四.流加发酵 所谓流加发酵,即补料分批发酵(Fed- batch fermentation),有时又称半连续培 养或半连续发酵,是指在分批发酵过程 中间歇或连续地补加新鲜培养基的发酵 方法
四. 流加发酵 • 所谓流加发酵，即补料分批发酵(Fedbatch fermentation)，有时又称半连续培 养或半连续发酵，是指在分批发酵过程 中间歇或连续地补加新鲜培养基的发酵 方法
分批、连续、流加操作方式的比较 优点 缺点 分批发酵1.一般投资较小 1.因放罐、灭菌等原因,非生产时间长 2.易转产、生产灵活 2经常灭菌会降低仪器寿命 3分批操作中某一阶段可获得高的3.前培养和种子的花费大 转化率 4.发酵周期短,菌种退化率小 4.需较多的操作人员或较多的自动控制系统 连续发酵1可实现有规律的机械、自动化1.操作不灵活 2操作人员少 2.因操作条件不易改变,原料质量必须稳定 3反应器体积小、非生产时间少3.若采用连续灭菌,加上控制系统和自动化 设备,投资较大 4.产品质量稳定 4.必须不断地排除一些非溶性的固型物 5.操作人员接触毒害物质的可能性5.易染菌,菌种易退化 6测量仪器使用寿命长 流加发酵1.操作灵活 1.非生产时间长 2染菌、退化的几率小 2.需较多的操作人员或计算机控制系统 3可获得高的转化率 3操作人员接触一些病原菌和有毒产品的可 能性大 4对发酵过程可实现优化控制 5.因经常灭菌会降低仪器使用寿命
优点 缺点 分批发酵 1.一般投资较小 1.因放罐、灭菌等原因，非生产时间长 2.易转产、生产灵活 2.经常灭菌会降低仪器寿命 3.分批操作中某一阶段可获得高的 转化率 3.前培养和种子的花费大 4.发酵周期短，菌种退化率小 4.需较多的操作人员或较多的自动控制系统 连续发酵 1.可实现有规律的机械、自动化 1.操作不灵活 2.操作人员少 2.因操作条件不易改变，原料质量必须稳定 3.反应器体积小、非生产时间少 3.若采用连续灭菌，加上控制系统和自动化 设备，投资较大 4.产品质量稳定 4.必须不断地排除一些非溶性的固型物 5.操作人员接触毒害物质的可能性 小 5.易染菌，菌种易退化 6.测量仪器使用寿命长 流加发酵 1.操作灵活 1.非生产时间长 2.染菌、退化的几率小 2.需较多的操作人员或计算机控制系统 3.可获得高的转化率 3.操作人员接触一些病原菌和有毒产品的可 能性大 4.对发酵过程可实现优化控制 5.因经常灭菌会降低仪器使用寿命 分批、连续、流加操作方式的比较
流加发酵的研究进展 在20世纪70年代以前流加发酵的理论研 究几乎是个空白,流加过程控制仅仅以 经验为主,流加方式也仅仅局限于间歇 或恒速流加 1973年日本学者 Yoshida等人首次提出了 “ Fed-Batch fermentation这个术语,并 从理论上建立了第一个数学模型,流加 发酵的研究才开始进入理论研究阶段
流加发酵的研究进展 • 在20世纪70年代以前流加发酵的理论研 究几乎是个空白，流加过程控制仅仅以 经验为主，流加方式也仅仅局限于间歇 或恒速流加 • 1973年日本学者Yoshida等人首次提出了 “Fed-Batch Fermentation”这个术语，并 从理论上建立了第一个数学模型，流加 发酵的研究才开始进入理论研究阶段
流加发酵所取得的三个方面的重大进展 20世纪70年代中后期对流加发酵过程的 动力学解析 结合发酵过程的可测参数对流加过程进 行反馈控制(如DO法、CO2法、RQ(呼 吸商)法、pH法、代谢物法、萤光法等) 流加发酵的最优化研究
流加发酵所取得的三个方面的重大进展 • 20世纪70年代中后期对流加发酵过程的 动力学解析 • 结合发酵过程的可测参数对流加过程进 行反馈控制（如DO法、CO2法、RQ(呼 吸商)法、pH法、代谢物法、萤光法等） • 流加发酵的最优化研究
流加发酵最优化研究的核心问题是找出 最佳的底物流加方式,以维持发酵过程 始终处于最佳状态 流加发酵最优化的研究内容包括: (1)状态方程的建立 (2)目标泛函的确定 (3)最优化底物流加方式的求解
• 流加发酵最优化研究的核心问题是找出 最佳的底物流加方式，以维持发酵过程 始终处于最佳状态 • 流加发酵最优化的研究内容包括： • （1）状态方程的建立 • （2）目标泛函的确定 • （3）最优化底物流加方式的求解