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《《發(fā)酵動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)》PPT課件》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、1發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究的內(nèi)容研究發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的方法發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究步驟發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究的意義發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型發(fā)酵動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)發(fā)酵動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)2發(fā)酵動(dòng)力學(xué)是研究各種發(fā)酵過(guò)程變量在活細(xì)胞作用下的變化規(guī)律，以及各種發(fā)酵條件對(duì)這些變量變化速度的影響。以化學(xué)熱力學(xué)（研究反應(yīng)的方向）和化學(xué)動(dòng)力學(xué)（研究反應(yīng)的速度）為基礎(chǔ)，對(duì)發(fā)酵過(guò)程中各種物質(zhì)的變化進(jìn)行描述。一、發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究的內(nèi)容3研究?jī)?nèi)容微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)基質(zhì)消耗動(dòng)力學(xué)產(chǎn)物生成動(dòng)力學(xué)4二、研究發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的方法發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究的前提①反應(yīng)器內(nèi)的攪拌系統(tǒng)能保證理想的混合；②溫度、pH等環(huán)境條件能夠控制以保持穩(wěn)定；③細(xì)胞有固有的化學(xué)組成
2、，不隨發(fā)酵時(shí)間和某些發(fā)酵條件的變化而發(fā)生明顯變化；④各種描述發(fā)酵動(dòng)態(tài)的變量對(duì)發(fā)酵條件變化的反應(yīng)無(wú)明顯滯后。51.宏觀處理法：把細(xì)胞看成一個(gè)均勻分布的物體，不管微觀反應(yīng)機(jī)制，只考慮各個(gè)宏觀變量之間的關(guān)系，這樣便得出結(jié)構(gòu)模型和非結(jié)構(gòu)模型2.質(zhì)量平衡法：根據(jù)質(zhì)量守恒定律，對(duì)某一物質(zhì)在過(guò)程發(fā)生前后的質(zhì)量變化進(jìn)行恒算。發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究方法6質(zhì)量平衡式物質(zhì)在系統(tǒng)中積累的速度=物質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)的速度+物質(zhì)在系統(tǒng)中生成的速度-物質(zhì)排出系統(tǒng)的速度-物質(zhì)在系統(tǒng)中消耗的速度某物質(zhì)在系統(tǒng)中的含量能夠在線測(cè)量或估計(jì)，通過(guò)建立上述平衡方程式，就可以確定該物質(zhì)在系統(tǒng)中變化的動(dòng)力學(xué)。人為加
3、入或排出和通過(guò)相界面?zhèn)髻|(zhì)進(jìn)入或排出三、發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究步驟7獲得發(fā)酵過(guò)程中能夠反映發(fā)酵過(guò)程變化的多種理化參數(shù)尋求發(fā)酵過(guò)程變化的多種理化參數(shù)與微生物發(fā)酵代謝規(guī)律之間的相互關(guān)系建立多種數(shù)學(xué)模型，描述多種理化參數(shù)隨時(shí)間變化的關(guān)系利用計(jì)算機(jī)和程序控制，反復(fù)驗(yàn)證多種數(shù)學(xué)模型的可行性的適用范圍8氧需求好氧發(fā)酵兼性好氧發(fā)酵厭氧發(fā)酵液體表面發(fā)酵液體深層發(fā)酵深層發(fā)酵操作方法分批發(fā)酵分批補(bǔ)料發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵微生物發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的研究與發(fā)酵的種類(lèi)、方式密切相關(guān)四、發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究的意義通過(guò)對(duì)發(fā)酵反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究，進(jìn)行最佳發(fā)酵生產(chǎn)工藝條件的控制。發(fā)酵過(guò)程中，菌體的濃度、基質(zhì)濃度、溫度、p
