發(fā)酵工程韋革宏楊祥第6章4節(jié)

第四節(jié)轉速流量及其他參數(shù)的檢測與控制實際發(fā)酵生產和研究中主要檢測的變量（1）PH（2）DO（3）溫度（4）轉速（5）殘?zhí)牵?）其他（1）流量（2）溫度（1）流量（2）溫度進罐罐中出罐實際發(fā)酵生產和研究中主要的檢查項目（1）微生物形態(tài)的檢查（2）無菌檢查（3）泡沫檢查一、流量的檢測與控制1、流量檢測的必要性任何化工生產檢測控制的基本參數(shù)。2、流量的檢測方法見下頁。流量測量裝置體積流量型質量流量型同心孔板壓差式流量計轉子流量計熱質量流量計受溫度壓力影響，有流體能量損失不受溫度壓力影響，無流體能量損失3、流量的控制閥門直接控制。電磁流量計二、轉速的檢測與控制1、轉速檢測的必要性2、轉速的檢測方法任何化工生產檢測控制的基本參數(shù)。見下頁。轉速測量裝置磁感應式測速發(fā)電機攪拌軸切片切割磁場產生電脈沖攪拌軸切片切割特定光線產生光脈沖，再轉變成電信號攪拌軸帶動的小型發(fā)電機，其輸出電壓與轉速間有良好的線性對應關系光感應式3、轉速的控制閥門直接控制。三、殘?zhí)堑臋z測與控制1、殘?zhí)菣z測的必要性發(fā)酵中最重要的營養(yǎng)源，發(fā)酵進程和終點的最重要指示參數(shù)。2、殘?zhí)堑臋z測方法斐林滴定法，參考《工業(yè)發(fā)酵分析》（化學工業(yè)出版社）。3、殘?zhí)堑目刂粕咭匝a料控制，參見專題1。降糖通過其他環(huán)節(jié)間接控制，參見專題3。四、其他參數(shù)的檢測與控制1、尾氣CO2分析的必要性表征菌體呼吸強度的重要參數(shù)。2、尾氣CO2分析方法主要使用紅外CO2

測定儀（IR）檢測。（一）尾氣CO2分析3、尾氣CO2控制主要通過它了解發(fā)酵狀況，不是控制的對象。參見教材P199（二）尾氣O2的檢測與控制1、尾氣O2檢測的必要性2、尾氣O2的檢測方法3、尾氣O2控制主要通過它了解發(fā)酵狀況，不是控制的對象。表征菌體呼吸強度的重要參數(shù)。主要使用氧磁分析儀檢測。尾氣分析的取樣系統(tǒng)（三）菌體濃度的檢測與控制1、菌體濃度檢測的必要性2、菌體濃度的檢測方法重要的生物學參數(shù)，很多間接參數(shù)計算的基礎。見下頁。3、菌體濃度的控制菌體濃度測量方法重量法體積法測干重或濕重，與菌體濃度建立線性關系測黏度、濁度細胞中某些物質含量，與菌體濃度建立線性關系測過濾濾餅的體積，或離心后測壓縮細胞體積，與菌體濃度建立線性關系比例法其他方法熒光法、電容法等參見教材P198通過其他環(huán)節(jié)間接控制，參見專題3。（四）發(fā)酵中間(終)產物的檢測與控制1、發(fā)酵中間(終)產物檢測的必要性2、發(fā)酵中間(終)產物的檢測方法發(fā)酵的特殊要求；發(fā)酵結果的衡量。見下頁。3、發(fā)酵中間(終)產物的控制主要通過它了解發(fā)酵狀況，一般不是直接控制的對象。發(fā)酵中間(終)產物的檢測方法高壓液相色譜（HPLC）生物傳感器氣象色譜－質譜聯(lián)用（GC-MS）其他方法參見教材P196參見《工業(yè)發(fā)酵分析》（化學工業(yè)出版社）示例圖片同心孔板壓差式流量計原理：由節(jié)流產生壓差，用壓差變送器進行檢測，再轉換成電信號顯示。使用：主要用于大型發(fā)酵生產的管道流量的測量。（Φ＞25mm）截流孔板導壓管檢壓計轉子流量計原理：作用在轉子上的沖力與流速呈正比，而平衡時沖力等于轉子重量。使用：主要用于小型發(fā)酵生產、中試或實驗室的管道流量的測量。（Φ＜25mm）熱質量流量計原理：流體流動引起熱量傳導和溫度的變化，再轉變成電信號。使用：范圍較廣，但結構復雜造價高熱質量流量計的溫度分布變化曲線電磁流量計原理：流體切割磁力線產生感應電動勢。使用：不可使用于非導電流體的測量，快速靈敏但結構復雜造價高。紅外CO2

測定儀（IR）原理：除了單原子氣體和具有對稱結構又無極性的雙原子氣體，幾乎所有氣體都在近紅外波段具有不同的紅外吸收譜。CO2在2.6~2.9μm和4.1~4.5μm有兩個吸收峰。IR也可以分析其他氣體。其分析部分結構簡圖見下頁。分類：按三個不同標準分成8類。a.分光（色散）或不分光（非色散）b.單光束或雙光束c.直讀式或補償式參見教材P199工業(yè)用直讀式雙光束不分光紅外氣體分析儀2燈絲1燈絲3同步電機4切光片5測量氣室6參比氣室7檢測室8檢測室9定片10動片11放大器12記錄儀IR對背景氣中的干擾組分的處理干擾組分：即背景氣中特征吸收波段與待測組分特征吸收波段互相重疊的部分。處理辦法：增加濾波氣室，見下頁。1測量氣室2濾波氣室3濾波參比氣室氧磁分析儀原理：氧是順磁性的，由于它的磁化率較大，在所有氣體中占有重要位置，大多數(shù)氣體具有抗磁性，而且有較小的磁化率。幾種氣體的相對磁性種類：a.順磁式氧分析儀參見教材P199b.磁風式氧分析儀濁度法測量菌體濃度流通式濁度計：使發(fā)酵液進入一流通式薄層比色杯，用500~600nm波長的光束測定其光密度（或稱吸光度O.D.值），然后再返回發(fā)酵罐中。優(yōu)點：在線檢測缺點：比色杯貼壁生長問題氣泡有影響無菌問題熒光法測量菌體濃度原理：熒光是某種化學物質在吸收某種波長的光之后,激發(fā)出另一種波長的光的特性。而細胞中具有這種特性的物質主要為NADH。優(yōu)點：簡便、靈敏、耐高溫。缺點：易受環(huán)境影響，不夠穩(wěn)定。氣象色譜－質譜聯(lián)用（GC-MS）氣象色譜結構原理1貯氣瓶2減壓閥3載氣凈化干燥管4針型閥5流量計6壓力表7進樣器8色譜柱9檢測器10記錄儀扇形質譜結構原理高壓液相色譜（HPLC）原理：高壓液相色譜又稱高效液相色譜或高速液相色譜，是一種流動相為液體的快速分離分析技術。0.50.50.250.250.250.1250.1250.250.250.250.1250.1250.50.250.125……0.250.250.18……0.125……0.180.18……0.15高壓：載液壓可達15~35MPa高速：分析時間一般小于1h高效：理論塔板數(shù)達幾萬到幾十萬個/米以上高靈敏度：達到納克級缺點：需要復雜的配套自動取樣系統(tǒng)。參見教