6發(fā)酵過程控制ppt課件

1、第六章第六章 發(fā)酵過程控制發(fā)酵過程控制n微生物發(fā)酵的生產(chǎn)水平不僅取決于生產(chǎn)菌種本身的性能，而微生物發(fā)酵的生產(chǎn)水平不僅取決于生產(chǎn)菌種本身的性能，而且要賦以合適的環(huán)境條件才能使它的生產(chǎn)能力充分表達(dá)出來。且要賦以合適的環(huán)境條件才能使它的生產(chǎn)能力充分表達(dá)出來。n我們必須通過各種研究方法了解有關(guān)生產(chǎn)菌種對環(huán)境條件的我們必須通過各種研究方法了解有關(guān)生產(chǎn)菌種對環(huán)境條件的要求，如培養(yǎng)基、培養(yǎng)溫度、要求，如培養(yǎng)基、培養(yǎng)溫度、pHpH、氧的需求等，并深入地了、氧的需求等，并深入地了解生產(chǎn)菌在合成產(chǎn)物過程中的代謝調(diào)控機(jī)制以及可能的代謝解生產(chǎn)菌在合成產(chǎn)物過程中的代謝調(diào)控機(jī)制以及可能的代謝途徑，為設(shè)計合理的生產(chǎn)工藝提供

2、理論基礎(chǔ)。途徑，為設(shè)計合理的生產(chǎn)工藝提供理論基礎(chǔ)。n為了掌握菌種在發(fā)酵過程中的代謝變化規(guī)律，可以通過各種為了掌握菌種在發(fā)酵過程中的代謝變化規(guī)律，可以通過各種監(jiān)測手段如取樣測定隨時間變化的菌體濃度、糖、氮消耗及監(jiān)測手段如取樣測定隨時間變化的菌體濃度、糖、氮消耗及產(chǎn)物濃度，以及采用傳感器測定發(fā)酵罐中的培養(yǎng)溫度產(chǎn)物濃度，以及采用傳感器測定發(fā)酵罐中的培養(yǎng)溫度pHpH、溶、溶解氧等參數(shù)的情況，并予以有效地控制，使生產(chǎn)菌種處于產(chǎn)解氧等參數(shù)的情況，并予以有效地控制，使生產(chǎn)菌種處于產(chǎn)物合成的優(yōu)化環(huán)境之中。物合成的優(yōu)化環(huán)境之中。微生物發(fā)酵類型微生物發(fā)酵類型1工藝控制參數(shù)工藝控制參數(shù)2菌體濃度的影響和控制菌體濃度

3、的影響和控制3溫度的影響及其控制溫度的影響及其控制4pH值影響及其控制值影響及其控制5溶氧的影響及其控制溶氧的影響及其控制6泡沫的影響及其控制泡沫的影響及其控制7發(fā)酵終點的判斷發(fā)酵終點的判斷8主要內(nèi)容主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 微生物發(fā)酵類型微生物發(fā)酵類型n依據(jù)投料方式的不同可以分為：依據(jù)投料方式的不同可以分為：n分批發(fā)酵分批發(fā)酵(Batch fermentation)n補(bǔ)料分批發(fā)酵補(bǔ)料分批發(fā)酵(Fed-batch fermentation)n連續(xù)發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵(Continuous fermentation)n依據(jù)代謝產(chǎn)物生物合成與菌體生長關(guān)系的不同可以分為：依據(jù)代謝產(chǎn)物生物合成與菌體生長關(guān)系的不同

4、可以分為：n初級代謝產(chǎn)物發(fā)酵初級代謝產(chǎn)物發(fā)酵n次級代謝產(chǎn)物發(fā)酵次級代謝產(chǎn)物發(fā)酵n依據(jù)發(fā)酵與氧的關(guān)系不同可以分為：需氧發(fā)酵、氧發(fā)酵依據(jù)發(fā)酵與氧的關(guān)系不同可以分為：需氧發(fā)酵、氧發(fā)酵n依據(jù)發(fā)酵過程中菌體生長與碳源消耗及產(chǎn)物合成之間關(guān)系的不依據(jù)發(fā)酵過程中菌體生長與碳源消耗及產(chǎn)物合成之間關(guān)系的不同，可以分為：生長偶聯(lián)型、部分生長偶聯(lián)型、非生長偶聯(lián)型同，可以分為：生長偶聯(lián)型、部分生長偶聯(lián)型、非生長偶聯(lián)型n依據(jù)產(chǎn)品的類別不同可以分為：抗生素發(fā)酵、氨基酸發(fā)酵、維依據(jù)產(chǎn)品的類別不同可以分為：抗生素發(fā)酵、氨基酸發(fā)酵、維生素發(fā)酵、有機(jī)酸發(fā)酵等生素發(fā)酵、有機(jī)酸發(fā)酵等一、分批發(fā)酵一、分批發(fā)酵n定義：指在一封閉系統(tǒng)內(nèi)含有

5、初始限量基質(zhì)定義：指在一封閉系統(tǒng)內(nèi)含有初始限量基質(zhì)的發(fā)酵方式。在這一過程中，除了氧氣、消的發(fā)酵方式。在這一過程中，除了氧氣、消泡劑及控制泡劑及控制pHpH的酸或堿外，不再加入任何其的酸或堿外，不再加入任何其它物質(zhì)。發(fā)酵過程中培養(yǎng)基成分減少，微生它物質(zhì)。發(fā)酵過程中培養(yǎng)基成分減少，微生物得到繁殖。物得到繁殖。蒸汽蒸汽空氣空氣發(fā)酵尾氣發(fā)酵尾氣消泡劑消泡劑酸堿酸堿n在分批培養(yǎng)過程中，隨著微生長細(xì)胞和底物、在分批培養(yǎng)過程中，隨著微生長細(xì)胞和底物、代謝物的濃度等的不斷變化，微生物的生長代謝物的濃度等的不斷變化，微生物的生長可分為延滯期、對數(shù)生長期、穩(wěn)定期和衰亡可分為延滯期、對數(shù)生長期、穩(wěn)定期和衰亡期等四個

6、階段，期等四個階段，細(xì)菌細(xì)菌絲狀真菌和放線菌絲狀真菌和放線菌n優(yōu)點：操作簡單操作引起染菌的概優(yōu)點：操作簡單操作引起染菌的概率低不會產(chǎn)生菌種老化和變異等問題率低不會產(chǎn)生菌種老化和變異等問題n缺陷：非生產(chǎn)時間較長、設(shè)備利用率低。缺陷：非生產(chǎn)時間較長、設(shè)備利用率低。分批發(fā)酵的類型分批發(fā)酵的類型nPirets fermentation classification Pirets fermentation classification （按照產(chǎn)物生成與菌體生長是否同步）（按照產(chǎn)物生成與菌體生長是否同步）n生長關(guān)聯(lián)型生長關(guān)聯(lián)型( (第一類型）：第一類型）：n產(chǎn)物直接來源于產(chǎn)能的初級代謝自身繁殖產(chǎn)物直接來源

