文档介绍：模块五 发酵工艺控制
一、发酵条件的影响及其控制
1、种子质量
（1）种龄
太年轻：前期生长缓慢，产物开始形成时间推迟，整个发酵周期延长；
太老：菌量虽多，但导致生产能力下降，菌体过早自溶。
（2）接种量
较大且合适：缩短生长期将空气打散成小气泡，防止其凝集，从而增大气液相的有效接触面积；
使培养液中的成分分布均匀，细胞在培养液中均匀地悬浮，有利于营养物质的吸收和代谢物的及时分散。
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供氧的调控策略
② 空气流量
提供氧气，带走废气；
在一定流量范围内， KLa随空气流量增加而增加；
当空气流量超过某一限度，搅拌器不能有效地将空气泡分散到液体中，而在大量空气泡中空转，发生”过载“现象，气流形成大的气泡，沿轴的周围出， KLa不能再提高。
③ 培养液性质的影响
密度、黏度、表面张力、扩散系数等；
液膜厚度增加，传质阻力增大，扩散系数降低，通气效率下降。
④ 微生物生长的影响
菌体浓度；
菌丝形态：球状菌的KLa是相同浓度丝状菌的2倍；丝状菌的稠度指数是球状菌的10倍。
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供氧的调控策略
⑤ 消泡剂的影响
⑥ 离子强度的影响
消泡剂会分布在气液界面，增大传递阻力，使KL下降；虽然“a”有所增加，但KL下降的影响超过“a”的增加，所以总体是有很大的下降。
电解质溶液中生成的气泡比在水中的要小得多，故有较大的“a”。
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发酵过程中溶氧监控的意义 （P166）
（4） 溶氧（DO）的测定（P166）
KLa 的测定：亚硫酸盐法（冷膜）
（5）发酵过程中溶氧监控的意义 （P168-169）
A. 溶氧作为发酵异常的指示
① 故障或事故引起发酵异常；
② 中间补料是否得当；
③ 污染杂菌；
④ 作为质量控制指标；
B. 溶氧在过程控制方面的应用
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加糖、补料对发酵的影响及其控制
5、加糖、补料对发酵的影响及其控制
补料控制可调节菌的呼吸，以免过程受氧的限制；
补料策略：少量多次；
补料速率：可根据KLa 的大小来优化，控制生长和氧耗，使菌处于半饥饿状态，有利于提高产率；
补料时机：一般以发酵液中的残糖浓度为依据。
6、比生长速率的调控（P176）
为维持最大比生长速率，在分批－补料中采用指数式补料。
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泡沫对发酵的影响及其控制
7、泡沫对发酵的影响及其控制
（1）泡沫的产生及其影响
产生原因：通气搅拌，CO2，稳定泡沫物质；影响(P178) ；5点
（2）泡沫的消长规律：发酵液的性质随菌的代谢活动不断变化。
前期：上升；中期：减少；后期：上升。
（3）泡沫的控制；机械消泡和消泡剂。
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发酵终点判断
8、 发酵终点判断
产率：产物 g/（发酵液L·h） ；
得率（转化率）：kg产物 / kg基质；
发酵系数： kg产物 /（罐容积m3·发酵周期h） ；
产物浓度：产物g / 发酵液 L；
发酵终点判断 (放罐时机) 的考虑：
① 以总产率为主（缩短发酵周期），在此前提下再考虑产物浓度；
② 放罐时间对下游工序的影响；
③ 临近放罐时，加糖、补料和消泡剂要慎重，以免影响提炼。
判断放罐的指标（P181）
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发酵染菌的防治及处理
9、发酵染菌的防治及处理（P181）
（1）染菌的原因及所占百分比（%）
总空气系统带菌 种子带菌
阀们泄漏 接种时罐压降至大气压力
搅拌轴封泄漏 培养基消毒不透
罐盖泄漏 泡沫升至罐顶
其它设备泄漏 操作问题
夹套穿孔 原因不明
蛇管穿孔 接种管穿孔
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发酵染菌的防治及处理
空气系统是染菌的主要原因，但仔细观察，穿孔和泄漏
%，远超空气系统。
归纳染菌的原因：空气、设备、种子和操作的问题。
结论：
可见设备渗漏占第一位。
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发酵染菌的防治及处理
（2）染菌的防治及处理
① 空气系统：提高进口空气洁净度（