发酵工程发酵动力学.pptx

什么是发酵动力学？
发酵动力学：是对微生物生长和产物形成过程的定量描述，研究微生物生长、产物合成、底物消耗之间动态定量关系，定量描述微生物 生长 和 产物形成 过程。
主要研究：
1、发酵动力学参数特征：微生物生长速率、发酵产物合成速率、底物消耗速率及其转化率、效率等；
2、影响发酵动力学参数的各种理化因子；
3、发酵动力学的数学模型。
认识发酵过程的规律
优化发酵工艺条件，确定最优发酵过程参数，如：基质浓度、温度、pH、溶氧，等等
提高发酵产量、效率和转化率等
研究发酵动力学的目的
发酵动力学研究的基本过程
首先研究微生物生长和产物合成限制因子；
建立细胞生长、基质消耗、产物生成模型；
确定模型参数；
实验验证模型的可行性与适用范围；
根据模型实施最优控制。
本章主要内容
分批发酵动力学
连续发酵动力学
补料分批发酵动力学
分批发酵动力学
分批发酵动力学主要研究微生物在分批发酵过程中生长动力学、基质消耗动力学和代谢产物生产动力学。
什么是分批发酵？
分批发酵：准封闭培养，指一次性投料、接种直到发酵结束，属典型的非稳态过程。
典型的分批发酵工艺流程图
分批发酵过程
分批发酵动力学
细胞生长动力学
底物消耗动力学
产物形成动力学
微生物细胞倍增时间与群体生长动力学
细菌：典型倍增时间1hr
酵母：典型倍增时间2hr
放线菌和丝状真菌：典型倍增时间4－8hr
微生物细胞群体生长动力学是反映整个群体的生长特征，而不是单个微生物生长倍增的特征。
因此，菌龄是指一个群体的表观状态。
关于菌龄的描述
所谓细胞生长动力学是以研究菌体浓度、限制性基质（培养基中含量最少的基质，其他组分都是过量的）浓度、抑制剂浓度、温度和pH等对菌体生长速率的影响为内容的。在分批发酵中，菌体浓度X,产物浓度P和限制性基质浓度S均随时间t变化
三、微生物生长速率与底物浓度的关系