7、于產(chǎn)能的初級代謝自身繁殖所必需的代謝），菌體生長與產(chǎn)物形成不分所必需的代謝），菌體生長與產(chǎn)物形成不分開。例如單細(xì)胞蛋白和葡萄糖酸的發(fā)酵。開。例如單細(xì)胞蛋白和葡萄糖酸的發(fā)酵。n生長無關(guān)聯(lián)型：生長無關(guān)聯(lián)型：n第二類型：產(chǎn)物來源于能量代謝所消耗的基第二類型：產(chǎn)物來源于能量代謝所消耗的基質(zhì)，但產(chǎn)物的形成在次級代謝中，出現(xiàn)兩個質(zhì)，但產(chǎn)物的形成在次級代謝中，出現(xiàn)兩個峰，菌體生長進(jìn)入穩(wěn)定期，出現(xiàn)產(chǎn)物形成高峰，菌體生長進(jìn)入穩(wěn)定期，出現(xiàn)產(chǎn)物形成高峰。例如，檸檬酸和某些氨基酸的發(fā)酵。峰。例如，檸檬酸和某些氨基酸的發(fā)酵。n第三類型：產(chǎn)物是在基質(zhì)消耗和菌體生長之第三類型：產(chǎn)物是在基質(zhì)消耗和菌體生長之后，菌體利用中間代

8、謝反應(yīng)來形成的，即產(chǎn)后，菌體利用中間代謝反應(yīng)來形成的，即產(chǎn)物的形成和初級代謝是分開的。如抗生素發(fā)物的形成和初級代謝是分開的。如抗生素發(fā)酵。酵。n如果生產(chǎn)的產(chǎn)品是生長關(guān)聯(lián)型如菌體如果生產(chǎn)的產(chǎn)品是生長關(guān)聯(lián)型如菌體與初級代謝產(chǎn)物），則宜采用有利于細(xì)與初級代謝產(chǎn)物），則宜采用有利于細(xì)胞生長的培養(yǎng)條件，延長與產(chǎn)物合成有胞生長的培養(yǎng)條件，延長與產(chǎn)物合成有關(guān)的對數(shù)生長期；關(guān)的對數(shù)生長期；n如果產(chǎn)品是非生長關(guān)聯(lián)型如次級代謝如果產(chǎn)品是非生長關(guān)聯(lián)型如次級代謝產(chǎn)物），則宜縮短對數(shù)生長期，并迅速產(chǎn)物），則宜縮短對數(shù)生長期，并迅速獲得足夠量的菌體細(xì)胞后延長平衡期，獲得足夠量的菌體細(xì)胞后延長平衡期，以提高產(chǎn)量。以提高產(chǎn)量

9、。二、補(bǔ)料分批發(fā)酵二、補(bǔ)料分批發(fā)酵1、定義、定義補(bǔ)料分批發(fā)酵又稱半連續(xù)發(fā)酵或流加分批補(bǔ)料分批發(fā)酵又稱半連續(xù)發(fā)酵或流加分批發(fā)酵，是指在分批發(fā)酵過程中，間歇或發(fā)酵，是指在分批發(fā)酵過程中，間歇或連續(xù)地補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基的發(fā)酵方式。連續(xù)地補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基的發(fā)酵方式。2 2、優(yōu)缺點、優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點：使發(fā)酵系統(tǒng)中維持很低的基質(zhì)濃度；使發(fā)酵系統(tǒng)中維持很低的基質(zhì)濃度；和連續(xù)發(fā)酵比、不需要嚴(yán)格的無菌條件；和連續(xù)發(fā)酵比、不需要嚴(yán)格的無菌條件；不會產(chǎn)生菌種老化和變異等問題。不會產(chǎn)生菌種老化和變異等問題。缺陷缺陷存在一定的非生產(chǎn)時間；存在一定的非生產(chǎn)時間；和分批發(fā)酵比，中途要流加新鮮培養(yǎng)基，和分批發(fā)酵比，中途要流加新鮮培

10、養(yǎng)基，增加了染菌的危險。增加了染菌的危險。u連續(xù)流加、不連續(xù)流加、多周期流加連續(xù)流加、不連續(xù)流加、多周期流加u快速流加、恒速流加、指數(shù)速率流加、變速流加快速流加、恒速流加、指數(shù)速率流加、變速流加u單組分流加、多組分流加單組分流加、多組分流加u反饋控制反饋控制u無反饋控制無反饋控制直接方法直接方法間接方法間接方法u以溶氧、以溶氧、pH值、呼吸商、排氣中值、呼吸商、排氣中CO2分壓及代謝產(chǎn)物濃度等作為控制參數(shù)分壓及代謝產(chǎn)物濃度等作為控制參數(shù)三、連續(xù)發(fā)酵三、連續(xù)發(fā)酵n培養(yǎng)基料液連續(xù)輸入發(fā)酵罐，并同時放培養(yǎng)基料液連續(xù)輸入發(fā)酵罐，并同時放出含有產(chǎn)品的相同體積發(fā)酵液，使發(fā)酵出含有產(chǎn)品的相同體積發(fā)酵液，使發(fā)

11、酵罐內(nèi)料液量維持恒定，微生物在近似恒罐內(nèi)料液量維持恒定，微生物在近似恒定狀態(tài)恒定的基質(zhì)濃度、恒定的產(chǎn)物定狀態(tài)恒定的基質(zhì)濃度、恒定的產(chǎn)物濃度、恒定的濃度、恒定的pHpH、恒定菌體濃度、恒定、恒定菌體濃度、恒定的比生長速率下生長的發(fā)酵方式。的比生長速率下生長的發(fā)酵方式。n優(yōu)點：優(yōu)點：n能維持低基質(zhì)濃度；能維持低基質(zhì)濃度；n可以提高設(shè)備利用率和單位時間的產(chǎn)量；可以提高設(shè)備利用率和單位時間的產(chǎn)量；n便于自動控制。便于自動控制。n缺陷：缺陷：n菌種發(fā)生變異的可能性較大；菌種發(fā)生變異的可能性較大；n要求嚴(yán)格的無菌條件。要求嚴(yán)格的無菌條件。微生物發(fā)酵要取得理想的效果，即取得高產(chǎn)并保證產(chǎn)品微生物發(fā)酵要取得理想

12、的效果，即取得高產(chǎn)并保證產(chǎn)品的質(zhì)量，就必須對發(fā)酵過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制。的質(zhì)量，就必須對發(fā)酵過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制。發(fā)酵控制的先決條件是了解發(fā)酵進(jìn)行的情況，進(jìn)而根據(jù)發(fā)酵控制的先決條件是了解發(fā)酵進(jìn)行的情況，進(jìn)而根據(jù)這些情況做出調(diào)整，使發(fā)酵過程有利于目的產(chǎn)物的積累這些情況做出調(diào)整，使發(fā)酵過程有利于目的產(chǎn)物的積累和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵進(jìn)行的情況不能通過肉眼直接觀察到，但發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵進(jìn)行的情況不能通過肉眼直接觀察到，但卻能夠通過取樣分析獲得有關(guān)發(fā)酵進(jìn)行情況的大量信息。卻能夠通過取樣分析獲得有關(guān)發(fā)酵進(jìn)行情況的大量信息。在分析這些信息的基礎(chǔ)上，人們也就能夠?qū)Πl(fā)酵進(jìn)行的在分析這些信息的基礎(chǔ)

