五章微生物培養(yǎng)及發(fā)酵動(dòng)力學(xué)-免費(fèi)閱讀
【正文】 四 連續(xù)發(fā)酵技術(shù)中主要問題 ? 發(fā)酵系統(tǒng)的穩(wěn)定性：菌種易產(chǎn)生變異和退化。 ? 一般情況下 DDc； D≥Dc, 則菌體將被洗出 ? 上式變形為： S＝ DKs / (μ m D) (2) (1),(2)合并： X＝ Yx/s{S0－ [DKs / (μm D)] } （ 3） 注： ? 連續(xù)培養(yǎng)的穩(wěn)定狀態(tài)下 ， Yx/s、 S0、 Ks及 μm均定值 ， 故 菌種濃度 X、 底物濃度 取決于 稀釋率D。 不考慮誘導(dǎo)期和死亡期 ， 求培養(yǎng) 6h后的菌體濃度及底物濃度 。 ln Xf/X0 + tc + tf + tl tc 為放罐清洗時(shí)間； tf 為裝料消毒時(shí)間； tl為生長(zhǎng)停滯時(shí)間 。 3） 表示微生物生長(zhǎng)快慢的另一方法： 倍增時(shí)間 td： 菌體細(xì)胞 質(zhì)量增加一倍 所需的時(shí)間 ? td =例： 以乙醇為碳源進(jìn)行產(chǎn)氣桿菌培養(yǎng)，菌體初始濃度 X0=,培養(yǎng)至 ,菌體濃度為 ， 若不考慮延遲期，而且 μ 一定，求 td 二 Monod方程 ? μ隨溫度 、 pH、 基質(zhì)濃度 、 產(chǎn)物濃度 、 溶氧等條件而變化 . μ＝ f(s,p,T,pH,…… ,) ? Monod發(fā)現(xiàn)： 在一定條件下 (基質(zhì)限制 ) μ＝ f(S) ? 經(jīng)驗(yàn)公式： μ＝ μm S/ (Ks + S) μ ：菌體的生長(zhǎng)比速 （ 1/h） S：限制性基質(zhì)濃度 （ g/L） Ks：飽和常數(shù) (相當(dāng)于 1/2μm 時(shí)的限制性基質(zhì)濃度 , g/L ) μ max: 最大生長(zhǎng)比速 （ 1/h） 010 200 400 600 800 1000SVV mV m /2K mm a xsSKS??? ?μ ：菌體的生長(zhǎng)比速 S：限制性基質(zhì)濃度 Ks：飽和常數(shù) (相當(dāng)于 1/2μm 時(shí) 的限制性基質(zhì)濃度 , g/L ) μ max: 最大生長(zhǎng)比速 （ 1/h） μ S《 Ks時(shí)， μ∞S 直線關(guān)系 S 》 Ks 時(shí)， μ≈μm ， Ks與 μm 反映了微生物的特征： 基質(zhì) Ks反映微生物對(duì)基質(zhì)的親和力： Ks小，親和力大 Monod方程的參數(shù)求解 (雙倒數(shù)法 )： Ks與 μm 將 Monod方程取倒數(shù)可得： 1 1 1smm SK? ???? smmS KS??? ??或： 這樣通過測(cè)定不同限制性基質(zhì)濃度下，微生物的比生長(zhǎng)速度，就可以通過回歸分析計(jì)算出 Monod方程的兩個(gè)參數(shù)。 (2) 生成 1kg細(xì)胞量時(shí)的 ΔH h。消耗的葡萄糖有 2/3的碳源轉(zhuǎn)化為細(xì)胞中的碳 。 第五章 微生物培養(yǎng)及發(fā)酵動(dòng)力學(xué) 內(nèi)容 1 基本概念 2 微生物反應(yīng)的物料衡算 3 微生物反應(yīng)的能量衡算 4 微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 微生物生長(zhǎng)的基質(zhì) 微生物反應(yīng)的特點(diǎn) 二 微生物反應(yīng)過程的質(zhì)量衡算 例題： (選自賈士儒 48－ 69頁 ) （ ）培養(yǎng) ， 培養(yǎng)的反應(yīng)式可用下式表達(dá) ， 求計(jì)量關(guān)系中的系數(shù) a、 b、 c、 d。 反應(yīng)式為： C6H12O6＋ aO2＋ bNH3 →c(C . 2)＋ dH2O＋ eCO2 計(jì)算上述反應(yīng)中的得率系數(shù) YX/S 和 YX/O 解：據(jù)平衡方程式 ,可得： C: 6=＋ e H: 12+3b=+2d O: 6+2a=+d +2e N: b= 由于 1mol葡萄糖中含碳 72g, 轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)的碳為72 2/3=48(g) 故： （ 12） c=48 得： c= 轉(zhuǎn)化為 CO2的碳為 72－ 48＝ 24（ g） 故： 12e=24 e=2 解平衡方程中其他未知數(shù)，得： b=。 已知酵母細(xì)胞和葡萄糖的燃燒熱分別為 104kJ/kg 和 104kJ/kg。 m a xsKSS?? ? ?例 ： 在一定條件下培養(yǎng)大腸桿菌，得如下數(shù)據(jù)： S(mg/l) 6 33 64 153 221 μ(h1) 求在該培養(yǎng)條件下，求大腸桿菌的 μ max， Ks和 td? 解：將數(shù)據(jù)整理： S/μ 100 S 6 33 64 153 221 smmS KS??? ??μmax， ＝ (h1)。 X0 、 Xf 分別為細(xì)胞最初與最終濃度 。 第三節(jié) 連續(xù)培養(yǎng)及其動(dòng)力學(xué) ? 連續(xù)培養(yǎng) （ cintinuous culture） 有稱連續(xù)發(fā)酵 ，以一定速度向發(fā)酵罐注入新鮮培養(yǎng)基 ， 同時(shí)以同速排出培養(yǎng)液 。 ? 連續(xù)培養(yǎng)的穩(wěn)定狀態(tài)下 ， X、 S0、 D為主要變量 ， 其他屬于因變量 。措施：定期加入正常種子。 三 連續(xù)發(fā)酵與分批發(fā)酵生產(chǎn)率的比較 1． 分批培養(yǎng)的生產(chǎn)率 P分 =(Xf － X0) / [1/μm* ln(Xf / X0) + tL] 2． 連續(xù)發(fā)酵的生產(chǎn)強(qiáng)度 P連
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