第五章 发酵过程动力学的基本概念(2006).ppt

发酵工程精品课程,http:/,华东理工大学生物工程学院,http:/,第五章 发酵过程动力学的基本概念,发酵过程的反应描述及速度概念,发酵过程动力学研究的基本内容,菌体生长、产物形成、基质消耗动力学的基本概念,反应动力学的应用连续培养的操作特性,发酵过程动力学的基本概念,http:/,第一节 发酵过程的反应描述及速度概念,XS（底物）X（菌体）P（产物）,发酵研究的内容：,发酵过程反应的描述,菌种的来源找到一个好的菌种,发酵过程的工艺控制最大限度发挥菌种的潜力,发酵过程动力学的基本概念,发酵过程的反应描述及速度概念,http:/,基质的消耗速度：,发酵过程反应速度的描述,基质的消耗比速：,(g.L-1.s-1),(h-1、s-1),单位时间内单位菌体消耗基质或形成产物（菌体）的量称为比速，是生物反应中用于描述反应速度的常用概念,XS（底物）X（菌体）P（产物）,发酵过程动力学的基本概念,发酵过程的反应描述及速度概念,http:/,基质的消耗比速：,(h-1),菌体的生长比速：,产物的形成比速：,(h-1),(h-1),发酵过程反应速度的描述,XS（底物）X（菌体）P（产物）,发酵过程动力学的基本概念,发酵过程的反应描述及速度概念,http:/,第二节 发酵反应动力学的研究内容,研究反应速度及其影响因素并建立反应速度与影响因素的关联,反应动力学模型,反应器特性,+,反应器的操作模型,操作条件与反应结果的关系，定量地控制反应过程,发酵过程动力学的基本概念,发酵反应动力学的研究内容,http:/,已建立动力学模型的类型,机制模型：,根据反应机制建立,几乎没有,现象模型（经验模型）：,目前大多数模型,能定量地描述发酵过程,能反映主要因素的影响,发酵过程动力学的基本概念,发酵反应动力学的研究内容,http:/,第三节 微生物生长动力学的基本概念,一、微生物在一个密闭系统中的生长情况：,时间,菌体浓度,延迟期,指数生长期,减速期,静止期,衰亡期,延迟期：,指数生长期:,倍增时间：td,减速期:,静止期：;,衰亡期:,发酵过程动力学的基本概念,微生物生长动力学的基本概念,http:/,二、微生物的生长动力学、Monod方程,微生物的生长速度：f(s,p,T,pH,),在一定条件下(基质限制)：f(S),发酵过程动力学的基本概念,微生物生长动力学的基本概念,http:/,Monod研究了基质浓度与生长速度的关系Monod方程(1949),米氏方程:,发酵过程动力学的基本概念,微生物生长动力学的基本概念,http:/,：菌体的生长比速 S：限制性基质浓度 Ks：半饱和常数max:最大比生长速度,单一限制性基质：就是指在培养微生物的营养物中，对微生物的生长起到限制作用的营养物。,发酵过程动力学的基本概念,微生物生长动力学的基本概念,http:/,Monod方程的参数求解(双倒数法)：,将Monod方程取倒数可得：,或：,这样通过测定不同限制性基质浓度下，微生物的比生长速度，就可以通过回归分析计算出Monod方程的两个参数。,发酵过程动力学的基本概念,微生物生长动力学的基本概念,http:/,例：在一定条件下培养大肠杆菌，得如下数据：,S(mg/l)6 33 64 153 221(h-1)0.06 0.24 0.43 0.66 0.70,求在该培养条件下，求大肠杆菌的max，Ks和td?,解：将数据整理：,S/100 137.5 192.5 231.8 311.3 S 6 33 64 153 221,发酵过程动力学的基本概念,微生物生长动力学的基本概念,http:/,max，1.11(h-1);Ks97.6 mg/L,