13、上，人們也就能夠?qū)Πl(fā)酵進(jìn)行的情況有清楚的了解，進(jìn)而更好地控制發(fā)酵過程。情況有清楚的了解，進(jìn)而更好地控制發(fā)酵過程。通過取樣分析獲得的有關(guān)發(fā)酵的信息也稱為參數(shù)，與微通過取樣分析獲得的有關(guān)發(fā)酵的信息也稱為參數(shù)，與微生物發(fā)酵有關(guān)的參數(shù)，可分為物理、化學(xué)和生物三類。生物發(fā)酵有關(guān)的參數(shù)，可分為物理、化學(xué)和生物三類。一、物理參數(shù)一、物理參數(shù)1. 溫度（溫度（）：指整個發(fā)酵過程或不同階段中所維持的溫度。）：指整個發(fā)酵過程或不同階段中所維持的溫度。2. 壓力壓力Pa)： 這是發(fā)酵過程中發(fā)酵罐維持的壓力。罐內(nèi)維持正壓可以防這是發(fā)酵過程中發(fā)酵罐維持的壓力。罐內(nèi)維持正壓可以防止外界空氣中的雜菌侵入，以保證純種的培養(yǎng)。

14、同時罐壓的高低還與止外界空氣中的雜菌侵入，以保證純種的培養(yǎng)。同時罐壓的高低還與氧和氧和CO2在培養(yǎng)液中的溶解度有關(guān)，間接影響菌體的代謝。罐壓一般在培養(yǎng)液中的溶解度有關(guān)，間接影響菌體的代謝。罐壓一般維持在表壓維持在表壓0.020.05MPa (0.20.5大氣壓大氣壓)。3. 攪拌轉(zhuǎn)速攪拌轉(zhuǎn)速r/min）：指攪拌器在發(fā)酵過程中的轉(zhuǎn)動速度，通常以每分）：指攪拌器在發(fā)酵過程中的轉(zhuǎn)動速度，通常以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)來表示。它的大小與氧在發(fā)酵液中的傳遞速率和發(fā)酵液的均鐘的轉(zhuǎn)數(shù)來表示。它的大小與氧在發(fā)酵液中的傳遞速率和發(fā)酵液的均勻性有關(guān)。勻性有關(guān)。4. 攪拌功率攪拌功率kW）：是指攪拌器攪拌時所消耗的功率，常指每

15、立方米發(fā)）：是指攪拌器攪拌時所消耗的功率，常指每立方米發(fā)酵液所消耗的功率酵液所消耗的功率kW/m3）。它的大小與液相體積氧傳遞系數(shù)）。它的大小與液相體積氧傳遞系數(shù)KLa有關(guān)。有關(guān)。5. 空氣流量空氣流量V/V.min）：指每分鐘內(nèi)每單位體積發(fā)酵液通入空氣的體積，）：指每分鐘內(nèi)每單位體積發(fā)酵液通入空氣的體積，它是需氧發(fā)酵中重要的控制參數(shù)之一。它的大小與氧的傳遞和其他控它是需氧發(fā)酵中重要的控制參數(shù)之一。它的大小與氧的傳遞和其他控制參數(shù)有關(guān)。一般控制在制參數(shù)有關(guān)。一般控制在0. 51.5 V/V.min范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。6. 黏度黏度Pa . s）：）： 粘度大小可以作為細(xì)胞生長或細(xì)胞形態(tài)的一項標(biāo)志，

16、粘度大小可以作為細(xì)胞生長或細(xì)胞形態(tài)的一項標(biāo)志，也能反映發(fā)酵罐中菌絲分裂過程的情況。通常用表觀粘度表示。它的也能反映發(fā)酵罐中菌絲分裂過程的情況。通常用表觀粘度表示。它的大小可影響氧傳遞的阻力，也可反映相對菌體濃度。大小可影響氧傳遞的阻力，也可反映相對菌體濃度。二、化學(xué)參數(shù)二、化學(xué)參數(shù)1pH酸堿度）酸堿度） 發(fā)酵液的發(fā)酵液的pH值是發(fā)酵過程中各種產(chǎn)酸和產(chǎn)堿的生化值是發(fā)酵過程中各種產(chǎn)酸和產(chǎn)堿的生化反應(yīng)的綜合結(jié)果。它是發(fā)酵工藝控制的重要參數(shù)之一。反應(yīng)的綜合結(jié)果。它是發(fā)酵工藝控制的重要參數(shù)之一。它的高低與菌體生長和產(chǎn)物合成有著重要的關(guān)系。它的高低與菌體生長和產(chǎn)物合成有著重要的關(guān)系。2基質(zhì)濃度基質(zhì)濃度g或

17、或mg % ) 是指發(fā)酵液中糖、氮、磷等重要營養(yǎng)物質(zhì)的濃度。它是指發(fā)酵液中糖、氮、磷等重要營養(yǎng)物質(zhì)的濃度。它們的變化對產(chǎn)生菌的生長和產(chǎn)物的合成有著重要的影響，們的變化對產(chǎn)生菌的生長和產(chǎn)物的合成有著重要的影響，也是提高代謝產(chǎn)物產(chǎn)量的重要控制手段。因此，在發(fā)酵也是提高代謝產(chǎn)物產(chǎn)量的重要控制手段。因此，在發(fā)酵過程中，必須定時測定糖還原糖和總糖）、氮氨基過程中，必須定時測定糖還原糖和總糖）、氮氨基氮或胺氮等基質(zhì)的濃度。氮或胺氮等基質(zhì)的濃度。3. 溶解氧濃度溶解氧濃度(mmol/ L, mg/ L,飽和度飽和度) 溶解氧是需氧菌發(fā)酵的必備條件。氧是微生物體內(nèi)的溶解氧是需氧菌發(fā)酵的必備條件。氧是微生物體內(nèi)

18、的一系列的經(jīng)細(xì)胞色素氧化酶催化產(chǎn)能反應(yīng)的最終電子受一系列的經(jīng)細(xì)胞色素氧化酶催化產(chǎn)能反應(yīng)的最終電子受體，也是合成某些代謝產(chǎn)物的基質(zhì)。利用溶氧濃度的變體，也是合成某些代謝產(chǎn)物的基質(zhì)。利用溶氧濃度的變化，可了解產(chǎn)生菌對氧利用的規(guī)津，反映發(fā)酵的異常情化，可了解產(chǎn)生菌對氧利用的規(guī)津，反映發(fā)酵的異常情況，也可作為發(fā)酵中間控制的參數(shù)及設(shè)備供氧能力的指況，也可作為發(fā)酵中間控制的參數(shù)及設(shè)備供氧能力的指標(biāo)。標(biāo)。4氧化還原電位氧化還原電位mV) 培養(yǎng)基的氧化還原電位是影響微生物生長及其生化活培養(yǎng)基的氧化還原電位是影響微生物生長及其生化活性的因素之一。對各種微生物而言，培養(yǎng)基最適宜和所性的因素之一。對各種微生物而言，

