发酵过程控制 补料 、发酵终点判断
《发酵终点的判断》课件
说明溶氧对发酵的影响及如何控制溶 氧水平。
pH控制
阐述pH对发酵的影响及如何维持适宜 的pH值。
发酵参数
菌体浓度
描述菌体浓度与发酵效率的关系 。
产物浓度
介绍产物浓度的变化及如何提高产 物产量。
底物消耗
讨论底物消耗速率与产物生成速率 的关系。
03 发酵终点的判断方法
物理参数判断法
温度变化
在发酵过程中，随着发酵的进行 ，温度会发生变化。可以通过监 测温度的变化来判断发酵是否达
到终点。
压力变化
压力也是物理参数之一。在某些 发酵过程中，压力会随着发酵的 进行而发生变化。通过监测压力 的变化，可以判断发酵是否达到
终点。
气体产量
在发酵过程中，会产生一定量的 气体。通过监测气体的产量，可
以判断发酵是否达到终点。
化学参数判断法
PH值变化
在发酵过程中，PH值会发生变化。通过监测PH值 的变化，可以判断发酵是否达到终点。
代谢产物分析
通过对抗生素发酵过程中的代谢产物进行分析，了解发酵 过程的变化和代谢机制，为优化发酵条件和提高抗生素产 量提供依据。
在其他领域的应用
01
有机酸发酵
在有机酸发酵中，通过检测有机酸的含量和pH变化，判断发酵是否达
到终点。有机酸的应用广泛，可用于食品、化工等领域。
02 03
酶制剂发酵
酶制剂发酵的终点判断通常基于酶活性的测定，通过检测酶的催化效率 和反应速率来判断是否达到发酵终点。酶制剂在生物工程、医药等领域 有广泛应用。
农业领域
有机肥料、生物农药等的生产 和使用。
02 发酵过程与控制
发酵过程
发酵类型
描述பைடு நூலகம்酵的类型，如厌氧 发酵、好氧发酵等。
发酵过程控制与优化
•
• •
• 白细胞介素:是一类具有激活、增殖、成熟和分化 •
机体免疫细胞，抗病毒、抗肿瘤及增强机体免疫 功能的细胞因子。 全球氨基酸的年产量估计在50~80万吨，其中 2/3用于食品，其余大部分作动物词料添加剂用， 还有相当数量用于医药工业和作为合成化学试剂 的前体。重组DNA技术已成功地应用于提高棒杆 菌和其他工业生产菌种的氨基酸生产。 全球的微生物多糖的产值估计已超过10亿美元。 这类生物高分子属于胶体，其独特功能在于它们 可作为增稠剂、亲水胶体，用于水基系统中的乳 化、悬浮和稳定混合物。它们在温度、pH和盐浓 度大幅度变化的条件下仍能与其他系统相容，甚 至起协同增效作用。
2.提取质粒
从大肠杆菌的细胞质中提取质粒,质粒为环状。 此质粒将作为胰岛素基因的载体。 1.碱裂解法：此方法适用于小量质粒DNA的 提取，提取的质粒DNA可直接用于酶切、 PCR扩增、银染序列分析。 2.煮沸裂解法：指用煮沸加热的方法裂解菌 体,以提取质粒。
3.基因重组
取出目的基因与质粒,先利用同种限制性内 切酶将质粒切开,再使用DNA连接酶将目的 基因与质粒“缝合”,形成一个能表达出胰 岛素的DNA质粒。
•
5.3泡沫对发酵的影响及其控制
• 5.3.1泡沫的产生及其影响 • 发酵过程中因通气搅拌与发酵产生的二氧化碳以
•
及发酵液中糖、蛋白质和代谢物等稳定泡沫的物 质的存在，使发酵液含有一定数量的泡沫。 泡沫的存在可以增加气液接触表面，有利于氧的 传递。但也给发酵带来许多负作用，主要表现在: ①降低了发酵罐的装料系数。②增加了菌群的非 均一性。③增加了污染杂菌的机会。④大量起泡， 控制不及时，会引起产物的流失。③消泡剂的加 入有时会影响发酵或给提炼工序惹来麻烦。
• 5.3.3泡沫的控制 • 泡沫的控制方法可分为机械消沫和消泡剂
7发酵工艺控制(第5节 发酵终点判断)【发酵工程】
