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發酵罐有著廣泛而重要的應用

  • 來源:video-learn.net 網站編輯:廣世生物 發表時間:1971-01-01 08:00

 發酵罐有著廣泛而重要的應用  

   發酵罐發酵過程中,為了能對生產過程進行必要的控制,我們需要對有關參數進行定期取樣測定或進行連續測量,以確定其參數對于發酵罐發酵過程的影響程度。
   發酵罐反映發酵過程變化的參數可以分為兩類:一類是可以直接采用特定的傳感器檢測的參數。它們包括反映物理環境和化學環境變化的參數,如溫度、壓力、攪拌功率、轉速、泡沫、發酵液粘度、濁度、pH、離子濃度、溶解氧、基質濃度等,稱為直接參數。
  另一類是至今尚難于用傳感器來檢測的參數,包括細胞生長速率、產物合成速率和呼吸嫡等。這些參數需要根據一些直接檢測出來的參數,借助于電腦計算和特定的數學模型才能得到,因此這類參數被稱為間接參數。上述參數中,發酵罐對發酵過程影響較大的有溫度、pH值和溶解氧濃度等。
   發酵罐溫度對發酵過程的影響是多方面的,它會影響各種酶反應的速率,改變菌體代謝產物的合成方向,影響微生物的代謝調控機制。除這些直接影響外,溫度還對發酵液的理化性質產生影響,如發酵液的粘度、基質和氧在發酵液中的溶解度和傳遞速率、某些基質的分解和吸收速率等,進而影響發酵的動力學特性和產物的生物合成。
  發酵罐發酵溫度是既適合菌體的生長,又適合代謝產物合成的溫度,它隨菌種、培養基成分、培養條件和菌體生長階段不同而改變。理論上,整個發酵過程中不應只選一個培養溫度,而應根據發酵的不同階段,選擇不同的培養溫度。在生長階段,應選擇最適生長溫度,在產物分泌階段,應選擇最適生產溫度。
  但實際生產中,由于發酵液的體積很大,升降溫度都比較困難,所以在整個發酵過程中,往往采用一個比較適合的培養溫度,使得到的產物產量最高,或者在可能的條件下進行適當的調整。發酵罐發酵溫度可通過溫度計或自動記錄儀表進行檢測,通過向發酵罐的夾套或蛇形管中通人冷水、熱水或蒸汽進行調節。
   發酵罐工業生產上,所用的大發酵罐在發酵過程中一般不需要加熱,因發酵中釋放了大量的發酵熱,在這種情況下通常還需要加以冷卻,利用自動控制或手動調整的閥門,將冷卻水通人夾套或蛇形管中,通過熱交換來降溫,保持恒溫發酵。
   微生物發酵的最適氧濃度與臨界氧濃度是不同的。前者是指溶解氧濃度對生長或合成有一最適的濃度范圍,后者一般指不影響菌體呼吸所允許的最低氧濃度。為了避免生物合成處在氧限制的條件下,需要考察每一發酵過程的臨界氧濃度和最適氧濃度,并使其保持在最適氧濃度范圍。
   發酵罐在供氧方面,主要是設法提高氧傳遞的推動力和氧傳遞系數,可以通過調節攪拌轉速或通氣速率來控制。同時要有適當的工藝條件來控制需氧量,使菌體的生長和產物形成對氧的需求量不超過設備的供氧能力。發酵罐發酵液的需氧量,受菌體濃度、基質的種類和濃度以及培養條件等因素的影響,其中以菌濃的影響最為明顯。發酵液的攝氧率隨菌濃增大而增大,但氧的傳遞速率隨菌濃的對數關系減少。
   發酵罐可以通過控制基質的濃度來實現,如控制補糖速率,除控制補料速度外,在工業上,還可采用調節溫度(降低培養溫度可提高溶氧濃度)。液化培養基、中間補水,添加表面活性劑等工藝措施,來改善溶氧水平。

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