19、培養(yǎng)基最適宜和所允許的最大電位值，應(yīng)與微生物本身的種類和生理狀態(tài)允許的最大電位值，應(yīng)與微生物本身的種類和生理狀態(tài)有關(guān)。有關(guān)。5產(chǎn)物的濃度產(chǎn)物的濃度g/ml） 這是發(fā)酵產(chǎn)物產(chǎn)量高低或生物合成代謝正常與否的重這是發(fā)酵產(chǎn)物產(chǎn)量高低或生物合成代謝正常與否的重要參數(shù)，也是決定發(fā)酵周期長短的根據(jù)。要參數(shù)，也是決定發(fā)酵周期長短的根據(jù)。6. 廢氣中氧的含量（）廢氣中氧的含量（） 廢氣中氧的含量與產(chǎn)生菌的攝氧率有關(guān)。從廢氣中廢氣中氧的含量與產(chǎn)生菌的攝氧率有關(guān)。從廢氣中氧和氧和CO2的含量可以算出產(chǎn)生菌的攝氧率、呼吸商和發(fā)的含量可以算出產(chǎn)生菌的攝氧率、呼吸商和發(fā)酵罐的供氧能力。酵罐的供氧能力。7. 廢氣中廢氣中C

20、O2的含量（）的含量（） 廢氣中的廢氣中的CO2是由產(chǎn)生菌在呼吸過程中放出的，測定是由產(chǎn)生菌在呼吸過程中放出的，測定它可以算出產(chǎn)生菌的呼吸商，從而了解產(chǎn)生菌的呼吸代它可以算出產(chǎn)生菌的呼吸商，從而了解產(chǎn)生菌的呼吸代謝規(guī)律。謝規(guī)律。三、生物參數(shù)三、生物參數(shù)l. 菌體濃度菌體濃度 菌體濃度是控制微生物發(fā)酵過程的重要參數(shù)菌體濃度是控制微生物發(fā)酵過程的重要參數(shù)之一，特別是對抗生素等次級代謝產(chǎn)物的發(fā)酵控之一，特別是對抗生素等次級代謝產(chǎn)物的發(fā)酵控制。菌體量的大小和變化速度對菌體合成產(chǎn)物的制。菌體量的大小和變化速度對菌體合成產(chǎn)物的生化反應(yīng)都有重要的影啊，因此測定菌體濃度具生化反應(yīng)都有重要的影啊，因此測定菌體濃

21、度具有重要意義。有重要意義。2. 菌絲形態(tài)菌絲形態(tài) 在放線菌和真菌這樣的絲狀菌的發(fā)醉過程中，在放線菌和真菌這樣的絲狀菌的發(fā)醉過程中，菌絲形態(tài)的改變是生化代謝變化的反映。一般都菌絲形態(tài)的改變是生化代謝變化的反映。一般都以菌絲形態(tài)作為衡量種子質(zhì)量、區(qū)分發(fā)酵階段、以菌絲形態(tài)作為衡量種子質(zhì)量、區(qū)分發(fā)酵階段、控制發(fā)酵過程的代謝變化和決定發(fā)酵周期的依據(jù)控制發(fā)酵過程的代謝變化和決定發(fā)酵周期的依據(jù)之一。之一。參數(shù)名稱參數(shù)名稱測試方法測試方法參數(shù)名稱參數(shù)名稱測試方法測試方法溫度溫度傳感器傳感器粘度粘度粘度計粘度計壓力壓力壓力表壓力表裝量裝量傳感器傳感器空氣流量空氣流量傳感器傳感器濁度濁度傳感器傳感器攪拌轉(zhuǎn)速攪拌

22、轉(zhuǎn)速傳感器傳感器泡沫泡沫傳感器傳感器pH傳感器傳感器溶解氧溶解氧傳感器傳感器要求使用的傳感器能耐蒸汽滅菌；要求使用的傳感器能耐蒸汽滅菌；菌體濃度及某些基質(zhì)濃度至今仍無適合的傳感器可供使用。菌體濃度及某些基質(zhì)濃度至今仍無適合的傳感器可供使用。第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)酵工藝的控制發(fā)酵工藝的控制n菌體濃度菌體濃度n溫度溫度npHn溶解氧溶解氧n泡沫泡沫n補(bǔ)料補(bǔ)料一、菌體濃度對發(fā)酵的影響及控制一、菌體濃度對發(fā)酵的影響及控制n菌體細(xì)胞濃度簡稱菌濃，菌體細(xì)胞濃度簡稱菌濃， cell concentration ）是指單位體積培養(yǎng)液中）是指單位體積培養(yǎng)液中菌體的含量。菌體的含量。n菌濃的大小，在一定條件下，不僅反映

23、菌濃的大小，在一定條件下，不僅反映菌體細(xì)胞的多少，而且反映菌體細(xì)胞生菌體細(xì)胞的多少，而且反映菌體細(xì)胞生理特性不完全相同的各個分化階段。理特性不完全相同的各個分化階段。1 1、菌濃的大小與哪些因素有關(guān)？、菌濃的大小與哪些因素有關(guān)？n微生物的生長速度、微生物的種類和自微生物的生長速度、微生物的種類和自身的遺傳特性。身的遺傳特性。n典型的細(xì)菌、酵母、霉菌和原生動物的典型的細(xì)菌、酵母、霉菌和原生動物的倍增時間分別為倍增時間分別為45min、90min、3h和和6h左右。這說明各類微生物增殖速度的差左右。這說明各類微生物增殖速度的差異。異。n營養(yǎng)物質(zhì)和環(huán)境條件營養(yǎng)物質(zhì)和環(huán)境條件n營養(yǎng)物質(zhì)包括各種碳源和氮

24、源等成分。營養(yǎng)物質(zhì)包括各種碳源和氮源等成分。n環(huán)境條件：溫度、環(huán)境條件：溫度、pH、滲透壓和水的活、滲透壓和水的活度等因素。度等因素。 2 2、菌濃的大小對發(fā)酵產(chǎn)物的形成、菌濃的大小對發(fā)酵產(chǎn)物的形成有哪些重要的影響？有哪些重要的影響？n在適當(dāng)?shù)谋壬L速率下，發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)率與菌體濃度在適當(dāng)?shù)谋壬L速率下，發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)率與菌體濃度成正比關(guān)系，此時菌濃愈大，產(chǎn)物的產(chǎn)量也愈大。成正比關(guān)系，此時菌濃愈大，產(chǎn)物的產(chǎn)量也愈大。n如氨基酸、維生素這類初級代謝產(chǎn)物的發(fā)酵以及抗生如氨基酸、維生素這類初級代謝產(chǎn)物的發(fā)酵以及抗生素這類次級代謝產(chǎn)物的發(fā)酵都是如此。素這類次級代謝產(chǎn)物的發(fā)酵都是如此。n菌濃過高，則會產(chǎn)生其