终点到下一批发酵终点直 线斜率来代表；
最高产率：可从原点 与产物浓度曲线相切的一 段直线斜率代表。
从式(7—50)可求得发酵总生产周期：
T=1/μm ·1n(X1／X2) +tT+tD+tL
(7—50)
式中： tT、tD和tL分别为放罐检修工作时间，洗罐、 打料和灭菌时间以及生长停滞时间；X1和X2分别为起始 与放罐细胞浓度； μm为最大比生长速率。
Байду номын сангаас
临近放罐时加糖、补料或消沫剂要慎重。
因残留物对提炼有影响。 补料可根据糖耗速率计算到放罐时允许的残留量 来控制。 对抗生素发酵，在放罐前约16h便应停止加糖或 消沫油。
判断放罐的指标：
主要有产物浓度、过滤速度、菌丝形态、氨基氮、 pH、DO、发酵液的黏度和外观等。
一般，菌丝自溶前总有些迹象，如氨基氮、DO和 pH开始上升、菌丝碎片增多、黏度增加、过滤速率下降， 最后一项对染菌罐尤为重要。
因此，要提高总产率，必须缩短发酵周期。
即在产率降低时放罐，延长发酵虽然略能提高产物 浓度，但产率下降，且消耗每千瓦电力，每吨冷却水所 得产量也下跌，成本提高。
放罐时间对下游工序．有很大的影响。
放罐过早，会残留过多养分，增加提取负担。这 些物质会促进乳化或干扰树脂交换；
放罐太晚，菌丝自溶，会延长过滤时间，还可能 使一些不稳定的产物浓度下跌，扰乱提取工段的作业计 划。
第五节 发酵终点的判断
发酵类型不同，目标不同，终点判断标准也不同。 原材料与发酵成本为主者：主要追求提高产率，得率 (转化率) 和发酵系数[产物kg／(罐容积m3·发酵周期h)]。 提炼成本为主者和产品价值高者：除了高产率和发酵 系数外，还要求高的产物浓度.
面团调制终点的判断方法
面团调制终点的判断方法：
1.观察体积变化面团在发酵过程中会膨胀
正常来说，面团发酵之后达到原来的二倍，就达到了发酵的终点。
2. 触感判断
没有发酵好的面团，按下去是硬硬的，和刚揉好的面团差不多。
用手指轻按一下，面团会凹陷一个小坑，但很快弹回。
发过头的面团会有股酸味，面团内部组织的孔比较大，手指沾面粉插进去，拔出来时，面团会泄气。
发得刚刚好的面团会有股酒香味，手指沾面粉插进去，拔出来后洞洞不会缩，手指轻按，面团上凹陷的小坑会慢慢恢复原状，面团内部组织的孔洞比较小，均匀细密。
3. 观察面团内部结构
用手将面团瓣开，如内部如丝瓜瓤状并有酒香，说明面团已经成熟。
如果表面有裂纹或很多气孔，说明面团已经老了。
4. 使用手指测试
用手指轻轻插人面团内部，待手指拿出后，如四周的面团既不再向凹处塌陷，被压凹面团也不立即复原，这就是面团成熟的标志。
如果被压的面团很快恢复，说明面团太嫩；反之如果被压四周的面团继续下陷，则说明面团已经发过了。
5. 手感判断
手感发猫或发硬的是嫩面团；
手感柔软且不发猫的刚好；
如果表面有裂纹或很多气孔，说明面团已经老了。
发酵终点的判断
发酵终点的判断发酵是一种常见的食品加工技术，能够在食材中产生各种各样的化学变化，使得食物更加美味可口。
然而，要掌握好发酵的技巧，就需要了解如何判断发酵的终点。
下面将介绍一些判断发酵终点的方法，以帮助您在家里制作美味食物时取得更好的效果。
首先，观察食材的外观是判断发酵终点的一种简单方法。
发酵过程中，食材会发生形状、颜色、质地等方面的变化。
例如，发酵后的面团会变得松软蓬松，发酵后的蔬菜会变得酸味更浓，发酵后的豆腐会变得更加乳白色。
通过观察这些外观变化，您可以初步判断出食材是否已经达到了发酵终点。
其次，嗅觉也是判断发酵终点的重要指标之一。
