發(fā)酵工藝控制ppt課件(2)-閱讀頁
2025-05-21 18:05本頁面
【正文】 設(shè)備一定要注意工藝配套 影響 KL a的其它因素 空氣分布器 液體的粘度 CL、 r和 Kla的測(cè)定 一、 CL的測(cè)定 化學(xué)法 溶氧電極 ? 極譜型 (陰極 )： O2+2H++2e →H 2O2 ? 原電池型 (陰極 )： O2+2H2O+4e → 4OH 極譜型電極由于其陰極面積很小，電流輸出也相應(yīng)小，且需外加電壓，故需配套儀表，通常還配有溫度補(bǔ)償，整套儀器價(jià)格較高，但其最大優(yōu)點(diǎn)莫過于它的輸出不受電極表面液流的影響。原電池型電極暴露在空氣中時(shí)其電流輸出約 5～30μA(主要取決于陰極的表面積和測(cè)試溫度 )，可以不用配套儀表，經(jīng)一電位器接到電位差記錄議上便可直接使用。 溶氧控制的實(shí)例 GA X DO 谷氨酸發(fā)酵 ： 要求：氧飽和度 1 控制： 012小時(shí) 小通風(fēng) 12小時(shí)后 增加通風(fēng) 原因： 012小時(shí)菌體量較小，采用小通風(fēng) 12 一般認(rèn)為，發(fā)酵初期較大的通風(fēng)和攪拌而產(chǎn)生過大的剪切力，對(duì)菌體的生長(zhǎng)有時(shí)會(huì)產(chǎn)生不利的影響，所以有時(shí)發(fā)酵初期采用小通風(fēng)，停攪拌，不但有利于降低能耗，而且在工藝上也是必須的。 例： 生產(chǎn)肌苷酸： 通氣量不變 mg/ml 24小時(shí)增加 mg/ml 30小時(shí)增加 mg/ml 36小時(shí)增加 mg/ml 例：某廠青霉素發(fā)酵的工藝研究 * 三、發(fā)酵過程中溶氧濃度監(jiān)控的意義 考察工藝控制是否滿足要求 其它異常情況的表征 染菌、噬菌體、設(shè)備和操作故障 間接控制的措施 本章小節(jié)： 了解微生物對(duì)氧的需求并掌握其中的基本概念 掌握反應(yīng)器氧的傳遞方程，及其參數(shù)的測(cè)定 深入理解 Kla的意義，了解反應(yīng)器放大的基本概念 掌握發(fā)酵過程中溶氧濃度的調(diào)節(jié)方法，并認(rèn)識(shí)監(jiān)控 溶氧濃度的意義 具體影響因素： ? （ 1）攪拌 一方面增加溶氧速率，另一方面使微生物懸浮液混合一致，促進(jìn)新陳代謝產(chǎn)物的傳遞速率 轉(zhuǎn)速、組數(shù)、類型等均有影響 ? （ 2）空氣線速 增加通風(fēng)，線速增加，增大溶氧 增大風(fēng)量，轉(zhuǎn)速不變，功率會(huì)降低，使溶氧系數(shù)降低 要防止 “ 過載 ” ? （ 3）空氣分布管 ? （ 4）氧的分壓 增大空氣中氧分壓，可使溶解度增大 但壓力過大，需耐壓設(shè)備，費(fèi)用增加，也影響生理代謝 ? （ 5）發(fā)酵罐內(nèi)液柱高度 在空氣流量和單位發(fā)酵液體積消耗功率不變時(shí)，通風(fēng)效率是隨 H/D增加而增加 一般 H/D＝ 2～ 3為宜 ? （ 6）發(fā)酵罐體積 罐體積大，氧利用率高（氣體接觸時(shí)間長(zhǎng)，溶解率高） ? （ 7）發(fā)酵液物理性質(zhì) 粘度、表面張力、離子濃度等影響氣泡大小，氣泡的穩(wěn)定性和氧的傳遞速率。 第五節(jié) 泡沫的控制 一、泡沫的形成及其對(duì)發(fā)酵的影響 泡沫： 形成的必要條件： 氣液兩相共存 有表面張力大的物質(zhì)存在，單組分的純液體，一般不形成泡沫 影響 ? 泡沫持久存在，妨礙 CO2的排除，影響微生物對(duì)氧的吸收，破壞正常生理代謝，不利發(fā)酵和生物合成。 形成原因 （ 1）通氣和機(jī)械攪拌 （ 2）培養(yǎng)基中某些成分變化或微生物代謝形成氣泡 （ 3）培養(yǎng)基中某些成分在氣泡表面排列成堅(jiān)固的薄膜，氣泡不易破裂，聚成泡沫層 （ 1）是通風(fēng)的氣流被攪拌器打碎形成 （ 2）、（ 3）是菌體代謝活動(dòng)過程產(chǎn)生的氣體聚結(jié)而成，叫發(fā)酵性泡沫，在發(fā)酵旺盛時(shí)才明顯。 二、泡沫的特性 ? 兩種類型 ? 泡沫穩(wěn)定性與液體表面性質(zhì)，如表面張力，表面粘度等有關(guān) 三、發(fā)酵過程泡沫變化的一般規(guī)律 ? 泡沫的多寡一方面與通風(fēng)、攪拌的劇烈程度有關(guān)。 ? 蛋白質(zhì)原料是主要?dú)馀菀蛩亍? ? 滅菌方法和操作條件均影響培養(yǎng)基成分變化而影響發(fā)酵時(shí)泡沫的產(chǎn)生。 四、化學(xué)消泡 ? 優(yōu)點(diǎn)：化學(xué)消泡劑來源廣泛，消泡效果好作用迅速可靠，用量少，不需改造設(shè)備，大小規(guī)模適用，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 ? 缺點(diǎn)：不如化學(xué)消泡迅速、可靠，需一定設(shè)備及消耗動(dòng)力，不能從根本上消除引起穩(wěn)定泡沫的因素。 2. 糾正異常發(fā)酵的重要手段。 ? 根據(jù)菌體生長(zhǎng)代謝、生物合成規(guī)律，利用中間補(bǔ)料的措施，給予生產(chǎn)菌適當(dāng)調(diào)節(jié)，讓它在生物合成階段有足夠而又不過多的養(yǎng)料供給其合成和維持正常代謝需要。 五、補(bǔ)氮及無機(jī)鹽 六、補(bǔ)料注意問題 1. 料液配比要適合 2. 注意無菌控制 3. 經(jīng)濟(jì)核算，節(jié)約糧食，碳氮平衡 思考題 1. 泡沫形成的原因及影響 2. 發(fā)酵過程中泡沫的多少與哪些因素有關(guān)？ 3. 消泡方法有哪些 ?各有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 4. 補(bǔ)料有何作用，有哪些內(nèi)容，要注意哪些問題？ ? 2 ? 34 ? 36 ? 88
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