25、他的影響：菌濃過高，則會產(chǎn)生其他的影響：n營養(yǎng)物質(zhì)消耗過快，培養(yǎng)液中的營養(yǎng)成分發(fā)生明顯的營養(yǎng)物質(zhì)消耗過快，培養(yǎng)液中的營養(yǎng)成分發(fā)生明顯的改變，有毒物質(zhì)的積累，就可能改變菌體的代謝途徑；改變，有毒物質(zhì)的積累，就可能改變菌體的代謝途徑；n影響培養(yǎng)液中溶解氧，隨著菌濃的增加，培養(yǎng)液的攝影響培養(yǎng)液中溶解氧，隨著菌濃的增加，培養(yǎng)液的攝氧率氧率OUR, Oxygen Uptake Rate按比例增加按比例增加OUR =Qo2X),表觀粘度也增加，流體性質(zhì)也發(fā)生表觀粘度也增加，流體性質(zhì)也發(fā)生改變，使氧的傳遞速率改變，使氧的傳遞速率OTR, Oxygen Transfer Rate)成對數(shù)地減少，溶解氧減少。成

26、對數(shù)地減少，溶解氧減少。3 3、菌濃的大小可采用哪些不同的方法來控、菌濃的大小可采用哪些不同的方法來控制？制？迅速利用的碳源迅速利用的碳源緩慢利用的碳源緩慢利用的碳源l葡萄糖、蔗糖等葡萄糖、蔗糖等l迅速參與代謝、合成菌體和產(chǎn)生能量，并產(chǎn)生分迅速參與代謝、合成菌體和產(chǎn)生能量，并產(chǎn)生分解產(chǎn)物，有利于菌體生長，但有的分解代謝產(chǎn)物對解產(chǎn)物，有利于菌體生長，但有的分解代謝產(chǎn)物對產(chǎn)物的合成可能產(chǎn)生阻遏作用；產(chǎn)物的合成可能產(chǎn)生阻遏作用；l多數(shù)為聚合物，淀粉等多數(shù)為聚合物，淀粉等l為菌體緩慢利用，有利于延長代謝產(chǎn)物的合成，特別有利于為菌體緩慢利用，有利于延長代謝產(chǎn)物的合成，特別有利于延長抗生素的分泌期，也有許

27、多微生物藥物的發(fā)酵所采用。延長抗生素的分泌期，也有許多微生物藥物的發(fā)酵所采用。碳源碳源迅速利用的氮源迅速利用的氮源緩慢利用的氮源緩慢利用的氮源u氨基或銨態(tài)氮的氨基酸或硫酸銨等）、玉米漿氨基或銨態(tài)氮的氨基酸或硫酸銨等）、玉米漿u容易被菌體利用，促進(jìn)菌體生長，但對某些代謝產(chǎn)物的容易被菌體利用，促進(jìn)菌體生長，但對某些代謝產(chǎn)物的合成特別是某些抗生素的合成產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，影響產(chǎn)量。合成特別是某些抗生素的合成產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，影響產(chǎn)量。延長代謝產(chǎn)物的分泌期、提高產(chǎn)物的產(chǎn)量；但一次投入也容易促進(jìn)菌體生長延長代謝產(chǎn)物的分泌期、提高產(chǎn)物的產(chǎn)量；但一次投入也容易促進(jìn)菌體生長和養(yǎng)分過早耗盡，以致菌體過早衰老而自溶，縮短產(chǎn)

28、物的分泌期。和養(yǎng)分過早耗盡，以致菌體過早衰老而自溶，縮短產(chǎn)物的分泌期。發(fā)酵培養(yǎng)基一般選用含有快速和慢速利用的混合氮源，發(fā)酵培養(yǎng)基一般選用含有快速和慢速利用的混合氮源，還要在發(fā)酵過程中補(bǔ)加氮源來控制濃度。還要在發(fā)酵過程中補(bǔ)加氮源來控制濃度。磷是微生物菌體生長繁殖所必需的成分，也是合成代謝產(chǎn)物所必需的。磷是微生物菌體生長繁殖所必需的成分，也是合成代謝產(chǎn)物所必需的。微生物生長良好所允許的磷酸鹽濃度為微生物生長良好所允許的磷酸鹽濃度為0.32300 mmol/L，次級代謝產(chǎn)物合成良好所允許的最高平均濃度僅為次級代謝產(chǎn)物合成良好所允許的最高平均濃度僅為1.0 mmol/L.磷酸鹽濃度的控制，一般是在基礎(chǔ)

29、培養(yǎng)基中采用適當(dāng)?shù)臐舛?。磷酸鹽濃度的控制，一般是在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中采用適當(dāng)?shù)臐舛?。二、溫度對發(fā)酵的影響及其控制二、溫度對發(fā)酵的影響及其控制n微生物發(fā)酵所用的菌體絕大多數(shù)是中溫微生物發(fā)酵所用的菌體絕大多數(shù)是中溫菌，如霉菌、放線菌和一般細(xì)菌。它們菌，如霉菌、放線菌和一般細(xì)菌。它們的最適生長溫度一般在的最適生長溫度一般在20204040。n影響各種酶的反應(yīng)速率和蛋白質(zhì)性質(zhì)影響各種酶的反應(yīng)速率和蛋白質(zhì)性質(zhì)n影響發(fā)酵液的物理性質(zhì)影響發(fā)酵液的物理性質(zhì)n影響生物合成的方向。影響生物合成的方向。n例如，四環(huán)素發(fā)酵中金色鏈霉菌同時能例如，四環(huán)素發(fā)酵中金色鏈霉菌同時能產(chǎn)生金霉素。在低于產(chǎn)生金霉素。在低于30溫度下，該

30、菌溫度下，該菌種合成金霉素能力較強(qiáng)。當(dāng)溫度提高，種合成金霉素能力較強(qiáng)。當(dāng)溫度提高，合成四環(huán)素的比例也提高。在溫度達(dá)合成四環(huán)素的比例也提高。在溫度達(dá)35則只產(chǎn)生四環(huán)素而金霉素合成幾乎則只產(chǎn)生四環(huán)素而金霉素合成幾乎停止。停止。產(chǎn)熱因素：生物熱產(chǎn)熱因素：生物熱Q生物）、攪拌熱生物）、攪拌熱Q攪拌）攪拌）散熱因素：蒸發(fā)熱散熱因素：蒸發(fā)熱Q蒸發(fā)）、輻射熱蒸發(fā)）、輻射熱Q輻射輻射發(fā)酵熱發(fā)酵熱Q Q發(fā)酵是發(fā)酵熱就是發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量發(fā)酵是發(fā)酵熱就是發(fā)酵過程中釋放出來的凈熱量1 1、影響發(fā)酵溫度變化的因素、影響發(fā)酵溫度變化的因素2 2、溫度的控制、溫度的控制高冷卻能力，以保證在正常溫度下進(jìn)行發(fā)酵。高冷