发酵食材在发酵过程中会产生各种气味，例如酵母发酵的面团会散发出酵母的特殊香味，腌制的蔬菜会散发出酸味和腌制的气味。
通过用鼻子闻一闻，您可以判断食材是否具有浓郁的发酵气味，以确定发酵是否已经完成。
另外，为了更加准确地判断发酵终点，市面上也有一些专门的设备可供使用，例如发酵温度计和pH计。
发酵温度计可以帮助您监测发酵过程中的温度变化，因为温度是影响发酵速度的关键因素之一。
一般来说，当发酵过程中的温度变化稳定在一个范围内时，可以判断发酵已经接近终点。
而pH计则可以检测发酵食材的酸碱度，当食材的pH 值达到一定范围时，可以判断发酵已经完成。
除了以上方法，一些食谱中也会给出明确的时间或者指标来判断发酵终点。
例如，发酵面团的食谱会给出发酵时间，指导您何时可以将面团取出进行后续的操作。
这种方法适用于一些比较常见的食材和工艺，但也需要您根据自己的经验和感觉做适当的调整。
综上所述，要判断发酵的终点，我们可以通过观察食材的外观变化、嗅觉变化，利用一些专门的设备如发酵温度计和pH计，或者根据食谱中给出的时间和指标来进行判断。
在实际使用过程中，可以结合多种方法，依靠自己的经验和感觉，来掌握好发酵的终点，制作出更加美味的食物。
希望以上内容能够对您有所帮助！。
79发酵讲义终点的判断
精品jing
易水寒江雪敬奉
7.9 发酵终点的判断
要确定一个合理的放罐时间，须要考虑下列几 个因素：
1.考虑经济因素 2.产品质量因素 3.特殊因素
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1.考虑经济因素
发酵产物的生产能力是实际发酵时间和发酵准 备时间的综合反应。实际发酵时间，须要考虑 经济因素，也就是，要以最低的成本获得最大 生产能力的时间为最适发酵时间，但在生产速 率较小（或停止）的情况下，单位体积的产物 产量增长就有限，如果继续延长时间，使平均 生产能力下降，而动力消耗、管理费用支出， 设备消耗等费用仍在增加，因而产物成本增加。 所以，须要从经济学观点确定一个合理时间。
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3.特殊因素
在个别特殊情况下，如染菌、代谢异常（糖 耗缓慢等）就应根据不同情况，进行适当处理。 为了能够得到尽量多的产物，应该及时采取措 施（如改变温度或补充营养等），并适当提前 或拖后放罐时间。
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7.9 发酵终点的判断
合理的放罐时间是由实验来确定的，就是根 据不同的发酵时间所得到的产物产量计算出的 发酵罐的生产力和产品成本，采用生产力高而 成本低的时间，作为放罐时间。
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发酵过程中突然停电的应急处理 方法
1、首先判断是否同时停空气，如空气正常，只停照明和 车间动力电时，只需关闭相应的电源开关即可！
如果空气没有停，搅拌停了，那么就将通气量加大，降 低1~2度发酵控制温度，使菌体长慢些，保持DO在临界 点以上。
如果空气没有停，搅拌没有停，只是控制系统有问题不 能补料和控温，这时就要通过手动控温，通过旁路来进 行手动补料，且需要有人来进行复核，防止出现误操作。
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发酵过程中突然停电的应急处理 方法
大生产停电出现的问题 1. 全厂停电，空压机停，空气停，发酵罐无法保压；补
11发酵操作规程
