《发酵工程》课程教学课件（讲稿）第六章 发酵动力学（连续发酵动力学与补料分批发酵动力学）

第六章发酵动力学01分批发酵动力学02连续发酵动力学03补料分批发酵动力学

第六章 发酵动力学 1 分批发酵动力学 01 连续发酵动力学 02 补料分批发酵动力学 03

6.2连续发酵动力学连续发酵概念：在发酵过程中，连续向发酵罐流加培养基，同时以相同流量从发酵罐中取出培养液?连续发酵特点：添加培养基的同时，放出等体积发酵液，形成连续生产过程，获得相对稳定的连续发酵状态?连续发酵类型单级多级连续发酵

6.2 连续发酵动力学 连续发酵概念： 在发酵过程中，连续向发酵罐流加培养基，同 时以相同流量从发酵罐中取出培养液 连续发酵特点： 添加培养基的同时，放出等体积发酵液，形成 连续生产过程，获得相对稳定的连续发酵状态 连续发酵类型： 单级 多级连续发酵 2

6.2.5连续发酵动力学/按种类（设备）分：恒化器全混流反应器连续发酵反恒浊器应器活塞流反应器

3 ✓按种类（设备）分： 6.2.5 连续发酵动力学 连续发酵反 应器 全混流反应器 恒化器 恒浊器 活塞流反应器

恒化器a.恒化器马达/以某种必需营养作为pO,探头生长限制基质，通过控PH探头空气出口制流加速率控制细胞生培养基驰罐流量计长密度和生长速率，培养液中限制性底物浓度空气入口保持恒定空气出口发酵液贮罐取样口

4 ✓以某种必需营养作为 生长限制基质，通过控 制流加速率控制细胞生 长密度和生长速率，培 养液中限制性底物浓度 保持恒定 恒化器

恒浊器马达b.恒浊器pOpH通过控制生长限光电管制性基质的流量维票培养基贮罐持恒定的菌体密度排料口光源取样口泵控制器图9-10恒化器和恒冲器结构示意图A.空气过滤器：P.泵

5 ✓通过控制生长限 制性基质的流量维 持恒定的菌体密度 恒浊器

6.2连续发酵动力学1、单级恒化器的发酵动力学oS：限制性底物浓度（g/L）XFFXoSoX：菌体浓度（g/L）SoPoP：产物浓度（g/L）Xs?V：培养液体积（LP（L/h）?F：培养基体积流率6

6 1、单级恒化器的发酵动力学 S：限制性底物浓度（g/L） X：菌体浓度（g/L） P：产物浓度（g/L） V：培养液体积（L） F：培养基体积流率（L/h） F F X S P X S P X0 S0 6.2 连续发酵动力学

6.2.1单级恒化器的发酵动力学定义：稀释率D=F/V(h-")单位时间内连续流入发酵罐中的新鲜培养基体积与发酵罐内原有培养基体积的比值(m3)F一流速（m3/h）V一原培养液体积

6.2.1 单级恒化器的发酵动力学 7 定义： 稀释率 D=F/V (h-1 ) 单位时间内连续流入发酵罐中的新鲜培养基体积与 发酵罐内原有培养基体积的比值 F—流速（m3 /h） V—原培养液体积（m3）

6.2.1单级恒化器的发酵动力学对菌体：积累的细胞=（进入-流出）的细胞+（生长-死亡）的细胞dxFdxFXFF-ox一X十XoXoVdtVdtSSoP=Dx。- Dx + Lx - oxX对于单级恒化器：X。=0且通常有：μ>>αsPdx (u-D)xdt

8 对菌体： 积累的细胞=(进入-流出)的细胞+(生长-死亡)的细胞 F F X S P X S P X0 S0 6.2.1 单级恒化器的发酵动力学 对于单级恒化器：X0 =0 且通常有： Dx Dx x x x dt dx x V F x V F dt dx G    = − + −  −      = − + 0 0   ( D)x dt dx  =  −

6.2.1单级恒化器的发酵动力学对菌体:dx(u- D)x一dxA.稳定状态时，=0dt此时 μ=D（单级连续发酵重要特征B.不稳定时，一0,x 个当μ>D,dx<0,x当<D,dt

9 对菌体： 6.2.1 单级恒化器的发酵动力学 = 0 dt dx  x  dt dx 0,  x  dt dx 0, ( D)x dt dx =  − A.稳定状态时， 此时 µ=D（单级连续发酵重要特征） B.不稳定时， 当µD

6.2.1单级恒化器的发酵动力学对限制性底物：积累的营养组分=流入量一流出量一细胞消耗的底物量FdsFuXVVdtX/SdsLx稳态时，dt=0,.:. D(So - S) =YxIs10

10 对限制性底物： 6.2.1 单级恒化器的发酵动力学 积累的营养组分=流入量-流出量-细胞消耗的底物量 稳态时， =0, ( ) YX S x D S S / 0   − = X/S Y μx S V F S V F dt ds = − − 0 dt ds