《发酵工程》课程教学课件（讲稿）第六章 发酵动力学（分批发酵）

发酵工艺流程发酵过程4.种子制备5.发酵动力学种母培养6.氧的传递7.发酵过程监种母培养店出调节液测与控制原料槽0醇00000纯粹分离1.菌种制备调制无菌空气?原料槽蒸汽蒸煮杀菌O2发酵培养基的A通气空气压缩机连续蒸煮主醉醇制备与灭菌3.无菌空气的制备菌体分离液缩洗涤分离制品美离心分离器干燥离心分离器干燥机交换树脂塔

1 1.菌种制备 2.发酵培养基的 3.无菌空气 制备与灭菌 的制备 4.种子制备 发酵过程： 5.发酵动力学 6.氧的传递 7.发酵过程监 测与控制 发酵工艺流程

第六章发酵动力学

2 第六章 发酵动力学

发酵过程的代谢变化规律代谢变化就是反映发酵过程中菌体的生长，发酵参数（培养基，培养条件等）和产物形成速率三者间的关系◎了解生产菌种在具有合适的培养基、pH、温度和通气搅拌等环境条件下对基质的利用、细胞的生长以及产物合成的代谢变化，有利于人们对生产的控制

发酵过程的代谢变化规律 代谢变化就是反映发酵过程中菌体的生长，发酵参 数（培养基，培养条件等）和产物形成速率三者间 的关系 了解生产菌种在具有合适的培养基、pH、温度和 通气搅拌等环境条件下对基质的利用、细胞的生长 以及产物合成的代谢变化，有利于人们对生产的控 制 3

发酵动力学1.什么是发酵动力学？◎发酵动力学：研究微生物生长、产物合成、底物消耗之间动态定量关系，定量描述微生物生长、底物消耗和产物形成过程0主要研究（3个）：?1、发酵动力学参数特征：微生物生长速率、发酵产物合成速率、底物消耗速率及其转化率、效率等?2、影响发酵动力学参数的各种理化因子?3、发酵动力学的数学模型

发酵动力学 1. 什么是发酵动力学？ 发酵动力学：研究微生物生长、产物合成、底物消耗之 间动态定量关系，定量描述微生物生长、底物消耗和产物 形成 过程。 主要研究(3个)：  1、发酵动力学参数特征：微生物生长速率、发酵产物合成 速率、底物消耗速率及其转化率、效率等  2、影响发酵动力学参数的各种理化因子  3、发酵动力学的数学模型 4

发酵动力学2.研究发酵动力学的目的？认识发酵过程的规律优化发酵的工艺条件，确定最优发通过动力学研究，酵过程参数，如：基质浓度、温度、pH、溶氧等通过动力学研究（研究各种物理、化学因素的影响为调控提供依据，提高发酵产量、效率和转化率等

发酵动力学 2. 研究发酵动力学的目的？ 5 认识发酵过程的规律 通过动力学研究（研究各种物理、化学因素的影响） 为调控提供依据，提高发酵产量、效率和转化率等 通过动力学研究，优化发酵的工艺条件，确定最优发 酵过程参数，如：基质浓度、温度、pH、溶氧等

发酵类型按培养基类型分固体发酵浅层发酵分批发酵液体发酵深层发酵补料分批发酵连续发酵

发酵类型 6 固体发酵 液体发酵 浅层发酵 深层发酵 分批发酵 补料分批发酵 连续发酵 按培养基类型分

6.1分批发酵(Batchfermentation)动力学1、分批发酵的定义③在一封闭系统内含有初始限量基质的发酵方式Batcho在这一过程中，除了氧气、消泡剂及控制pH的酸或碱外，不再加入任何其它物质。③发酵过程中培养基成分减少，微生物得到繁殖

6.1 分批发酵 (Batch fermentation)动力学 1、分批发酵的定义 在一封闭系统内含有初始限量基质的发酵方式。 在这一过程中，除了氧气、消泡剂及控制pH的酸 或碱外，不再加入任何其它物质。 发酵过程中培养基成分减少，微生物得到繁殖。 8

6.1分批发酵动力学2、分批发酵的特点③微生物所处的环境在发酵过程中不断变化，其物理，化学和生物参数都随时间而变化，是一个不稳定的过程菌体浓度麻物浓度时间（）分批操作

6.1 分批发酵动力学 2、分批发酵的特点 微生物所处的环境在发酵过程中不断变化，其物理，化 学和生物参数都随时间而变化，是一个不稳定的过程 9

6.1分批发酵动力学?分批发酵过程中，微生物生长通常要经历延滞期衰减期、稳定期（静止期）和衰亡期对数生长期、中五个时期xdeclirestationarydyingexplagT分批发酵时典型的微生物生长动力学曲线10

6.1 分批发酵动力学 分批发酵过程中，微生物生长通常要经历延滞期、 对数生长期、衰减期、稳定期（静止期）和衰亡期 五个时期 分批发酵时典型的微生物生长动力学曲线 10 菌体浓度 X

6.1分批发酵动力学一一细胞生长动力学微生物生长特性通常以单位细胞浓度或细胞数量在单位时间内的增加量来表示（μ、μn）:dx11 dN或μnuXdtN dt或 N, = NoentX, =XoeX一细胞浓度（g/L）；N一细胞个数；t一生长时间;XoX一初始微生物浓度和t时细胞浓度;N。、N一初始细胞个数和t时细胞个数;U一以细胞浓度表示的比生长速率，Lln一以细胞数量表示的比生长速率

6.1 分批发酵动力学——细胞生长动力学 微生物生长特性通常以单位细胞浓度或细胞数量在 单位时间内的增加量来表示（μ、μn）： 11 dt dX X 1  = dt dN N n 1 或  = t t X X e  = 0 t t n N N e  或 = 0 X—细胞浓度（g/L）；N—细胞个数； t—生长时间； X0、Xt—初始微生物浓度和t时细胞浓度； N0、Nt—初始细胞个数和t时细胞个数； —以细胞浓度表示的比生长速率； —以细胞数量表示的比生长速率。  n