11发酵操作规程发酵是一种常见的生物过程，广泛应用于食品、饮料、制药等多个领域。
为了确保发酵过程的顺利进行，提高产品质量和产量，制定一套科学合理的发酵操作规程至关重要。
一、发酵前的准备工作1、设备检查检查发酵罐及其附属设备，如搅拌器、温度传感器、压力传感器、pH 电极等，确保其正常运行和精度准确。
检查管道连接是否紧密，阀门是否灵活，有无泄漏现象。
2、培养基制备根据发酵菌种的需求，精确称取所需的各种营养成分。
按照一定的顺序和方法将营养成分溶解于适量的水中，搅拌均匀。
调节培养基的 pH 值至适宜范围，通常使用酸碱溶液进行调节。
3、灭菌处理将制备好的培养基转移至发酵罐中，进行高温高压灭菌。
灭菌条件根据培养基的成分和容量而定，一般为 121℃，15 30 分钟。
同时，对发酵过程中使用的工具、过滤器等进行灭菌处理。
4、菌种准备从保藏的菌种中活化所需的菌株，按照规定的培养条件进行培养。
确保菌种的纯度和活力，通过显微镜观察、平板划线等方法进行检测。
二、接种操作1、环境消毒在接种前，对接种室进行彻底的清洁和消毒，包括地面、墙壁、工作台等。
使用紫外线灯照射一定时间，以杀灭空气中的微生物。
2、人员消毒接种人员需穿戴无菌工作服、口罩、手套等。
用 75%的酒精对手部进行消毒。
3、接种在无菌条件下，将培养好的菌种接入发酵罐中。
操作要迅速、准确，避免菌种受到污染。
三、发酵过程控制1、温度控制根据菌种的特性和发酵阶段，设定合适的温度范围。
通过夹套或盘管中的循环水或蒸汽来调节发酵罐内的温度。
密切监测温度变化，及时调整控制参数。
2、 pH 控制发酵过程中，pH 值会发生变化，需要适时进行调节。
通常使用酸碱溶液进行微调，以维持 pH 值在适宜范围内。
3、溶氧控制对于好氧发酵，要保证充足的溶氧供应。
通过调节搅拌速度、通气量等参数来控制溶氧水平。
4、消泡处理发酵过程中可能会产生泡沫，影响发酵效果。
及时添加消泡剂，消除泡沫。
5、补料操作根据发酵过程中营养物质的消耗情况，适时进行补料。
第五章 发酵过程及控制
（二）pH对发酵的影响
1、实例 例 pH对林可霉素发酵的影响 林可霉素发酵开始，葡萄糖转化为有机酸类中间产物，发酵液 pH下降，待有机酸被生产菌利用，pH上升。若不及时补糖、
(NH4)2SO4或酸，发酵液pH可迅速升到8.0以上，阻碍或抑制某些
酶系，使林可霉素增长缓慢，甚至停止。对照罐发酵66小时pH 达7.93，以后维持在8.0以上至115小时，菌丝浓度降低，NH2-N 升高，发酵不再继续。 发酵15小时左右，pH值可以从消后的6.5左右下降到5.3，调节这 一段的pH值至7.0左右，以后自控pH，可提高发酵单位。
4，最适温度的确定 最适温度是一种相对概念，是指在该温度下最 适于菌的生长或发酵产物的生成。 最适发酵温度与菌种，培养基成分，培养条件 和菌体生长阶段有关。 最适发酵温度的选择
– 在发酵的整个周期内仅选一个最适培养温度不一 定好。 – 温度的选择要参考其它发酵条件。 – 温度的选择还应考虑培养基成分和浓度
一、分批发酵
1、分批发酵的定义
• 是指在一封闭系统内含有初始限量基质的
发酵方式。在这一过程中，除了氧气、消
泡剂及控制pH的酸或碱外，不再加入任何 其它物质。发酵过程中培养基成分减少， 微生物得到繁殖。
2、分批发酵的特点
• 其物理，化学和生物参数都随时间
而变化，是一个不稳定的过程。
微生物受高温的伤害比低温的伤害大，即
超过最高温度，微生物很快死亡；低于最
低温度，微生物代谢受到很大抑制，并不
马上死亡。这就是菌种保藏的原理。
3，温度对发酵的影响