31、卻能力，以保證在正常溫度下進(jìn)行發(fā)酵。三、三、pHpH值對發(fā)酵的影響及其控制值對發(fā)酵的影響及其控制n在發(fā)酵工藝中，為了達(dá)到高生長速率和在發(fā)酵工藝中，為了達(dá)到高生長速率和最佳產(chǎn)物形成，必須使最佳產(chǎn)物形成，必須使pH在很窄的范在很窄的范圍內(nèi)保持恒定。圍內(nèi)保持恒定。1 1、pHpH對發(fā)酵的影響對發(fā)酵的影響n影響酶的活性，當(dāng)影響酶的活性，當(dāng)pHpH值抑制菌體中某些酶的值抑制菌體中某些酶的活性時，會阻礙菌體的新陳代謝；活性時，會阻礙菌體的新陳代謝；n影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的狀態(tài)，改變細(xì)影響微生物細(xì)胞膜所帶電荷的狀態(tài)，改變細(xì)胞膜的通透性，影響微生物對營養(yǎng)物的吸收胞膜的通透性，影響微生物對營養(yǎng)物的吸收和代謝

32、產(chǎn)物的排泄；和代謝產(chǎn)物的排泄；n影響培養(yǎng)基中某些組分的解離，進(jìn)而微生物影響培養(yǎng)基中某些組分的解離，進(jìn)而微生物對這些成分的吸收；對這些成分的吸收；npHpH值不同，往往引起菌體代謝過程的不同，值不同，往往引起菌體代謝過程的不同，使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變。使代謝產(chǎn)物的質(zhì)量和比例發(fā)生改變。n在發(fā)酵過程中，在發(fā)酵過程中，pHpH值的變化決定于所用的菌值的變化決定于所用的菌種、培養(yǎng)基的成分和培養(yǎng)條件。種、培養(yǎng)基的成分和培養(yǎng)條件。npHpH值的變化發(fā)生在菌體生長階段、產(chǎn)物生成值的變化發(fā)生在菌體生長階段、產(chǎn)物生成階段、細(xì)胞自溶階段。階段、細(xì)胞自溶階段。n引起引起pHpH下降的因素：碳源過量、消泡油添加

33、下降的因素：碳源過量、消泡油添加過量、生理酸性物質(zhì)的存在過量、生理酸性物質(zhì)的存在n引起引起pHpH上升的因素：氮源過多、生理堿性物上升的因素：氮源過多、生理堿性物質(zhì)的存在、中間補(bǔ)料，堿性物質(zhì)添加過多質(zhì)的存在、中間補(bǔ)料，堿性物質(zhì)添加過多2 2、發(fā)酵、發(fā)酵pHpH值的確定值的確定n準(zhǔn)繩：有利于菌體生長和產(chǎn)物的合成。準(zhǔn)繩：有利于菌體生長和產(chǎn)物的合成。微生物發(fā)酵的最適微生物發(fā)酵的最適pHpH值范圍一般是在值范圍一般是在5 58 8之間，根據(jù)實驗結(jié)果確定。之間，根據(jù)實驗結(jié)果確定。n最適最適pHpH與菌株，培養(yǎng)基組成，發(fā)酵工藝與菌株，培養(yǎng)基組成，發(fā)酵工藝有關(guān)。應(yīng)按發(fā)酵過程的不同階段分別控有關(guān)。應(yīng)按發(fā)酵過程

34、的不同階段分別控制不同的制不同的pHpH范圍。范圍。n調(diào)節(jié)基礎(chǔ)培養(yǎng)基的配方調(diào)節(jié)基礎(chǔ)培養(yǎng)基的配方n調(diào)節(jié)碳氮比調(diào)節(jié)碳氮比C/N）n添加緩沖劑添加緩沖劑n補(bǔ)料控制補(bǔ)料控制n直接加酸加堿直接加酸加堿n補(bǔ)加碳源或氮源補(bǔ)加碳源或氮源n補(bǔ)充生理酸性物質(zhì)補(bǔ)充生理酸性物質(zhì)(NH4)2SO4或堿性物質(zhì)或堿性物質(zhì)【壓縮氨氣或工業(yè)用氨水濃度【壓縮氨氣或工業(yè)用氨水濃度20左右）】左右）】青霉素發(fā)酵的補(bǔ)料工藝，青霉素發(fā)酵的補(bǔ)料工藝，圖中實線是用酸、堿來圖中實線是用酸、堿來控制控制pH的，虛線是以控的，虛線是以控制加糖速率來控制制加糖速率來控制pH的。的。兩者的加糖量是相等的。兩者的加糖量是相等的。這說明以這說明以pH作為

35、補(bǔ)糖的作為補(bǔ)糖的依據(jù)，采用控制加糖率依據(jù)，采用控制加糖率來控制來控制pH，正好滿足菌，正好滿足菌體合成代謝的要求，使體合成代謝的要求，使產(chǎn)量提高產(chǎn)量提高25%。n在發(fā)酵過程中，影響耗在發(fā)酵過程中，影響耗氧的因素有以下幾方面：氧的因素有以下幾方面：n（1培養(yǎng)基的成分和濃培養(yǎng)基的成分和濃度度n（2菌齡菌齡n（3發(fā)酵條件發(fā)酵條件生長于不同基質(zhì)上的生長于不同基質(zhì)上的不同微生物的需氧要求不同微生物的需氧要求基質(zhì)基質(zhì)微生物微生物g氧氧/g干干菌體菌體葡萄糖葡萄糖大腸桿菌大腸桿菌0.4甲醇甲醇假單胞菌假單胞菌1.2辛烷辛烷假單胞菌假單胞菌1.7在供氧方面，主要是設(shè)法提高氧傳遞的推動力和在供氧方面，主要是設(shè)法

36、提高氧傳遞的推動力和液相體積氧傳遞系數(shù)。液相體積氧傳遞系數(shù)。n調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速或通氣速率來控制供氧；調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速或通氣速率來控制供氧；n控制補(bǔ)料速度來控制基質(zhì)的濃度，從而達(dá)到控制補(bǔ)料速度來控制基質(zhì)的濃度，從而達(dá)到最適的菌體濃度，保證產(chǎn)物的比生長速率維最適的菌體濃度，保證產(chǎn)物的比生長速率維持在最大值，又不會使需氧大于供氧。持在最大值，又不會使需氧大于供氧。n采用調(diào)節(jié)溫度降低培養(yǎng)溫度可提高溶氧濃采用調(diào)節(jié)溫度降低培養(yǎng)溫度可提高溶氧濃度）、液化培養(yǎng)基、中間補(bǔ)水、添加表面活度）、液化培養(yǎng)基、中間補(bǔ)水、添加表面活性劑等工藝措施，來改善溶氧水平。性劑等工藝措施，來改善溶氧水平。五、泡沫對發(fā)酵的影響及其控制五、泡

37、沫對發(fā)酵的影響及其控制n泡沫是氣體被分散在少量液體中泡沫是氣體被分散在少量液體中的膠體體系。泡沫間被一層液膜的膠體體系。泡沫間被一層液膜隔開而彼此不相連通。發(fā)酵過程隔開而彼此不相連通。發(fā)酵過程中所遇到的泡沫，其分散相是無中所遇到的泡沫，其分散相是無菌空氣和代謝氣體，連續(xù)相是發(fā)菌空氣和代謝氣體，連續(xù)相是發(fā)酵液。酵液。1 1、泡沫的形成、泡沫的形成n由外界引進(jìn)的氣流被機(jī)械地分散形成通風(fēng)、由外界引進(jìn)的氣流被機(jī)械地分散形成通風(fēng)、攪拌）；攪拌）；n發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體聚結(jié)生成發(fā)泡性物發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體聚結(jié)生成發(fā)泡性物質(zhì)）。質(zhì)）。n蛋白質(zhì)原料如蛋白胨、玉米漿、黃豆粉、酵蛋白質(zhì)原料如蛋白胨、玉米漿、黃豆粉

