江南大学：《发酵工程原理与技术》课程教学资源（课件讲稿）第八章 发酵过程

1 1 发酵过程 第八章

1 1 发酵过程 第八章

2 2 定 义 发酵过程即细胞的生物反应过程， 是指由生长繁殖的细胞所引起的生 物反应过程。它不仅包括了以往 “发酵”的全部领域，而且还包括固 定化细胞的反应过程、生物法废水 处理过程和细菌采矿等过程

2 2 定 义 发酵过程即细胞的生物反应过程， 是指由生长繁殖的细胞所引起的生 物反应过程。它不仅包括了以往 “发酵”的全部领域，而且还包括固 定化细胞的反应过程、生物法废水 处理过程和细菌采矿等过程

3 3 为什么要研究发酵过程 微生物发酵的生产水平不仅取决于生产菌种本身的性 能，而且要赋以合适的环境条件才能使它的生产能力 充分表达出来。为此我们必须通过各种研究方法了解 有关生产菌种对环境条件的要求，如培养基、培养温 度、pH、氧的需求等，并深入地了解生产菌在合成产 物过程中的代谢调控机制以及可能的代谢途径，为设 计合理的生产工艺提供理论基础。同时，为了掌握菌 种在发酵过程中的代谢变化规律，可以通过各种监测 手段如取样测定随时间变化的菌体浓度，糖、氮消耗 及产物浓度，以及采用传感器测定发酵罐中的培养温 度pH、溶解氧等参数的情况，并予以有效地控制，使 生产菌种处于产物合成的优化环境之中

3 3 为什么要研究发酵过程 微生物发酵的生产水平不仅取决于生产菌种本身的性 能，而且要赋以合适的环境条件才能使它的生产能力 充分表达出来。为此我们必须通过各种研究方法了解 有关生产菌种对环境条件的要求，如培养基、培养温 度、pH、氧的需求等，并深入地了解生产菌在合成产 物过程中的代谢调控机制以及可能的代谢途径，为设 计合理的生产工艺提供理论基础。同时，为了掌握菌 种在发酵过程中的代谢变化规律，可以通过各种监测 手段如取样测定随时间变化的菌体浓度，糖、氮消耗 及产物浓度，以及采用传感器测定发酵罐中的培养温 度pH、溶解氧等参数的情况，并予以有效地控制，使 生产菌种处于产物合成的优化环境之中

4 4 本章讲述的内容 •第一节 发酵过程的代谢变化规律 •第二节 发酵工艺的控制 •第三节 发酵过程的主要控制参数 •第四节 发酵过程的自动控制 •第五节 发酵动力学 •第六节 发酵过程优化

4 4 本章讲述的内容 •第一节 发酵过程的代谢变化规律 •第二节 发酵工艺的控制 •第三节 发酵过程的主要控制参数 •第四节 发酵过程的自动控制 •第五节 发酵动力学 •第六节 发酵过程优化

5 5 第一节 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

5 5 第一节 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

6 6 代谢曲线 代谢变化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。把它们随时间变化的过程绘制 成图，就成为所说的代谢曲线

6 6 代谢曲线 代谢变化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。把它们随时间变化的过程绘制 成图，就成为所说的代谢曲线

7 7 ■发酵过程按进行过程有三种方式： 9 分批发酵(Batch fermentation) 9 补料分批发酵(Fed-batch fermentation) 9 连续发酵(Continuous fermentation) 这节介绍分批发酵、补料分批发酵及连续发酵三种 类型的操作方式下的代谢特征

7 7 ■发酵过程按进行过程有三种方式： 9 分批发酵(Batch fermentation) 9 补料分批发酵(Fed-batch fermentation) 9 连续发酵(Continuous fermentation) 这节介绍分批发酵、补料分批发酵及连续发酵三种 类型的操作方式下的代谢特征

8 8 1、分批发酵的定义 • 是指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 。 一、分批发酵

8 8 1、分批发酵的定义 • 是指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 。 一、分批发酵

9 9 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 9 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

10 10 ●优点 ●操作简单； ●操作引起染菌的概率低。 ●不会产生菌种老化和变异等问题 ●缺点 ●非生产时间较长、设备利用率低。 3、分批发酵的优缺点

10 10 ●优点 ●操作简单； ●操作引起染菌的概率低。 ●不会产生菌种老化和变异等问题 ●缺点 ●非生产时间较长、设备利用率低。 3、分批发酵的优缺点