发酵过程解析控制与检测技术

谷氨酸发酵过程优化与控制研究

【摘要】：谷氨酸产生菌既是谷氨酸发酵反应过程的主体，也是反应过程的生物催化剂。通过对影响谷氨酸发酵生产的菌种、原料、发酵环境条件等因素进行分析，指出采用代谢工程方法优化生产菌种和发酵工艺，能够使菌种发酵的综合技术得到不断提高。

关键词：谷氨酸发酵；菌种；流加糖；生物素；发酵环境条件；控制

谷氨酸发酵生产是谷氨酸产生菌在其生命活动过程中分解、代谢营养物质、合成所需产物———谷氨酸的生化过程。在这个过程中，影响谷氨酸产生菌生长、繁殖、代谢及合成产物的因素很多，通过人工干预有目的地控制这些因素，使其最终满足谷氨酸菌种的代谢合成需要，可以达到增加产物、降低消耗的目的。谷氨酸产生菌既是反应过程的主体，也是反应过程的生物催化剂，它摄取原料的营养，通过细胞内特定的酶系列进行复杂的生化反应。其底物中的反应物透过细胞壁和细胞膜进入细胞体内，在酶的作用下进行催化反应，将反应物转化为产物并释放出来，细胞的内在特性及其代谢规律是影响生化反应的关键因素。因此，发酵是一个比其他工业过程更为复杂的动态过程。

1 选育优良菌种

高产、纯正、优良的菌种是保证发酵成功的前提，因此优良生产菌种的选育一直是谷氨酸发酵的主要研究课题。谷氨酸发

过程检测与控制仪表日常维护

一、 保温伴热

检查仪表保温伴热，是仪表工日常维护工作的内容之一，它关系到节约能源， 防止仪表冻坏，保证仪表测量系统正常运行，是仪表维护不可忽视的一项工作。

这项工作的地区性、季节性比较强。冬天，仪表工巡回检查应观察仪表保温状况， 检查安装在工艺设备与管线上的仪表，如椭圆齿轮流量计、电磁流量计、旋涡流量 计（涡街流量计）、涡轮流量计、质量流量计、法兰式差压变送器、浮筒液位计和 调节阀阀等保温状况，观察保温材料有否脱落，有否被雨水打湿造成保温材料不起 作用。个别仪表需要保温伴热时，要检查伴热情况，发现后要及时处理。还要检查差压变送器和压力变送器导压管线保温情况，检查保温箱保温情况。差压 变送器和压力变送器导压管内物料由于处在静止状态，有时除保温以外尚需伴热， 伴热有电伴热和蒸汽伴热。对于电伴热应检查电源电压，保证正常运行。蒸汽伴热 是化工企业最常见的伴热形式。对于蒸汽伴热，由于冬天气温变化很大，温差可达 20℃左右，仪表工应根据气温变化调节伴热蒸汽流量。蒸汽流量大小可通过观察伴 热蒸汽管疏水器排汽状况决定，疏水器连续排汽说明蒸汽流量过大，很长时间不排 汽说明蒸汽流量太小。蒸汽流量调节裕度是很大的，因为蒸汽伴热是为了保证导压

浅谈发酵食品与发酵技术

说起发酵食品, 人们很容易就想到酱油、 腐乳、 豆豉、 咸菜等具有独特色香味的常见食品。但人们往往也容易把它们与细菌和腐烂联系起来。到底什么是发酵食品呢？

发酵食品是指利用乳酸菌或曲菌制成的食品。相对于普通食品而言, 发酵食品有着更为丰富的营养成分; 由于发酵的作用, 食品中的蛋白质被有效降解, 此类食品更易消化吸收。同时, 由于大多数致病菌只适应中性偏碱环境, 而发酵工艺产生的是酸性环境, 所以发酵食品更耐贮存。此外, 食用发酵食品还能获得几种人体必需但本身不能产生的氨基酸。 发酵食品分为5 种 ,一 种 是 酒类, 比如啤酒、 黄酒、白酒和葡萄酒; 一种是氨基酸类, 比如味精(其主要成分为谷氨酸); 一种是有机酸类, 如柠檬酸; 一种是蛋白质水解类, 大部分为传统酿制产品, 如酱油、腐乳、 醋都属于此类; 还有一种是酶制剂, 主要用于工业生产。

发酵技术有着悠久的历史，作为现代科学概念的微生物发酵工业，是在 20 世纪 40 年代随着抗生素工业的兴起而得到迅速发展的，而现代发酵技术又是在传统发酵技术的基础上，结合了现代的基因工程、细胞工程、分子修饰和改造等新技术。由于微生物发酵工业具有投资少、见效快、污染小、外源目

