發酵方式

發布時間： 2012-5-5 9:51

根據對氧需求的不同，通常分為靜置發酵和通氣發酵靜置發酵即將培養基盛于發酵槽中，在接種菌種后，不通空氣進行培養。例如，酒精、丙酮、丁醇、乳酸等發酵均屬此類型。
通氣發酵均屬需氧微生物的發酵方式，根據固態和液態的差別常分為淺盤液體、淺盤固體、深層固體和深層液體通氣發酵四種。 ①淺盤液體發酵是指從小規模的克氏瓶或燒瓶培養到較大規模的塑料膜和具有自動控制的發酵器。由于局限性較大，生產上采用的不多。
　　②淺盤固體發酵是主要以曲盤、竹簾等培養為主，目前國內小型釀造廠或種曲培養尚采用。
　　③深層固體發酵是淺盤固體發酵的一種發展，如厚層通風床、固體發酵罐等。
　　④深層液體通氣發酵這是目前應用最廣的方法，即微生物細胞在一個密封的發酵罐內，通入無菌空氣進行發酵。發酵罐的型式很多，有標準式、伍氏式、帶升式、自吸式、連續發酵器等。按物料和產物進出方式不同，可分幾種類型發酵過程物料流入速率(Fin)=0，物料流出速率(Fex)=0，即整個過程物料沒有進，也沒有出，Fin=Fex=0，這是分批發酵工藝。所謂分批發酵，即所有物料(除空氣、消沫劑、調pH的酸、堿外)一次加入發酵罐，然后滅菌、接種、培養，最后整個罐的內容物放出，進行產物回收。清罐畢，重復前過程進行裝罐接種，發酵重新開始。分批發酵分為菌體的生長和產物的形成兩個過程。產物形成的動力學很大程度取決于產物在菌體代謝中的作用。發酵過程有物料流入(連續或間歇)，但物料流出有兩種情況：一是Fex=0；二是Fex≠0，即后者定期排出一定量的發酵液，這些都是補料分批發酵。補料分批發酵在分批發酵中，由于到了中后期，養料快要消耗完畢，菌體逐漸走向衰老自溶，代謝產物不能再繼續分泌。如采用過于豐富的培養基來延長周期，提高產量，則由于高濃度培養基對微生物的生長繁殖不利，通氣攪拌困難，發酵不易正常。如采用補料分批發酵，就可克服上述的缺點，延長中期代謝活動，維持較高的發酵產物的增長幅度，并增加發酵液的總體積，故多數發酵產品均采用此種方式。補料分批發酵有很多類型，分類上說法不一，就物料流加方式而言，有恒定流率法、恒定底物濃度法和指數流率法。就補料操作方式而言，有連續流加、間遏流加和多周期流加。按每次流加速度不同可分為：快速流加、恒速流加、按指數速率流加和變速流加。就發酵罐內培養液體積而言，有變體積和恒體積之分等。發酵過程有物料連續流入，也有同量物料連續流出，即Fin=Fex≠0，這是連續發酵工藝。如前所述，連續發酵是指以一定的速度向發酵罐內添加新鮮培養基，同時以相同的速度流出培養液，從而使發酵罐內的液量維持恒定，使培養物在近似恒定狀態下生長的培養方法。在這個過程同時還需要加入發酵專用的發酵消泡劑。恒定狀態可以有效地延長分批培養中的對數期或穩定期。連續培養使用的設備，種類很多。大體上可分為兩個主要類別：均勻混合的生物反應器和活賽流反應器。微生物細胞必須和營養液一起，加到反應器內。本文參考《發酵微生物學》一書。

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