简述发酵过程优化原理及控制技术

发酵过程优化原理复习

1、 发酵过程优化的目标

答：①建立生物反应过程的数量化处理和动力学模型。 ②实现发酵过程优化，以更好地控制发酵过程；

③规避生物技术产业化过程的技术风险，追求其经济效益；

2、发酵过程优化主要涉及的研究内容

答：①细胞生长过程研究，了解微生物从非生物培养基中摄取营养物质的情况和营养物质通过代谢途径转化后的去向，确定不同环境条件下微生物的代谢产物分布；

②根据微生物代谢反应符合质量守恒定律，对微生物反应的化学计量进行研究，简化对发酵过程的质量衡算；

③研究生物反应速率及其影响因素，建立生物反应动力学，这也是是发酵过程优化研究的核心内容。 ④生物反应器工程，包括生物反应器及参数的检测与控制，它们是发酵过程优化最基本的手段。

3、Hasting（1954年）指出生化工程要解决的十大问题是哪些？

答：深层培养、通气、空气除菌、搅拌、结构材料、容器、冷却方式、设备及培养基除菌、过滤、公害。其中通气搅拌与放大是生化工程学科的核心，其中放大是生化工程的焦点。 4、Cooney指出，要实现发酵过程的优化与控制，必须解决好哪些问题？

答：必须解决好5个问题：①生物模型；②传感器技术；③适用于生物过程的最优化技术；④

酿酒酵母的发酵过程优化

戴璐

(常熟理工学院 生物与食品工程学院, 常熟 215500)

摘要: 该文以酿酒酵母为的生产菌，通过发酵过程的优化，重点考察了pH、溶解氧，测定残糖量和生物量的影响，并比较了分批培养、补料分批培养对酿酒酵母生长代谢的影响。发现补料分批培养比分批培养有利于酿酒酵母的生长与繁殖，有较多的细胞生物量的积累。 关键词: 酿酒酵母；发酵过程

Wine yeast fermentation process optimization

Dailu

(Changshu Institute of Technology, Biotechnology and Food Engineering Institute,

Changshu 215500)

Abstract: The fermentation process of Saccharomyces cerevisiae is optimized. The effect of some ferment conditions，including pH, fermentation of oxygen,

determination of residual sugar and biomass are res

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

酿酒酵母的发酵过程优化

戴璐

(常熟理工学院 生物与食品工程学院, 常熟 215500)

摘要: 该文以酿酒酵母为的生产菌，通过发酵过程的优化，重点考察了pH、溶解氧，测定残糖量和生物量的影响，并比较了分批培养、补料分批培养对酿酒酵母生长代谢的影响。发现补料分批培养比分批培养有利于酿酒酵母的生长与繁殖，有较多的细胞生物量的积累。 关键词: 酿酒酵母；发酵过程

Wine yeast fermentation process optimization

Dailu

(Changshu Institute of Technology, Biotechnology and Food Engineering Institute,

Changshu 215500)

Abstract: The fermentation process of Saccharomyces cerevisiae is optimized. The effect of some ferment conditions，including pH, fermentation of oxygen,

