文档介绍：生物发酵工业控制因素
经典工业发酵流程图
发酵过程的操作类型
分批发酵
补料分批发酵(半连续发酵)
连续发酵
发酵类型
分批发酵
半连续发酵
连续发酵
优缺点
操作简单、周期短
染菌的机会减少
生产过程、产品质量易掌握
不适用于测定过程动力学
对基质浓度敏感的产物,用分批发酵不合适
可解除底物抑制,产物的反馈抑制和快速利用碳源的阻遏效应,并维持适当的菌体浓度,使不致于加剧供氧的矛盾;
可降低培养基的黏度,并尽可能地延长产物的形成时间。
避免培养基积累有毒代谢物。
不会产生菌种老化和变异等问题。
可提高设备利用率和单位时间的产量,节省发酵罐的非生产时间;
便于自动控制;
增加了染菌机会:长时间不断地向发酵系统供给无菌空气和培养基;
菌种发生变异的可能性较大。
那么为何pH调节中提到通气?
发酵过程中pH的变化
发酵过程中,由于菌种在一定温度及通气条件下对培养基中碳、氮源等的利用,随着有机酸或氨基氮的积累,会使pH产生一定的变化。这种变化的根源是培养基的成分和微生物的代谢特性。
引起培养液的pH发生波动的因素
引起pH下降的因素:
1)培养基中碳、氮比例不当,碳源过多,特别是葡萄糖过量,或者中间补糖过多加之溶解氧不足,致使有机酸大量积累
2)消沫油加得过多
3)生理酸性物质的存在
引起pH上升的因素:
1)氮源过多
2)生理碱性物质存在
3)中间补料中氨水或尿素等的碱性物质加入过多
有研究表明,培养开始时发酵液pH的影响是不大的,因为微生物在代谢过程中,迅速改变培养基pH的能力十分惊人。例如,以花生饼粉为培养基进行土霉素发酵,、,发酵24h后,这三种培养基的pH已经不相上下,~。但是当外界条件发生较大变化时,菌体就失去了调节能力,发酵液的pH将会不断波动。
引起这种波动的原因除了取决于微生物自身的代谢外,还与培养基的成分有极大的关系。一般来说,有机氮源和某些无机氮源的代谢起到提高pH的作用,例如氨基酸的氧化和硝酸钠的还原,玉米浆中的乳酸被氧化等,这类物质被微生物利用后,可使pH上升,这些物质被称为生理碱性物质,如有机氮源、硝酸盐、有机酸等。而碳源的代谢则往往起到降低pH的作用,例如,糖类氧化不完全时产生的有机酸,脂肪不完全氧化产生的脂肪酸、铵盐氧化后产生的硫酸等。这类物质称为生理酸性物质。
此外通气条件的变化,菌体自溶或杂均污染都可能引起发酵液pH的改变,所以确定最适pH以及采最适有效的控制措施,是使菌种发挥最大生产能力的保证。