發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)型式及發(fā)酵領(lǐng)域的應(yīng)用

發(fā)酵過(guò)程可以通過(guò)固體培養(yǎng)和深層浸沒(méi)培養(yǎng)完成，從生產(chǎn)分為間隙分批、半連續(xù)和連續(xù)發(fā)酵等，但是工業(yè)化大規(guī)模的發(fā)酵過(guò)程，則以通氣純種深層液體培養(yǎng)為主。通氣純種培養(yǎng)的發(fā)酵罐型式有標(biāo)準(zhǔn)式發(fā)酵罐、自吸式發(fā)酵罐、氣升式發(fā)酵罐、噴射式葉輪發(fā)酵罐、外循環(huán)發(fā)酵罐和多孔板塔式發(fā)酵罐等。

自吸式發(fā)酵罐系通過(guò)發(fā)酵罐內(nèi)葉輪的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，引成真空將空氣吸入罐內(nèi)，由于葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的真空，其吸入壓頭和空氣流量有一定限制，因而適用于對(duì)通氣量要求不高的發(fā)酵品種；

塔式發(fā)酵罐是將發(fā)酵液置于多層多孔塔板的細(xì)長(zhǎng)罐體內(nèi)(亦稱高位篩板塔式)，在罐底部通入無(wú)菌空氣，通過(guò)氣體分散進(jìn)行氧的傳遞，因而其供氧量受到了一定限制；

氣升式發(fā)酵罐、噴射式葉輪發(fā)酵罐、外循環(huán)發(fā)酵罐均是通過(guò)無(wú)菌空氣在罐內(nèi)***管或通過(guò)旋轉(zhuǎn)的噴射管和罐外噴射泵使發(fā)酵液按照一定規(guī)律運(yùn)行，從而達(dá)到氣液傳質(zhì)的效果，目前氣升式發(fā)酵罐在培養(yǎng)其較稀薄，供氧量要求不太高的條件下(如VC發(fā)酵)得到了使用。但在發(fā)酵工業(yè)中，仍數(shù)兼具通氣又帶攪拌的標(biāo)準(zhǔn)式發(fā)酵罐用途為普遍，標(biāo)準(zhǔn)式發(fā)酵罐被廣泛應(yīng)用于抗i生素、氨基酸、檸檬酸等各個(gè)領(lǐng)域。

氣升式發(fā)酵罐有什么明顯的優(yōu)點(diǎn)

氣升式發(fā)酵罐? 氣升式發(fā)酵罐有明顯的優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)SCP、絲狀真i菌、廢水處理中已獲得廣泛應(yīng)用。氣升式發(fā)酵罐是應(yīng)用廣泛的生物反應(yīng)設(shè)備。這類反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不易染菌、溶氧、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。?有多種類型，常見(jiàn)的有氣升環(huán)流式、鼓泡式、空氣噴射式等，生物工業(yè)已經(jīng)大量應(yīng)用的氣升式發(fā)酵罐有氣升內(nèi)環(huán)流發(fā)酵罐、氣液雙噴射氣升環(huán)流發(fā)酵罐、設(shè)有多層分布板的塔式氣升發(fā)酵罐。

而鼓泡罐則是原始的通氣發(fā)酵罐，當(dāng)然鼓泡式反應(yīng)器內(nèi)沒(méi)有設(shè)置導(dǎo)流筒，故未控制液體的主體定向流動(dòng)。自吸式發(fā)酵罐罐體的結(jié)構(gòu)大致上與通用式發(fā)酵罐相同，主要區(qū)別在于攪拌器的形狀和結(jié)構(gòu)不同。自吸式發(fā)酵罐使用的是帶***吸氣口的攪拌器。

攪拌器由從罐底向上伸人的主軸帶動(dòng)，葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片不斷排開(kāi)周圍的液體使其背形成真空，于是將罐外空氣通過(guò)攪拌器中心的吸氣管而吸人罐內(nèi)，吸人的空氣與發(fā)酵液充分混合后在葉輪末端排出，并立即通過(guò)導(dǎo)輪向罐壁分散，經(jīng)擋板折流涌向液面，均勻分布。空氣吸人管通常用一端面軸封與葉輪連接，確保不漏氣。由于空氣靠發(fā)酵液高速流動(dòng)形成的真空白行吸人，氣液接觸十分良好，氣泡分散較細(xì)，從而提高了氧在發(fā)酵液中的溶解速率。以下以機(jī)械攪拌發(fā)酵罐為例，介紹其主要結(jié)構(gòu)部件及其主要功能。