38、、酵母粉等母粉等n糊精含量多糊精含量多n當(dāng)發(fā)酵感染雜菌和噬菌體時，泡沫異常多。當(dāng)發(fā)酵感染雜菌和噬菌體時，泡沫異常多。2 2、起泡帶來的不利因素：、起泡帶來的不利因素：n發(fā)酵罐的裝料系數(shù)減少、氧傳遞系統(tǒng)減小，發(fā)酵罐的裝料系數(shù)減少、氧傳遞系統(tǒng)減小，降低發(fā)酵設(shè)備的利用率降低發(fā)酵設(shè)備的利用率n造成大量逃液，增加了染菌的機(jī)會造成大量逃液，增加了染菌的機(jī)會n導(dǎo)致產(chǎn)物的損失導(dǎo)致產(chǎn)物的損失n消泡劑會給后提取工序帶來困難消泡劑會給后提取工序帶來困難n嚴(yán)重時通氣攪拌無法進(jìn)行，菌體呼吸受到阻嚴(yán)重時通氣攪拌無法進(jìn)行，菌體呼吸受到阻礙，導(dǎo)致代謝異?；蚓w自溶。礙，導(dǎo)致代謝異?；蚓w自溶。3 3、泡沫的消除、泡沫的消除n

39、調(diào)整培養(yǎng)基中的成分如少加或緩加易起泡調(diào)整培養(yǎng)基中的成分如少加或緩加易起泡的原料或改變某些物理化學(xué)參數(shù)如的原料或改變某些物理化學(xué)參數(shù)如pHpH值、值、溫度、通氣和攪拌或者改變發(fā)酵工藝如溫度、通氣和攪拌或者改變發(fā)酵工藝如采用分次投料來控制，以減少泡沫形成的采用分次投料來控制，以減少泡沫形成的機(jī)會。機(jī)會。n采用機(jī)械消泡或消泡劑來消除已形成的泡沫。采用機(jī)械消泡或消泡劑來消除已形成的泡沫。n采用菌種選育的方法，篩選不產(chǎn)生流態(tài)泡沫采用菌種選育的方法，篩選不產(chǎn)生流態(tài)泡沫的菌種，來消除起泡的內(nèi)在因素。的菌種，來消除起泡的內(nèi)在因素。（1） 機(jī)械消泡機(jī)械消泡罐內(nèi)消泡罐內(nèi)消泡靠罐內(nèi)消泡槳轉(zhuǎn)動打碎泡沫?？抗迌?nèi)消泡槳轉(zhuǎn)

40、動打碎泡沫。罐外消泡罐外消泡將泡沫引出罐外，通過噴嘴的加速作用或離心力來消除泡沫。將泡沫引出罐外，通過噴嘴的加速作用或離心力來消除泡沫。（2） 消泡劑消泡消泡劑消泡A.消泡劑的作用：消泡劑的作用：降低泡沫液膜的機(jī)械強(qiáng)度；降低泡沫液膜的機(jī)械強(qiáng)度；降低液膜的表面黏度；降低液膜的表面黏度；兼有兩者的作用，達(dá)到破裂泡沫的目的。兼有兩者的作用，達(dá)到破裂泡沫的目的。B.作為生物工業(yè)理想的消泡劑，應(yīng)具備下列條件：作為生物工業(yè)理想的消泡劑，應(yīng)具備下列條件：應(yīng)該在氣液界面上具有足夠大的鋪展系數(shù)，才能迅速發(fā)揮應(yīng)該在氣液界面上具有足夠大的鋪展系數(shù)，才能迅速發(fā)揮消泡作用，這就要求消泡劑有一定的親水性；消泡作用，這就要

41、求消泡劑有一定的親水性；應(yīng)該在低濃度時具有消泡活性；應(yīng)該在低濃度時具有消泡活性；應(yīng)該具有持久的消泡或抑泡性能，以防止形成新的泡沫；應(yīng)該具有持久的消泡或抑泡性能，以防止形成新的泡沫；應(yīng)該對微生物、人類和動物無毒性；應(yīng)該對微生物、人類和動物無毒性；應(yīng)該對產(chǎn)物的提取不產(chǎn)生影響；應(yīng)該對產(chǎn)物的提取不產(chǎn)生影響；不會在使用、運(yùn)輸中引起任何危害；不會在使用、運(yùn)輸中引起任何危害；來源方便，成本低；來源方便，成本低；應(yīng)該對氧傳遞不產(chǎn)生影響；應(yīng)該對氧傳遞不產(chǎn)生影響；能耐高溫滅菌。能耐高溫滅菌。C.常用的消泡劑有常用的消泡劑有4大類：大類：天然油脂類天然油脂類高級醇類：十八醇，聚二醇高級醇類：十八醇，聚二醇聚醚類聚醚

42、類硅酮類：聚二甲基硅氧烷及其衍生物。硅酮類：聚二甲基硅氧烷及其衍生物。以天然油脂類和聚醚類在生物發(fā)酵中最為常用。以天然油脂類和聚醚類在生物發(fā)酵中最為常用。豆油、玉米油、棉籽油、菜籽油和豬油等。豆油、玉米油、棉籽油、菜籽油和豬油等。油不僅用作消泡劑，還可作為碳源和發(fā)酵控制的手段。油不僅用作消泡劑，還可作為碳源和發(fā)酵控制的手段。在發(fā)酵中，要控制油的質(zhì)量、新鮮程度，并要進(jìn)行發(fā)酵試驗檢驗。在發(fā)酵中，要控制油的質(zhì)量、新鮮程度，并要進(jìn)行發(fā)酵試驗檢驗。聚氧丙稀甘油聚氧丙稀甘油GP型）型）氧化丙稀和甘油聚合；親水性差，在發(fā)泡介質(zhì)氧化丙稀和甘油聚合；親水性差，在發(fā)泡介質(zhì)中的溶解度小，所以用于稀薄發(fā)酵液中要比用于

43、粘稠發(fā)酵液中的效果好；抑中的溶解度小，所以用于稀薄發(fā)酵液中要比用于粘稠發(fā)酵液中的效果好；抑泡性能比消泡性能好，適宜用于基礎(chǔ)培養(yǎng)基中，以抑制泡沫的產(chǎn)生。泡性能比消泡性能好，適宜用于基礎(chǔ)培養(yǎng)基中，以抑制泡沫的產(chǎn)生。聚氧乙烯氧丙稀甘油聚氧乙烯氧丙稀甘油GPE型，泡敵）型，泡敵）氧化丙稀、環(huán)氧乙烷與甘油聚合；氧化丙稀、環(huán)氧乙烷與甘油聚合；親水性好，在發(fā)泡介質(zhì)中易鋪展，消泡能力強(qiáng)，作用快，溶解度大，消泡活親水性好，在發(fā)泡介質(zhì)中易鋪展，消泡能力強(qiáng)，作用快，溶解度大，消泡活性維持時間短，用于粘稠發(fā)酵液的效果比用于稀薄的好。性維持時間短，用于粘稠發(fā)酵液的效果比用于稀薄的好。D.應(yīng)用消泡劑時的增效方法：應(yīng)用消泡