determination of residual sugar and biomass are res

从催化裂化的能量供入来看，催化烧焦在反应器和（ ）之间的热量传递构成了装置用能的一大特点，这也决定了提高催化裂化装置能效的优化策略。

A．再沸器 B．沉降器 C．再生器 D．分馏塔

2.采用（ ）可减少向反应器注入的蒸气量, 同时降低分馏塔顶冷却器的冷却负荷, 减少装置的酸水排放量。同时，可改善产品分布，增加轻质油品的收率。

A．氢气预提升 B．富气预提升 C．干气预提升 D．氧气预提升

3.催化重整是炼油厂重要的二次加工装置；主要以生产高辛烷值汽油或（ ）为目的。

A．烷烃 B．芳烃 C．烯烃 D．环烷烃

4.间壁两侧对流传热系数相差很大时，应设法增加对流传热系数（ ）的那一侧的传热面积。

A．小 B．大 C．不确定

D．取平均值后

5.对于加氢精制和加氢裂化而言，下列哪一项物质的存在会影响装置安全。（ ）

A．CO+CO2 B．硫、氮和H2S C．HCl D．以上都是

6.下列哪一项与以污水汽提后的净化水或凝结水代替大吹汽无关。（

A．降低蒸汽消耗 B．降低装置能耗

C．减少蒸汽波动对蒸汽管网负荷的影响 D．降低电耗

7.四级蒸馏是在

一、单选题 【本题型共15道题】

1.蒸汽动力系统产生的污染物来源于锅炉的燃料燃烧，主要有二氧化硫、（ ）以及一些悬浮颗粒物、炉渣等。

A．H2S B．CO2 C．氮氧化物 D．惰性气体

用户答案：[A] 得分：0.00

2.循环水系统消耗的能源主要包括（ ）、补充水等。 A．汽 B．燃料 C．电 D．干气

用户答案：[C] 得分：0.00

3.减少加热炉燃料消耗、降低装置能耗最直接、最有效的措施是（

A．优化换热流程、降低加热炉热负荷 B．提高加热炉热效率

C．提高加热炉入口的原料、燃料气和空气的温度 D．优化加热炉结构

）。用户答案：[A] 得分：3.00

4.优化离心泵流量调节方式包括（ ）。

A．通过调节阀门的开度实现 B．改变转速，切削叶轮直径 C．采用泵的串联或并联 D．以上全是

用户答案：[B] 得分：0.00

5.降低氢气成本的关键措施是（ ）。

A．优化制氢原料 B．优化制氢工艺 C．优化制氢工艺操作 D．优化氢气回收工艺 用户答案：[C] 得分：0.00

6.从催化裂化的能量供入来看，催化烧焦在反应器和（ ）之间的热量传递构成了装置用能的

发酵工艺控制——氧对发酵的影响及控制

在好氧深层培养中，氧气的供应往往是发酵能否成功的重要限制因素之一。通气效率的改进可减少空气的使用量，从而减少泡沫的形成和杂菌污染的机会。 一、溶解氧对发酵的影响

溶氧是需氧发酵控制最重要的参数之一。由于氧在水中的溶解度很小，在发酵液中的溶解度亦如此，因此，需要不断通风和搅拌，才能满足不同发酵过程对氧的需求。溶氧的大小对菌体生长和产物的形成及产量都会产生不同的影响。如谷氨酸发酵，供氧不足时，谷氨酸积累就会明显降低，产生大量乳酸和琥珀酸。

需氧发酵并不是溶氧愈大愈好。溶氧高虽然有利于菌体生长和产物合成，但溶氧太大有时反而抑制产物的形成。因为，为避免发酵处于限氧条件下，需要考查每一种发酵产物的临界氧浓度和最适氧浓度，并使发酵过程保持在最适浓度。最适溶氧浓度的大小与菌体和产物合成代谢的特性有关，这是由实验来确定的。根据发酵需氧要求不同可分为三类：第一类有谷氨酸、谷氨酰胺、精氨酸和脯氨酸等谷氨酸系氨基酸，它们在菌体呼吸充足的条件下，产量才最大，如果供氧不足，氨基酸合成就会受到强烈的抑制，大量积累乳酸和琥珀酸；第二类，包括异亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸和天冬氨酸，即天冬氨酸系氨基酸，供氧充足可得最高产量

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

一、选择填空

1、闭环控制系统是根据___________信号进行控制的。

A、被控量 B、偏差 C、扰动 D、给定值

2、被控对象在PI调节器作用下，当?增加时，其动态偏差____减小 _______，静态偏差___增大_______。

A、增大 B、减小 C、不变

3、被控对象干扰通道具有纯迟延?，对系统控制质量____没影响____；控制通道控制质量___有利 ____。

A 、有利 B、不利 C、没影响

4、需要知道对象的动态特性，才能进行参数整定的工程方法是___________。

A、临界比例带法 B、衰减曲线法 C、响应曲线法 D、广义频率法 5、在控制过程中手／自动切换时的最基本要求是( 无扰动 )。

(A)手／自动可相互跟踪；(B)无扰动；(C)切换时的扰动量必须在规定范围内；(D)根据当时运行工况而定。 答案：B

6、DDZ-Ⅲ型仪表采用国际标准信号，现场传输信