发酵工程

1—粗过滤器；2—压缩机；3—贮罐；4，6—冷却器；5—旋风分离器；7—丝网除沫器；8—加热器；9—空气过滤器

过滤除菌法：是让含菌空气通过过滤介质以阻截空气中所含微生物，而取得无

菌空气的方法。是目前也是未来发酵工业空气除菌的主流方法

空气压缩冷却过滤流程

1-—粗过滤器；2-—压缩机；3-—贮罐；4-—冷却器；5-—总过滤器

高效前置过滤空气除菌流程

1—高效前置过滤器；2—压缩机；3—贮罐；4—冷却器；5—丝网分离器；6—加热器；7—主过滤器

第六章 发酵过程的检测与控制

如何发酵生产更好的进行？

检测：人们选取了发酵过程中的某些变量，依据一定的原理，利用一定的方法并借助相应的仪器设备对其进行检测或检查，

控制：并在此基础上通过一定的方法和仪器设备对发酵过程进行有目的的干预，使其尽可能按照预定的方向进行。

实际发酵生产和研究中主要检测的变量

进罐 （1）流量（2）温度

罐中（1）PH（2）DO（3）温度（4）转速（5）残糖（6）其他 出罐 （1）流量（2）温度

检测： 1.PH

仪器设备：PH电极

原理：能斯特方程式，原电池工作原理 方法：电位分析法

2.DO

仪器方法：溶氧电极

原理：斐克扩散定律，法拉第电解定律 方法：极谱分析法

3.温度

温仪器设备：温敏电极度 原理：温敏金属电阻与温度的关系 方法：利用温敏金属的电阻变化 4.流量

仪器设备：转子流量计 原理：流体力学知识

方法：让气（水）流自下从一垂直管道中央契形塞子周围间隙通过，利用流体的速度、流量与塞子被冲起的高度的关系计算流量。 5.转速

仪器设备：转速表 原理：电磁感应原理

方法：利用电磁感应将转速转换成感应电信号 6.残糖

方法：斐林滴定法

仪器设备：相应玻璃仪器发酵罐取样设备 原理：氧化还原电反应

7.进出罐气体成分（主要为氧气和CO2）

（1）氧气主要依据其高顺磁性以顺磁氧分析仪分析。 （2） CO2利用其红外吸收特性用红外CO2分析仪分析

PH 对发酵影响的规律

（1）不同的微生物在其生长的不同阶段有不同的最适PH。 （2）不同的微生物在其生长的不同阶段对PH 的敏感性不同 CCr: 临界溶氧浓度, 指不影响呼吸所允许的最低溶氧浓度 氧饱和度＝发酵液中氧的浓度/临界溶氧溶度 注意：氧饱和度≠饱和氧浓度

发酵液中氧的传递方程

N?kg(P?Pi)?kl(ci?c)N：传氧速率 kmol/m2.h

kg: 气膜传质系数 kmol/m2.h.atm kl: 液膜传质系数 m/h

1111H????KG 换算的总气膜传质系数 KGkgkg?kgkl

11111????KL 换算的总液膜传质系数 Kklkl?klkgHLC*表示与气相主体氧分压相平衡的氧在液相的浓度

N?KL(c*?c)Nv?KLa(c*?c)单位体积的液体中所具有的氧的传递面积为 a (m2/m3)

Nv：体积传氧速率 kmol/m3.h (OTR) KLa: 以(C*-C)为推动力的体积溶氧系数 h-1 传递： Nv?KLa(c*?c)消耗：r= QO2 ?X

氧的平衡最终反映在发酵液中氧的浓度上面

dCL?KLa(c*?c)?rdt泡沫：是气体在液体中的粗分散体系，属于气液非均相体系。

美国道康宁公司对泡沫这样定义：体积密度接近气体，而不接近液体的“气/液”分散体

泡沫形成的原因

气液接触，含助泡剂，起泡速度高于破泡速度 影响发酵过程泡沫产生的因素： （1）通气搅拌的强烈程度 （2）培养基配比与原料组成 （3）菌种、种子质量和接种量 （4）灭菌质量

泡沫在发酵过程中的危害

1、降低生产能力 2、引起原料浪费 3、影响生产菌的呼吸 4、引起染菌

泡沫的性质

1、液膜的性质：大多属于表面活性分子。 2、泡沫是热力学不稳定体系

3、泡沫体系最终由于液膜和泡径变化而破灭

影响泡沫稳定性的因素

1、泡径大小 2、助泡剂浓度 3、起泡液的粘度 4、其它

消泡剂要求：表面张力小，亲和力高