第八章发酵工艺的控制

发酵工艺过程，不同于化学反应过程，它既涉及生物细胞的生长、生理和繁殖等生命过程，又涉及生物细胞分泌的各种酶所催化的生化反应过程。 发酵工程是生物应用工程学科，是微生物学在工业生产领域的大规模应用，是化学工程在生物技术领域的延伸，是生物、化学和工程等学科的综合利用。 8.1 发酵过程的主要控制参数 1. 物理参数 （1）温度（℃） 直接影响发酵过程的酶反应速率，氧的溶解度和传递速率，菌体生长速率和合成速率。 （2）压力（Pa） 影响发酵过程氧和CO2 的溶解度，正压防止外界杂菌污染。罐压一般控制在0.2×105～0.5×105 Pa。 （3）搅拌速度（r/min） 搅拌器在发酵过程中的转动速度。 其大小影响发酵过程氧的传递速率，受醪液的流变学性质影响，还受发酵罐的容积限制（见下表） （4）搅拌功率（kW） 搅拌器搅拌时所消耗的功率（kW/m3），在发酵过程中的转动速度。 其大小与液相体积氧传递系数有关。 （5）空气流量（m3 空气/（m3 发酵液·min）） 单位时间内单位体积发酵液里通入空气的体积，一般控制在0.5～1.0（m3 空气/（m3 发酵液·min）） （6）粘度（Pa·s） 细胞生长或细胞形态的一种标志，反映发酵罐中的菌丝分裂情况，表示菌体的浓度。 （7）浊度（％） 反映应单细胞生长情况 （8）料液流量（L/min） 进料参数 （6）粘度（Pa·s） 细胞生长或细胞形态的一种标志，反映发酵罐中的菌丝分裂情况，表示 菌体的浓度。 （7）浊度（％） 反映应单细胞生长情况 （8）料液流量（L/min） 进料参数 （3）溶解氧浓度（ppm 或饱和度，％） 溶解氧是好氧发酵的必备条件，是生化产能反应的最终电子受体，也是细胞及产物重要发酵罐容积(L) 搅拌转速范（r/min） 备注 3 200~2000 实验室研究 10 150~1000 实验室，小试 50 100~800 中试 200 50~400 中试或生产 10000 25~200 生产 50000 25~160 生产 的组分。通常用饱和百分度表示。 （4）氧化还原电位（mV） 培养基的氧化还原电位是影响微生物生长及生化活性的因素之一。在某些限氧发酵（如氨基酸），氧电极以不能精确使用，氧化还原电位参数控制较为理想。 （5）产物浓度（µg（u）/ml） 检验发酵是否正常与否的重要参数， 是决定发酵周期长短的根据. （6）废气中的氧浓度（Pa） 废气中的氧浓度与发酵微生物的摄氧率和 KLa 有关，以此确定发的供氧能力。 （7）废气中的 CO2 浓度（%） 根据废气中的氧浓度和 CO2 ...