44、劑時的增效方法：加載體增效，即用惰性載體如礦物油、植物油等使消泡加載體增效，即用惰性載體如礦物油、植物油等使消泡劑溶解分散，達(dá)到增效的目的；劑溶解分散，達(dá)到增效的目的；消泡劑并用增效，取各種消泡劑的優(yōu)點進(jìn)行互補(bǔ)，達(dá)到增效；消泡劑并用增效，取各種消泡劑的優(yōu)點進(jìn)行互補(bǔ)，達(dá)到增效；乳化消泡劑增效，用乳化劑或分散劑將消泡劑制成乳劑，乳化消泡劑增效，用乳化劑或分散劑將消泡劑制成乳劑，以提高分散能力，增強(qiáng)消泡效力，一般只適用于親水性以提高分散能力，增強(qiáng)消泡效力，一般只適用于親水性差的消泡劑。差的消泡劑。GP和和GPE 1:1混合使用于土霉素發(fā)酵，結(jié)果比單獨(dú)使用混合使用于土霉素發(fā)酵，結(jié)果比單獨(dú)使用GP的效力

45、提高的效力提高2倍。倍。用吐溫用吐溫-80制成的乳劑，用于慶大霉素發(fā)酵，效力提高制成的乳劑，用于慶大霉素發(fā)酵，效力提高12倍。倍。在生產(chǎn)過程中，消泡的效果除了與消泡劑的種類、性質(zhì)、在生產(chǎn)過程中，消泡的效果除了與消泡劑的種類、性質(zhì)、分子量大小、消泡劑親油親水基團(tuán)等密切香港外，還與消分子量大小、消泡劑親油親水基團(tuán)等密切香港外，還與消泡劑使用時加入方法、使用濃度、溫度等有很大關(guān)系，應(yīng)泡劑使用時加入方法、使用濃度、溫度等有很大關(guān)系，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實際加以注意和解決。結(jié)合生產(chǎn)實際加以注意和解決。第四節(jié)第四節(jié) 發(fā)酵終點的判斷發(fā)酵終點的判斷要確定一個合理的放罐時間，需要考慮下列幾個因要確定一個合理的放罐時間，需

46、要考慮下列幾個因素：素：一、經(jīng)濟(jì)因素一、經(jīng)濟(jì)因素以最低的成本來獲得最大生產(chǎn)能力的時間為最適發(fā)以最低的成本來獲得最大生產(chǎn)能力的時間為最適發(fā)酵時間。酵時間。二、產(chǎn)品質(zhì)量因素二、產(chǎn)品質(zhì)量因素三、特殊因素三、特殊因素在正常情況下，可根據(jù)作業(yè)計劃，按時放罐；在正常情況下，可根據(jù)作業(yè)計劃，按時放罐；在異常情況下，如染菌、代謝異常糖耗緩慢等），在異常情況下，如染菌、代謝異常糖耗緩慢等），就應(yīng)根據(jù)不同情況，進(jìn)行適當(dāng)處理，以免倒罐。就應(yīng)根據(jù)不同情況，進(jìn)行適當(dāng)處理，以免倒罐。為了能夠得到盡量多的產(chǎn)物，應(yīng)該及時采取措施為了能夠得到盡量多的產(chǎn)物，應(yīng)該及時采取措施如改變溫度或補(bǔ)充營養(yǎng)等），并適當(dāng)提前或拖如改變溫度或補(bǔ)充

47、營養(yǎng)等），并適當(dāng)提前或拖后放罐時間。后放罐時間。第五節(jié)第五節(jié) 異常發(fā)酵及處理異常發(fā)酵及處理v染菌染菌v非染菌非染菌一、染菌一、染菌（一染菌的途徑分析（一染菌的途徑分析設(shè)備滲漏設(shè)備滲漏空氣染菌空氣染菌種子帶菌種子帶菌滅菌不徹底滅菌不徹底技術(shù)管理不善技術(shù)管理不善上海第四制藥廠鏈霉素發(fā)酵染菌原因分析上海第四制藥廠鏈霉素發(fā)酵染菌原因分析染菌原因染菌原因百分率（）百分率（）外界帶入染菌（取樣、補(bǔ)料等）外界帶入染菌（取樣、補(bǔ)料等）8.20設(shè)備穿孔設(shè)備穿孔7.60空氣系統(tǒng)有菌空氣系統(tǒng)有菌26.00停電罐壓跌零停電罐壓跌零1.60接種（倒種）接種（倒種）11.00蒸汽壓力不夠或蒸汽量不足蒸汽壓力不夠或蒸汽量不

48、足0.60管理問題管理問題7.09操作違反規(guī)程操作違反規(guī)程1.60種子帶菌種子帶菌0.60原因不明原因不明35.00日本工業(yè)技術(shù)發(fā)酵研究所抗生素發(fā)酵日本工業(yè)技術(shù)發(fā)酵研究所抗生素發(fā)酵染菌原因分析染菌原因分析項目項目百分率（）百分率（）項目項目百分率（）百分率（）種子帶菌種子帶菌9.64接種管穿孔接種管穿孔0.39接種時罐壓跌零接種時罐壓跌零0.19閥門滲漏閥門滲漏1.45培養(yǎng)基滅菌不透培養(yǎng)基滅菌不透0.79軸封滲漏軸封滲漏2.09空氣系統(tǒng)有菌空氣系統(tǒng)有菌10.96罐蓋漏罐蓋漏1.54泡沫冒頂泡沫冒頂0.48其他設(shè)備泄漏其他設(shè)備泄漏10.13夾套穿孔夾套穿孔12.36操作問題操作問題10.15盤管穿孔盤管穿孔5.89原因不明原因不明24.91（二染菌的判斷（二染菌的判斷鏡檢鏡檢無菌試驗無菌試驗溶氧變化規(guī)律溶氧變化規(guī)律各個罐染同各個罐染同一種菌，一種菌，總過濾器、空氣主管、總過濾器、空氣主管、總空氣系統(tǒng)失效總空氣系統(tǒng)失效同一產(chǎn)品的同一產(chǎn)品的幾個罐染菌幾個罐染菌菌種帶菌菌種帶菌發(fā)酵前期發(fā)酵前期菌種帶菌菌種帶菌發(fā)酵后期發(fā)酵后期補(bǔ)料、補(bǔ)油補(bǔ)料、補(bǔ)油個別罐染菌個別罐染菌設(shè)備本身問題設(shè)備本身問題與種子同步與種子同步的染菌的染菌斜面問題斜面問題發(fā)酵中期發(fā)酵中期培養(yǎng)基，設(shè)備，操作培養(yǎng)基，設(shè)備，操作問題問題l芽胞桿菌污染，存在死角