第六章 发酵条件及过程控制

第六章 发酵条件及过程控制第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节 第十节 营养基质和菌体浓度 温度的影响和控制 pH的影响和控制 通气和搅拌 泡沫的影响和控制 二氧化碳和呼吸熵 发酵终点的判断 发酵条件的优化控制 发酵的计算机控制 发酵过程的精确检测

第一节

营养基质和菌体浓度的影响及其控制

碳源种类对发酵影响及控制 氮源的种类和浓度的影响及控制 磷酸盐浓度的影响和控制 菌体浓度的影响及控制

碳源种类对发酵影响及控制碳源种类 快速利用和缓慢利用碳源 有机和无机 碳酸气； 淀粉水解糖，糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液等 石油、正构石蜡，天然气 醋酸、甲醇、乙醇等石油化工产品 青霉素发酵(快速利用碳源，产量低，细胞生长快，缓慢 利用碳源，产量高，细胞生长慢。 混合碳源 透明质酸(快速和缓慢利用碳源结合)

碳源浓度对发酵影响控制培养基中碳源含量超过5%,细胞生长会因脱水而下降。 酵母的Crabtree效应：即Crabtree(1929)发现，当酵母在 高糖浓度下，即时溶氧充足，它还会进行发酵，从葡萄糖 生产乙醇。为获得最大酵母得率，不能用恒速流加的方法， 而保持最大生长速率的补料分批培养或连续培养可以避免 该现

第六章 发酵条件及过程控制

第六章 发酵条件及过程控制第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节 第十节 营养基质和菌体浓度 温度的影响和控制 pH的影响和控制 通气和搅拌 泡沫的影响和控制 二氧化碳和呼吸熵 发酵终点的判断 发酵条件的优化控制 发酵的计算机控制 发酵过程的精确检测

第一节

营养基质和菌体浓度的影响及其控制

碳源种类对发酵影响及控制 氮源的种类和浓度的影响及控制 磷酸盐浓度的影响和控制 菌体浓度的影响及控制

碳源种类对发酵影响及控制碳源种类 快速利用和缓慢利用碳源 有机和无机 碳酸气； 淀粉水解糖，糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液等 石油、正构石蜡，天然气 醋酸、甲醇、乙醇等石油化工产品 青霉素发酵(快速利用碳源，产量低，细胞生长快，缓慢 利用碳源，产量高，细胞生长慢。 混合碳源 透明质酸(快速和缓慢利用碳源结合)

碳源浓度对发酵影响控制培养基中碳源含量超过5%,细胞生长会因脱水而下降。 酵母的Crabtree效应：即Crabtree(1929)发现，当酵母在 高糖浓度下，即时溶氧充足，它还会进行发酵，从葡萄糖 生产乙醇。为获得最大酵母得率，不能用恒速流加的方法， 而保持最大生长速率的补料分批培养或连续培养可以避免 该现

3 过程控制参数检测与变送

3.1 过程参数检测与变送概述

在工业生产中，为了正确地指导生产，确保生产过程安全、稳定，使生产过程实现最优化，必须及时、准确的掌握描述生产过程特性的各种参数。因此，要想对过程参数实行有效的控制，首先要对他们进行有效的检测，而如何实现有效的检测，则由检测仪表来完成。

检测仪表是过程控制系统的重要组成部分，它可以实现对温度、压力、流量、物位等过程参数的实时、可靠检测。检测仪表的检测精度直接影响系统的控制精度，而检测仪表的基本特性和各项性能指标又是衡量检测精度的基本要素。因此，掌握检测仪表的基本特性和构成原理，分析和计算检测仪表的性能指标等是正确使用检测仪表，更好地完成检测任务的重要前提。

3.1.1 基本概念

过程参数检测仪表通常由敏感元件和变送单元组成，如图3-1所示，敏感元件直接感受被测参数变化，并将其转换为相应的物理量提供给变送单元，经变送单元转化为标准信号输出。

图3-1 过程参数检测仪表结构

敏感元件，也称传感器，是与人的感觉器官相对应的元件，按照国家标准GB7665-1987的规定，定义传感器为“能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件与转换元件组成”。它利用

软包装检测与控制

一、软塑包装行业现状与发展趋势

食品、化妆品、医药等行业的飞速发展，以及包装材料和加工技术的不断提高，软塑包装在许多领域正扮演着越来越重要的角色。

如在食品工业，据预测，以2003年软塑包装的销售额将超过包装加工销售额的56%，其中袋装肉食品以每年20%的速度增长最快的部分，另据美国华盛 顿软包装协会所属的商业和经济研究机构出版的《99年度工业报告》报道，在未来五年，药品包装将成为软包装的第二大经济增长点。其他如工业品包装、保健类 产品的包装，包括肥皂、化妆品、一次性制品及其他零售包装的销售量和销售额增长速度都很快。总之塑料软包装以其特有的色彩艳丽、图案新颖、价格低廉、使用 方便等特点覆盖着大量的市场，已渗透到制造领域的每个部分。

