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经典工业发酵流程图发酵过程的操作类型分批发酵补料分批发酵（半连续发酵）连续发酵发酵类型分批发酵半连续发酵连续发酵优缺点操作简单、周期短染菌的机会减少生产过程、产品质量易掌握不适用于测定过程动力学对基质浓度敏感的产物，用分批发酵不合适可解除底物抑制，产物的反馈抑制和快速利用碳源的阻遏效应，并维持适当的菌体浓度，使不致于加剧供氧的矛盾；可降低培养基的黏度，并尽可能地延长产物的形成时间。避免培养基积累有毒代谢物。不会产生菌种老化和变异等问题。可提高设备利用率和单位时间的产量，节省发酵罐的非生产时间；便于自动控制；增加了染菌机会：长时间不断地向发酵系统供给无菌空气和培养基；菌种发生变异的可能性较大。那么为何pH调节中提到通气？发酵过程中pH的变化发酵过程中，由于菌种在一定温度及通气条件下对培养基中碳、氮源等的利用，随着有机酸或氨基氮的积累，会使pH产生一定的变化。这种变化的根源是培养基的成分和微生物的代谢特性。引起培养液的pH发生波动的因素引起pH下降的因素：1）培养基中碳、氮比例不当，碳源过多，特别是葡萄糖过量，或者中间补糖过多加之溶解氧不足，致使有机酸大量积累2）消沫油加得过多3）生理酸性物质的存在引起pH上升的因素：1）氮源过多2）生理碱性物质存在3）中间补料中氨水或尿素等的碱性物质加入过多有研究表明，培养开始时发酵液pH的影响是不大的，因为微生物在代谢过程中，迅速改变培养基pH的能力十分惊人。例如，以花生饼粉为培养基进行土霉素发酵，最初将pH分别调到5.0、6.0和7.0，发酵24h后，这三种培养基的pH已经不相上下，都在6.5～7.0之间。但是当外界条件发生较大变化时，菌体就失去了调节能力，发酵液的pH将会不断波动。引起这种波动的原因除了取决于微生物自身的代谢外，还与培养基的成分有极大的关系。一般来说，有机氮源和某些无机氮源的代谢起到提高pH的作用，例如氨基酸的氧化和硝酸钠的还原，玉米浆中的乳酸被氧化等，这类物质被微生物利用后，可使pH上升，这些物质被称为生理碱性物质，如有机氮源、硝酸盐、有机酸等。而碳源的代谢则往往起到降低pH的作用，例如，糖类氧化不完全时产生的有机酸，脂肪不完全氧化产生的脂肪酸、铵盐氧化后产生的硫酸等。这类物质称为生理酸性物质。此外通气条件的变化，菌体自溶或杂均污染都可能引起发酵液pH的改变，所以确定最适pH以及采最适有效的控制措施，是使菌种发挥最大生产能力的保证。工业发酵选择最适pH的原则：既有利于菌体的生长繁殖，又要最大限度地使产物合成获得高的产量合适的pＨ值是根据实验结果来确定。将发酵培养基调节成不同的出发pH值，进行发酵，在发酵过程中，定时测定和调节pH，以分别维持出发pH值，或者利用缓冲液配制培养基以维持之。到时观察菌体生长的情况，以菌体生长达到最高值的pH值为菌体生长的最适pH值。以同样的方法，可测得产物合成的合适PH值。控制pH的方法考虑发酵培养基的基础配方，使之有适当的比例，使发酵过程pH的变化在适合的范围内。因为培养基中含有代谢产酸[如葡萄糖产生酮酸、(NH4)2SO4]和产碱[如NaNO3、尿素]的物质以及缓冲剂[如CaCO3]等成分，它们在发酵过程中要影响pH的变化，特别是CaCO3能与酮酸等反应，而起到缓冲作用，所以它的用量比较重要。在分批发酵中，常采用这种方法来控制pH的变化。利用上述方法调节pH值的能力是有限的，如果达不到要求，可以用在发酵过程直接补加酸或碱和补枓的方式来控制，特别是补料的方式，效果比较明显。过去是直接加入酸或碱来控制，但现在常用的是以生理酸性物质(硫酸铵)和碱性物质(氨水)来控制。它们不仅可以凋节pH值，还可以补充氮源。当发酵的pH值和氨氮含量都低时，补加氨水，就可以达到调节pH和补充氨氮的目的。反之，pH值较高，氨氮含量又低时，就补加硫酸铵。目前，已比较成功地采用补枓的方法来调节pH值，如氨基酸发酵采用流加尿素的方法，特别是次级代谢产物抗生素发酵，更常用此法。这种方法，既可以达到稳定pH值的目的，又可以不断补充营养物质，特别是能产生阻遏作用的物质。少量多次补加还可解除对产物合成的阻遏作用，提高产物产量。也就是说，采用补料的方法，可以同时实现补充营养、延长发酵周期、调节pH值和培养液的特性（如菌浓等）等几个目的。最成功的例子就是青霉素的补枓工艺，利用控制葡萄糖的补加速率来控制pH值的变化范围（现已实现自动化），其青霉素产量比用恒定的加糖速率和加酸或碱来控制pH值的产量高25%。前面提到各种pH调节方法，都是工业常用的，但是控制通气量调节pH呢？我们以工业上醋酸生产来看这个问题醋酸发酵是分2步（two-stepreaction）进行：首先是乙醇在乙醇脱氢酶的催化下成乙醛，接着是乙醛在乙醛脱氢酶的氧化成乙酸，其过程为：C2H5OH—→CH3CHO+H2O；CH3CHO—→CH3COOH醋酸发酵前过程酒精发酵是在无氧条件下，微生物（如酵母菌）分解葡萄糖等有机物，产生酒精、二氧化碳等不彻底氧化产物,同时释放出少量能量的过程。在高等植物中，存在酒精发酵和乳酸发酵,并习惯称之为无氧呼吸.对于醋酸发酵生产来说，前一个阶段为无氧，后一阶段为有氧过程。如果我们通过控制通气量来调节pH，那么势必会导致这个生产的冲突，且工业发酵不仅有最适的pH，最适温度，同样对于氧气和二氧化碳也是必须控制的因素之一，对于溶氧量和二氧化碳的调节正是通过调节通气量来实现的，每种工业发酵都有着自己的发酵所需求的通气量，这也是生物发酵反应器中有着搅拌装置的原因之一。