4、H值、溶解氧等工藝參數(shù)的控制方案，可以在這研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。設(shè)計(jì)合理的發(fā)酵過(guò)程，也必須以發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型作為依據(jù)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、模擬最合適的工藝流程和發(fā)酵工藝參數(shù)，從而使生產(chǎn)控制達(dá)到最優(yōu)化。發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的研究還在為試驗(yàn)工廠比擬放大、為分批發(fā)酵過(guò)渡到連續(xù)發(fā)酵提供理論依據(jù)。10發(fā)酵過(guò)程中，基質(zhì)主要消耗在：①滿足菌體生長(zhǎng)消耗②維持微生物生存的消耗③合成代謝產(chǎn)物的消耗S，基質(zhì)（底物）；G，菌體生長(zhǎng)；M，維持代謝；P，產(chǎn)物合成1、幾個(gè)基本概念五、發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型111.維持因數(shù)(m)：?jiǎn)挝恢亓康模ňw）細(xì)胞在單位時(shí)間內(nèi)用于維持代謝消耗的基質(zhì)的量。一般來(lái)講
5、指維持細(xì)胞最低活性所需消耗的能量。（碳，氮，氧等的維持因數(shù)mc,mn,mo）ms:以基質(zhì)消耗為基準(zhǔn)的維持因數(shù)，X:菌體干重；S:基質(zhì)量t:發(fā)酵時(shí)間；M:表示維持。12基質(zhì)的消耗速度基質(zhì)的消耗比速率2.比速（率）:單位時(shí)間內(nèi)，單位干菌體消耗基質(zhì)或形成產(chǎn)物（菌體）的量(消耗的基質(zhì)用于維持代謝，菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成)。比速率是生物反應(yīng)中用于描述反應(yīng)速度的常用概念13菌體的比生長(zhǎng)速率產(chǎn)物的比生產(chǎn)速率143.生長(zhǎng)得率：菌體的生長(zhǎng)量相對(duì)于基質(zhì)消耗量的收得率。YX/s:相對(duì)與基質(zhì)消耗的實(shí)際生長(zhǎng)得率系數(shù)Yg/s:相對(duì)于基質(zhì)消耗的（純生長(zhǎng)）理論得率系數(shù)特定的基質(zhì)及在特定環(huán)
6、境條件下培養(yǎng)的特定微生物，它是一個(gè)常數(shù)，又稱(chēng)最大生長(zhǎng)得率或生長(zhǎng)得率常數(shù)。154.產(chǎn)物得率：產(chǎn)物的合成相對(duì)于基質(zhì)消耗量的收得率。YP/s:相對(duì)于基質(zhì)消耗的實(shí)際產(chǎn)物得率系數(shù)Yps:相對(duì)于基質(zhì)消耗的產(chǎn)物理論得率系數(shù)理論產(chǎn)物得率取決于產(chǎn)物的生物合成途徑，對(duì)于由特定基質(zhì)經(jīng)特定途徑產(chǎn)生的特定產(chǎn)物來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)常數(shù)，不因菌株和發(fā)酵條件的不同而異。1617μ：菌體的生長(zhǎng)比速s：?jiǎn)我幌拗菩曰|(zhì)濃度Ks：半飽和常數(shù)μmax:最大比生長(zhǎng)速率s1.Monod方程式2、微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)μmμm/2ks莫諾方程成立的假設(shè)條件：菌體生長(zhǎng)為均衡型非結(jié)構(gòu)式生長(zhǎng)，細(xì)胞成分只需要用一個(gè)參數(shù)
7、即菌體濃度表示；只有一種底物是生長(zhǎng)限制性底物，并且沒(méi)有反饋抑制性產(chǎn)物出現(xiàn)；微生物生長(zhǎng)沒(méi)有動(dòng)態(tài)滯后性。1819Monod方程中單一限制性基質(zhì)可以是培養(yǎng)基中任何一種與微生物生長(zhǎng)有關(guān)的營(yíng)養(yǎng)物，只要該基質(zhì)相對(duì)缺乏，就成為限制性生長(zhǎng)因子。實(shí)際過(guò)程中，可能出現(xiàn)多種限制性基質(zhì)和抑制性物質(zhì)，影響了Monod方程的適用性。20Ks，微生物對(duì)基質(zhì)的飽和常數(shù),當(dāng)μ=1/2μmax，s=Ks當(dāng)s<>Ks，基質(zhì)濃度較高時(shí)，μ與s無(wú)關(guān)，零級(jí)反應(yīng)。當(dāng)s趨近于無(wú)窮大時(shí)，μ=μmax.μmax是理論上最大的生長(zhǎng)潛力。μmμm
8、/2kss21米氏方程μmμm/2kss莫諾方程22莫諾方程與米氏方程二者形式相同，但微生物生
