[发明专利]在发酵法生产甘油中的变温方法

摘要

本发明属于发酵法生产甘油的工艺技术,特别涉及在发酵法生产甘油中的变温方法。对已有的典型发酵数据重新估计部分可变参数的数值,建立符合待优化的发酵反应器和通气量条件下的动力学模型;测定出发酵初始时的细胞、葡萄糖和磷的含量,运用优化甘油发酵温度的复形调优程序,优化甘油发酵过程温度,并通过积分甘油间歇发酵过程的宏观动力学模型方程组,使求得的最终残糖浓度受到最终残糖浓度指标约束的甘油发酵指标最大;确定发酵过程的最优化温度分布,按照温度升降过程时间在相邻两阶段中各占一半的原则,确定相邻两阶段温度转换的时间。

主权项

1．一种在发酵法生产甘油中的变温方法，其特征在于方法包括下列步骤：步骤一：分析确定发酵开始时的细胞、葡萄糖浓度及磷含量；发酵反应器中的培养基在110-120℃温度下灭菌10-20分钟后，在接种发酵开始前1-2小时，取10毫升发酵培养基作分析样，其中1毫升用蒸馏水稀释50倍后用菲林定糖法测定葡萄糖浓度，另外9毫升样用磷钼酸铵法测定磷含量；同时，于种子发酵液中也取样10毫升，将其中的1毫升用蒸馏水稀释10-50倍，用血球记数板记数法在50倍显微镜下记数确定出细胞浓度；将另外9毫升种子发酵液在3000转/分钟的转速下离心3分钟以上，取离心后的上清液1毫升，用蒸馏水稀释5-10倍后用菲林定糖法测定葡萄糖浓度，余下的上清液用磷钼酸铵法测定磷含量；根据接种百分体积比例C％，按照质量衡算关系近似确定出发酵开始时的细胞浓度、葡萄糖浓度及磷含量，发酵初始甘油浓度确定为零；步骤二：确定发酵过程的最优化温度分布(1)．启动确定甘油发酵最优化温度的复形调优计算机程序，进入运行状态，(2)．输入发酵过程平均划分的温度阶段数目N，(3)．输入发酵总时间为tf小时，葡萄糖消耗的延滞时间td小时，或取td=2小时，输入可变参数Kdo1,Kph1,Yp/s,Yx/ph和Kdo2,Kph2,Kph3的数值；输入步骤一所得开始时的细胞浓度、葡萄糖浓度、甘油浓度及磷含量，发酵最终残糖浓度指标Send,T1,T2,…,TN共N个温度变量的初始值、下限值Tlow和上限值Tup，温度初始值在上限值和下限值的范围内任意选取，输入反射系数α，(4)．数据输入完毕后，等待计算机输出T1,T2,…,TN共N个温度变量的优化值及优化后发酵指标Pf的数值，(5)．在3-20的温度范围内改变N值，重复步骤(1)-(4)一次或一次以上，重新计算出新的N值所对应的优化温度T1,T2,…,TN以及优化后的最终残糖浓度Sf受到最终残糖浓度指标Send约束的甘油发酵指标Pf的数值，(6)．关闭确定甘油发酵最优化温度的复形调优计算机程序，(7)．按N值从小到大的顺序，比较不同N值下的Pf值，以Pf值的变化幅度不超过1％时的最小N值作为发酵过程划分的总阶段数目，然后再选择该N值下所对应的优化温度T1,T2,…,TN作为发酵的最优化温度；步骤三：按照所求得的最优化温度分布控制发酵过程的温度，根据发酵反应器的最大升温速率或降温速率，按照温度升降过程时间在相邻两阶段中各占一半的原则，确定相邻两阶段温度转换的时间，将步骤2求得N个阶段的温度T1,T2,…,TN运用到实际发酵过程，在保持较快的残糖消耗速率的前提下，最终提高发酵甘油的产率；其中：Kdo1为对细胞生长溶氧系数(108个/毫升)，取值范围1-20，Kph1为磷对细胞生长饱和常数(微克/毫升)，取值范围50-200，Yp/s为甘油对葡萄糖得率系数(无单位)，取值范围0.4-0.6，Yx/ph为细胞对磷得率系数(108个/微克)，取值范围0.04-0.08，td为葡萄糖消耗延滞时间(小时)，取值范围0-10，Kdo2为对甘油生成溶氧系数(108个/毫升)，取值范围5.7·Kdo1，Kph2为磷对葡萄糖消耗饱和常数(微克/毫升)，取值范围0.088·Kph1，Kph3为磷对甘油生成饱和常数(微克/毫升)，取值范围0.00293·KPh1，N值为正整数，α为反射系数，取值范围为1.1-1.8。