發(fā)酵工藝控制ppt課件(2)-展示頁
2025-05-15 18:05本頁面
【正文】 ? 走向：合成高能化合物、合成代謝產(chǎn)物、其余以熱形式散發(fā) ? 特點： a、 強烈的時間性 b、 發(fā)酵熱隨菌株及培養(yǎng)基成份而變化，菌株對營養(yǎng)物質(zhì)利用的速度越大，培養(yǎng)基成份越豐富，生物熱越大，發(fā)酵旺盛期生物熱大于其他時間。 生物的大小與呼吸作用強弱有關(guān) 在培養(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。 培養(yǎng)后期，菌體已基本上停止繁殖，主要靠菌體內(nèi)的酶系進行代謝作用，產(chǎn)生熱量不多，溫度變化不大，且逐漸減弱。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。攪拌熱與攪拌軸功率有關(guān)，可用下式計算： Q攪拌 ＝ P 860 （焦耳 /小時） P—— 攪拌軸功率 —— 機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿臒峁Ξ斄? 電機功率 P= ?c os3 EIE—— 額定電壓 I—— 額定電流 cosφ—— 功率因素， 1千瓦時＝ 860 蒸發(fā)熱 Q蒸發(fā) 通氣時，引起發(fā)酵液的水分蒸發(fā)，水分蒸發(fā)所需的熱量叫蒸發(fā)熱。 輻射熱 Q輻射 發(fā)酵罐內(nèi)溫度與環(huán)境溫度不同，發(fā)酵液中有部分熱通過罐體向外輻射。冬天大一些，夏天小一些，一般不超過發(fā)酵熱的 5％。一種是用冷卻水進出口溫度差計算發(fā)酵熱。 Q發(fā)酵 ＝ GCm(T出 － T進 ) Cm—— 水的比熱 G—— 冷卻水流量 另一種是根據(jù)罐溫上升速率來計算。 根據(jù)化合物的燃燒值估算發(fā)酵過程生物熱的近似值。反應(yīng)熱效應(yīng)等于反應(yīng)物的燃燒熱總和減去生成物的燃燒熱的總和。例如某味精廠 50M3發(fā)酵罐發(fā)酵過程測定結(jié)果的主要物質(zhì)變化如表： 發(fā)酵時間（ h） 0～ 6 6～ 12 12～ 18 18～ 31 糖 － 37 － － － 谷氨酸 尿素 － － 菌體 玉米漿 － － － 發(fā)酵 12～ 18小時的生物熱為： Q生物 ＝ 24 ＋ ＋6 － 20934－ ＝ 247。 ? 為維持適當發(fā)酵溫度須采取措施散熱 ? 小型發(fā)酵罐，在冬季和發(fā)酵初期散熱量可能大于產(chǎn)熱量，需熱水保溫。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。 微生物受高溫的傷害比低溫的傷害大，即超過最高溫度，微生物很快死亡；低于最低溫度，微生物代謝受到很大抑制，并不馬上死亡。 ? 溫度直接影響酶反應(yīng)，因而影響生物體的生命活動 ? 高溫殺菌的原因 ? 低溫可保存菌種的原因 ? 培養(yǎng)耐高溫菌種的意義 三、溫度對發(fā)酵的影響 是多方面的 1. 從酶反應(yīng)動力學(xué)看，溫度上升，速度加快，生長代謝快，產(chǎn)物生成提前，但酶易受熱失活，溫度越高，失活越快。 3. 溫度和菌的調(diào)節(jié)機制關(guān)系密切。 5. 同一種菌，菌體生長和積累代謝物的最適溫度往往不同。 溫度影響發(fā)酵方向 ? 四環(huán)素產(chǎn)生菌金色鏈霉菌同時產(chǎn)生金霉素和四環(huán)素，當溫度低于 30 ℃ 時，這種菌合成金霉素能力較強；溫度提高，合成四環(huán)素的比例也提高，溫度達到 35 ℃ 時，金霉素的合成幾乎停止，只產(chǎn)生四環(huán)素。因此對發(fā)酵過程中的溫度要嚴格控制。 要參考其他發(fā)酵條件，如通氣等 溫度控制得好，可提高發(fā)酵產(chǎn)物產(chǎn)量。 如黑曲霉生長溫度為 370C， 谷氨酸產(chǎn)生菌棒狀桿菌的生長溫度為 30～ 320C， 青霉菌生長溫度為 300C。因為在稍低溫度下氨基酸合成蛋白質(zhì)和核酸的正常途徑關(guān)閉得比較嚴密有利于產(chǎn)物合成。如四環(huán)素生長階段280C，合成期 260C后期再升溫；黑曲霉生長 370C，產(chǎn)糖化酶 32～ 340C。如谷氨酸產(chǎn)生菌生長 30～ 320C，產(chǎn)酸 34～ 370C。 ?根據(jù)生長階段選擇 例： 林可霉素發(fā)酵的變溫培養(yǎng) 問題的提出 接種后 10h左右已進入對數(shù)生長期，隨后是 10h左右的加速生長期，在 40h左右對數(shù)生長期基本完成，在 50h左右轉(zhuǎn)入生產(chǎn)期 主要問題： 如何維持適度的菌體濃度和延長分泌期？ 適當降低培養(yǎng)溫度可以延緩菌體的衰老和維持相當數(shù)量的有強生產(chǎn)能力的菌絲體存在 根據(jù)生長階段選擇溫度 變溫培養(yǎng)的正交設(shè)計 結(jié)論： 前 60h按 31℃ 控制，縮短了適應(yīng)期使發(fā)酵提前轉(zhuǎn)入生產(chǎn)階段，同時菌絲體已有相當量的積累，為大量分泌抗生素提供了物質(zhì)基礎(chǔ) 60小時后將罐溫降至 3O℃ 使與抗生素合成有關(guān)的酶的活性增強，抗生素分泌量有所增加，同時因分泌期的延長有利于進一步積累抗生素 發(fā)酵進入后期罐溫再回升至 31℃ 使生產(chǎn)菌在生命的最后階段最大限度的合成和排出次級代謝產(chǎn)物。 通氣條件差時可適當降低溫度，使菌呼吸速率降低些，溶氧濃度也可髙些。因為溫度高營養(yǎng)利用快，會使菌過早自溶。培養(yǎng)條件適宜，如營養(yǎng)豐富，通氣能滿足，那么前期溫度可髙些，以利于菌的生長。要通過反復(fù)實踐來定出最適溫度。一般 C/N高，發(fā)酵液變酸性， C/N低，發(fā)酵液變堿性 ? 通氣：充足，取決于營養(yǎng)物分解；不足， pH下降 ? 總之：發(fā)酵過程中各種反應(yīng)
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