發(fā)酵方式
發(fā)布時間： 2012-5-5 9:51
根據(jù)對氧需求的不同，通常分為靜置發(fā)酵和通氣發(fā)酵
靜置發(fā)酵即將培養(yǎng)基盛于發(fā)酵槽中，在接種菌種后，不通空氣進行培養(yǎng)。例如，酒精、丙酮、丁醇、乳酸等發(fā)酵均屬此類型。
通氣發(fā)酵均屬需氧微生物的發(fā)酵方式，根據(jù)固態(tài)和液態(tài)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(fā)酵四種。
①淺盤液體發(fā)酵是指從小規(guī)模的克氏瓶或燒瓶培養(yǎng)到較大規(guī)模的塑料膜和具有自動控制的發(fā)酵器。由于局限性較大，生產(chǎn)上采用的不多。
?、跍\盤固體發(fā)酵是主要以曲盤、竹簾等培養(yǎng)為主，目前國內(nèi)小型釀造廠或種曲培養(yǎng)尚采用。
?、凵顚庸腆w發(fā)酵是淺盤固體發(fā)酵的一種發(fā)展，如厚層通風(fēng)床、固體發(fā)酵罐等。
?、苌顚右后w通氣發(fā)酵這是目前應(yīng)用最廣的方法，即微生物細(xì)胞在一個密封的發(fā)酵罐內(nèi)，通入無菌空氣進行發(fā)酵。發(fā)酵罐的型式很多，有標(biāo)準(zhǔn)式、伍氏式、帶升式、自吸式、連續(xù)發(fā)酵器等。
按物料和產(chǎn)物進出方式不同，可分幾種類型
發(fā)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，F(xiàn)in=Fex=0，這是分批發(fā)酵工藝。所謂分批發(fā)酵，即所有物料(除空氣、消沫劑、調(diào)pH的酸、堿外)一次加入發(fā)酵罐，然后滅菌、接種、培養(yǎng)，最后整個罐的內(nèi)容物放出，進行產(chǎn)物回收。清罐畢，重復(fù)前過程進行裝罐接種，發(fā)酵重新開始。分批發(fā)酵分為菌體的生長和產(chǎn)物的形成兩個過程。產(chǎn)物形成的動力學(xué)很大程度取決于產(chǎn)物在菌體代謝中的作用。
發(fā)酵過程有物料流入(連續(xù)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(fā)酵液，這些都是補料分批發(fā)酵。補料分批發(fā)酵在分批發(fā)酵中，由于到了中后期，養(yǎng)料快要消耗完畢，菌體逐漸走向衰老自溶，代謝產(chǎn)物不能再繼續(xù)分泌。如采用過于豐富的培養(yǎng)基來延長周期，提高產(chǎn)量，則由于高濃度培養(yǎng)基對微生物的生長繁殖不利，通氣攪拌困難，發(fā)酵不易正常。如采用補料分批發(fā)酵，就可克服上述的缺點，延長中期代謝活動，維持較高的發(fā)酵產(chǎn)物的增長幅度，并增加發(fā)酵液的總體積，故多數(shù)發(fā)酵產(chǎn)品均采用此種方式。補料分批發(fā)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(shù)流率法。就補料操作方式而言，有連續(xù)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(shù)速率流加和變速流加。就發(fā)酵罐內(nèi)培養(yǎng)液體積而言，有變體積和恒體積之分等。
發(fā)酵過程有物料連續(xù)流入，也有同量物料連續(xù)流出，即Fin=Fex≠0，這是連續(xù)發(fā)酵工藝。如前所述，連續(xù)發(fā)酵是指以一定的速度向發(fā)酵罐內(nèi)添加新鮮培養(yǎng)基，同時以相同的速度流出培養(yǎng)液，從而使發(fā)酵罐內(nèi)的液量維持恒定，使培養(yǎng)物在近似恒定狀態(tài)下生長的培養(yǎng)方法。在這個過程同時還需要加入發(fā)酵專用的發(fā)酵消泡劑。恒定狀態(tài)可以有效地延長分批培養(yǎng)中的對數(shù)期或穩(wěn)定期。連續(xù)培養(yǎng)使用的設(shè)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(yīng)器和活賽流反應(yīng)器。微生物細(xì)胞必須和營養(yǎng)液一起，加到反應(yīng)器內(nèi)。
本文參考《發(fā)酵微生物學(xué)》一書。
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