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 ...