• 影响各种酶的反应速率和蛋白质性质 • 影响发酵液的物理性质 • 影响生物合成的方向。
– 例如，四环素发酵中金色链霉菌同时能产生金霉素。 在低于30℃温度下，该菌种合成金霉素能力较强。 当温度提高，合成四环素的比例也提高。在温度达 35℃则只产生四环素而金霉素合成几乎停止。
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太长或太短均会使产物质量下降，含量增加。
3、特殊因素 异常情况：染菌、代谢异常(糖耗缓慢等)。 为避免损失，可提前或拖后放罐时间来挽救。
算限制性基质的浓度，间接控制流加；
用传感器直接测定限制性基质的浓度，直接控制流加。
五、补料控制参数的选择
为了有效地进行中间补料，必须选择恰当的 反馈控制参数，以及了解这些参数与微生物代谢、 菌体生长、基质利用以及产物形成之间的关系。
采用最优的补科程序也是依赖于比生长曲线 形态、产物生成速率及发酵的初始条件等情况。 因此，欲建立分批补料培养的数学模型及选择最 佳控制程序都必须充分了解微生物在发酵过程中 的代谢规律及对环境条件的要求。
生产能力（或称生产率、产率）： 是指单位时间内单位罐体积发酵液的产物积
累量而言。
生产率单位：一般为g／(L·h)或kg／(m3·h)，产 物浓度单位为g／L或kg／m3，发酵时间单位为h。
二、影响放罐时间的因素
合理的放罐时间是由实验来确定的，即根据 不同的发酵时间所得的产物产量计算出发酵罐的 生产率和产品成本，采用生产率高而成本又低的 时间，作为放罐时间。
控制微生物的中间代谢，使之向着有利于 产物积累的方向发展。
为实现这一目标，在中间补料控制时，必 须选择恰当的反馈控制参数和补料速率。
四、补料控制的策略
大多数补料分批发酵均补加生长限制性基质。
以经验数据或预测数据控制流加； 以pH、尾气、溶氧、产物浓度等参数间接控制流加； 以物料平衡方程，通过传感器在线测定的一些参数计
第十节 发酵终点的判断
一、发酵终点的判断原则
根据发酵类型，生产目标，判断发酵终点。
•对发酵及原材料成本占整个生产成本主要部分的 发酵品种，主要追求提高生产率(kg/m3·h)，得率 (kg产物/kg基质)和发酵系数(kg产物/罐容积m3·发 酵周期h)
•下游提取精制成本占主要部分和产品价格比较贵， 除了要求高的产率和发酵系数外，还要求高的产 物浓度。
六、补料速率的确定
优化补料速率也是补料控制中十分重要 的一环，因为养分和前体需要维持适当的浓度， 而它们则以不同的速率被消耗，所以补料速率要 根据微生物对营养等的消耗速率及所设定的培养 液中最低维持浓度而定。
六、补料速率的确定
例如，用连续培养方法测定了在不同比生长速率下 青霉素生产菌产黄青霉的碳、氯、氧、磷、硫和乙酸盐 及菌最适生长所需的各种基质的补料速率。
二、影响放罐时间的因素
1、经济因素 以最低的成本来获得最大生产率的时间为最适
发酵时间。 缩短发酵周期，设备的利用率提高，但单位体
积发酵液的产物产量增长有限 延长时间，平均生产率下降，而动力消耗、管
理费用支出、设备消耗等费用仍在增加，因而产物成 本增加。
2、产品质量因素
发酵时间太短，残留过多尚未代谢的营养物质， 不利于提取、分离。
第八章 发酵过程控制
第九节 发酵过程补料控制
一、补料的目的
➢可以控制抑制性底物的浓度 基质浓度 前体
➢可以解除或减弱分解产物的阻遏 代谢阻遏
➢可以使发酵过程最优化 碳源 氮源 无机盐
二、补料的内容
补微生物能源和碳源的需要。 补充菌体所需要的氮源。 补充微量元素或无机盐。 补充前体、促进剂等。
三、补料的原则