目前，软包装行业竞争也日趋激烈，各地纷纷发挥地区优势，来提高产品的质量，目前已形成汕头、余姚、中山、台州、桐城、雄县、东光等为龙头的软包装基地，包装厂积极引进和研制新型包材，以求满足形形色色的包装需要。但同时也有以下问题：

1.市场竞争总体上日趋激烈，在低端产品上尤为突出，竞相压价，产生恶性竞争，高性能、高附加值的产品不仅少，且质量低。

2.行业内部包装产品的标准执行不一，国际，行业内默认标准，国际标准共

软包装检测与控制

一、软塑包装行业现状与发展趋势

食品、化妆品、医药等行业的飞速发展，以及包装材料和加工技术的不断提高，软塑包装在许多领域正扮演着越来越重要的角色。

如在食品工业，据预测，以2003年软塑包装的销售额将超过包装加工销售额的56%，其中袋装肉食品以每年20%的速度增长最快的部分，另据美国华盛 顿软包装协会所属的商业和经济研究机构出版的《99年度工业报告》报道，在未来五年，药品包装将成为软包装的第二大经济增长点。其他如工业品包装、保健类 产品的包装，包括肥皂、化妆品、一次性制品及其他零售包装的销售量和销售额增长速度都很快。总之塑料软包装以其特有的色彩艳丽、图案新颖、价格低廉、使用 方便等特点覆盖着大量的市场，已渗透到制造领域的每个部分。

目前，软包装行业竞争也日趋激烈，各地纷纷发挥地区优势，来提高产品的质量，目前已形成汕头、余姚、中山、台州、桐城、雄县、东光等为龙头的软包装基地，包装厂积极引进和研制新型包材，以求满足形形色色的包装需要。但同时也有以下问题：

1.市场竞争总体上日趋激烈，在低端产品上尤为突出，竞相压价，产生恶性竞争，高性能、高附加值的产品不仅少，且质量低。

2.行业内部包装产品的标准执行不一，国际，行业内默认标准，国际标准共

易读文库

发酵技术中的泡沫的控制

1 泡沫的产生、性质及变化 形成条件：

? 气-液两相共存；

? 表面张力大的物质存在；

发酵过程中泡沫有两种类型：

? 一种是发酵液液面上的泡沫，气相所占的比例特别大，与液体有较明显的界限，如

发酵前期的泡沫；

? 另一种是发酵液中的泡沫，又称流态泡沫(fluid foam)，分散在发酵液中，比较稳定，

与液体之间无明显的界限。

? 实质：气溶胶构成的胶体系统，其分散相是空气和代谢气，连续相是发酵液，泡沫

间隔着一层液膜而被彼此分开不相连通。

泡沫是热力学不稳定体系

热力学第二定律指出：自发过程，总是从自由能较高的状态向自由能较低的状态变化。起泡过程中自由能变化如下： △G=γ△A

△G——自由能的变化 △A——表面积的变化 γ——比表面能

起泡时，液体表面积增加，△A为正值，因而△G为正值，也就是说，起泡过程不是自发过程。另一方面，泡沫的气液界面非常大。

例如：半径1cm厚0.001cm的一个气泡，内外两面的气液界面达25cm2；可是，当其破灭为一个液滴后，表面积只有0.2cm2,相差上百倍。

泡沫破灭、合并的过程中，自由能减小的数值很大。因此泡沫的热力学不稳定体系，终归会变成具有较小表面

质量检验员培训资料

一 质量控制的基本原理

质量管理的一项主要工作是通过收集数据、整理数据，找出波动的规律，把正常波动控制在最低限度，消除系统性原因造成的异常波动。把实际测得的质量特性与相关标准进行比较，并对出现的差异或异常现象采取相应措施进行纠正，从而使工序处于控制状态，这一过程就叫做质量控制。质量控制大致可以分为7个步骤：

（1） 选择控制对象；

（2） 选择需要监测的质量特性值； （3） 确定规格标准，详细说明质量特性；

（4） 选定能准确测量该特性值得监测仪表，或自制测试手段； （5） 进行实际测试并做好数据记录； （6） 分析实际与规格之间存在差异的原因； （7） 采取相应的纠正措施。

当采取相应的纠正措施后，仍然要对过程进行监测，将过程保持在新的控制水准上。一旦出现新的影响因子，还需要测量数据分析原因进行纠正，因此这7个步骤形成了一个封闭式流程，称为“反馈环”。这点和6Sigma质量突破模式的MAIC有共通之处。

在上述7个步骤中，最关键有两点： （1） 质量控制系统的设计； （2） 质量控制技术的选用。 二 质量控制系统设计

在进行质量控制时，需要对需要