《发酵工程与设备 Fermentation Engineering and Equipment》课程教学资源（PPT课件）第六章 发酵动力学与发酵

第六章发酵动力学与发酵 过程控制 发酵动力学是研究生物反应过程的 速率及其影响因素,是生物反应工 程学的理论基础之一。 ■发酵过程动力学包括两个层次的动 力学

第六章 发酵动力学与发酵 过 程 控 制 ◼ 发酵动力学是研究生物反应过程的 速率及其影响因素，是生物反应工 程学的理论基础之一 。 ◼ 发酵过程动力学包括两个层次的动 力学

1、本征动力学(又称微观动力学) 在没有传递等工程因素影响时,生 物反应固有的速率。该速率除反应本 身的特性外,只与各反应组分的浓度 温度、催化剂及溶剂性质有关,而与 传递因素无关

1、本征动力学（又称微观动力学） 在没有传递等工程因素影响时，生 物反应固有的速率。该速率除反应本 身的特性外，只与各反应组分的浓度、 温度、催化剂及溶剂性质有关，而与 传递因素无关

2、反应器动力学(又称宏观动力学) 在一反应器内所观测得到的总反应 速率及其影响因素,这些影响因素包 括反应器的形式和结构、操作方式 物料的流动与混合、传质与传热等

2、反应器动力学 （又称宏观动力学） 在一反应器内所观测得到的总反应 速率及其影响因素，这些影响因素包 括反应器的形式和结构、操作方式、 物料的流动与混合、传质与传热等

第一节发酵动力学 ■发酵动力学是研究各种环境因素与微生 物代谢活动之间的相互作用随时间变化 的规律的科学。 ■研究发酵动力学的目的在于按人们的需 要控制发酵过程

第一节 发酵动力学 ◼ 发酵动力学是研究各种环境因素与微生 物代谢活动之间的相互作用随时间变化 的规律的科学。 ◼ 研究发酵动力学的目的在于按人们的需 要控制发酵过程

产物合成动力学 ■在连续培养的条件下,由生长、基质 利用和产物形成的物料平衡方程,可 以看出产物的形成与生长和细胞浓度 的关系

一 、产物合成动力学 ◼ 在连续培养的条件下，由生长、基质 利用和产物形成的物料平衡方程，可 以看出产物的形成与生长和细胞浓度 的关系

1、细胞的生长 dX 细胞量的积累速率=细胞生长速率一细胞的消失速率

1、细胞的生长 V F X X dt dX 0 =  − 细胞量的积累速率 = 细胞生长速率－细胞的消失速率

2、基质的利用 dS F S uX q,X FS mX--0 dt VY Y X/ S 基质的消耗速率=补料中基质的添加速率一生长消耗的基 质速率一产物合成用去的基质速率一维持所消耗的基质速 率一基质的移去速率

2、基质的利用 基质的消耗速率 = 补料中基质的添加速率－生长消耗的基 质速率－产物合成用去的基质速率－维持所消耗的基质速 率－基质的移去速率

3、产物的形成 dP FP KP 产物形成的速率=产物合成速率一产物移去速率一产物被 破坏速率

3、产物的形成 产物形成的速率 = 产物合成速率－产物移去速率－产物被 破坏速率 K

、代谢产物形成的动力学模型 Gaden根据产物生成速率与细胞生长速率 之间的关系,将其分为三种类型: 类型Ⅰ称为相关模型,或称伴随生长的 物形成模型; ■类型Ⅱ称为部分相关模型,或称不完全 伴随生长的产物形成模型 ■类型Ⅲ称为非相关模型或称不伴随生长 的产物形成模型

二、代谢产物形成的动力学模型 Gaden根据产物生成速率与细胞生长速率 之间的关系，将其分为三种类型： ◼ 类型Ⅰ称为相关模型，或称伴随生长的 产物形成模型； ◼ 类型Ⅱ称为部分相关模型，或称不完全 伴随生长的产物形成模型； ◼ 类型Ⅲ称为非相关模型或称不伴随生长 的产物形成模型

时间 时间 哥出温 哥出礼 (c) 时 间 分批培养中菌体繁殖与产物生成的关系