發(fā)酵罐的系統(tǒng)是如何工作的？

消泡系統(tǒng)對(duì)好氧發(fā)酵過(guò)程是非常重要的。發(fā)酵罐的裝液量一般不能超過(guò)容器容積的70～80%，一方面，這是由于通氣后液面會(huì)有所上升;更重要的原因是，預(yù)留部分空間可以避免泡沫馬上沖出罐體，為消除泡沫提供一段緩沖的時(shí)間。一般對(duì)越容易產(chǎn)生泡沫的體系，裝液量要越少。發(fā)酵罐頂部有一個(gè)額外的攪拌槳，稱為消泡槳，其作用就是通過(guò)機(jī)械作用消除泡沫。在多數(shù)情況下，僅憑消泡槳還不足以及時(shí)***所有的泡沫，因此通常還須進(jìn)一步采用添加化學(xué)消泡劑的方法消泡。

植物油、聚醚類非離子型表面活性劑都可以用于化學(xué)消泡，它們可以直接在配制在培養(yǎng)基中，也可以在發(fā)酵過(guò)程中根據(jù)需要加入，或者兩種策略同時(shí)使用。為了及時(shí)檢測(cè)泡沫是否達(dá)到預(yù)警高度，通常在發(fā)酵罐上方裝有液位電極，一旦泡沫達(dá)到相應(yīng)的高度，就可以通過(guò)消泡控制裝置自動(dòng)向反應(yīng)器中流加消泡劑。

通氣系統(tǒng)由無(wú)菌空氣制備系統(tǒng)、空氣分布裝置和出口氣體除i菌系統(tǒng)組成。無(wú)菌空氣制備系統(tǒng)是一套相對(duì)***的復(fù)雜系統(tǒng)，這里不做介紹。

細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝所需的無(wú)菌空氣通過(guò)空氣分布管引入發(fā)酵罐中?？諝夥植脊芤话阄挥谙聦拥臄嚢铇恼路健楸ＷC氣泡的分散，多采用帶小孔的環(huán)狀空氣分布管，環(huán)的直徑一般等于攪拌槳的直徑。在大型通氣攪拌罐中，攪拌槳尖附近的剪切力非常大，一般足以達(dá)到充分打碎氣泡的目的，為防止培養(yǎng)液中的固體物料或菌絲堵塞空氣分布管，對(duì)某些特殊的發(fā)酵體系有時(shí)采用向下開(kāi)口的單孔管。

在一些簡(jiǎn)單的反應(yīng)器中，氣體的排出只是通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的閥門控制的。為避免染菌，必須調(diào)節(jié)空氣的排出閥以保證反應(yīng)器內(nèi)始終處于高于大氣壓的正壓狀態(tài)。一些精密的反應(yīng)器則配備了出口氣體冷凝裝置和過(guò)濾裝置。

發(fā)酵罐的基本結(jié)構(gòu)有那幾部分組成？

發(fā)酵罐在實(shí)消過(guò)程中，夾套通蒸汽預(yù)熱時(shí)，必須控制進(jìn)汽壓力在設(shè)備的工作壓力范圍內(nèi)，否則會(huì)引起發(fā)酵罐的損壞，在空消及實(shí)消時(shí)，一定要排盡發(fā)酵罐夾套內(nèi)的余水，否則可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵罐內(nèi)筒體壓扁，造成設(shè)備損壞；在實(shí)消時(shí)，還會(huì)造成冷凝水過(guò)多導(dǎo)致培養(yǎng)液被稀釋，從而無(wú)法達(dá)到工藝要求。發(fā)酵罐在空消、實(shí)消結(jié)束后冷卻過(guò)程中，嚴(yán)禁發(fā)酵罐內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，以免造成污染，甚至損壞設(shè)備，在各操作過(guò)程中，必須保持空氣管道中的壓力大于發(fā)酵罐的罐壓，否則會(huì)引起發(fā)酵罐中的液體倒流進(jìn)入過(guò)濾器中，堵塞過(guò)濾器濾芯或使過(guò)濾器失效，請(qǐng)勿強(qiáng)行拆卸或維修發(fā)酵罐。

發(fā)酵罐的基本結(jié)構(gòu)組成：

1. 溶氧控制系統(tǒng)：空氣流量計(jì)：通過(guò)調(diào)節(jié)空氣流量的大小來(lái)手動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)酵液中的溶氧水平。 攪拌馬達(dá)和攪拌聯(lián)動(dòng)裝置：發(fā)酵罐攪拌馬達(dá)提供旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，帶動(dòng)攪拌聯(lián)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)；后者的葉片攪動(dòng)發(fā)酵液，打散氣泡，增加氣液的接觸界面，從而提高溶氧水平。

2. 罐體：實(shí)驗(yàn)室用的發(fā)酵罐的體積一般為幾升至幾十升，其罐體通常由玻璃構(gòu)成。

3. 探測(cè)裝置：典型發(fā)酵罐的探測(cè)裝置有：

(1) 溫度探頭：監(jiān)測(cè)培養(yǎng)過(guò)程中的溫度變化。

(2) 溶氧電極：直接浸在發(fā)酵液中，監(jiān)測(cè)發(fā)酵液中的溶氧變化。

(3) pH電極：直接浸在發(fā)酵液中，監(jiān)測(cè)發(fā)酵液中pH的變化。

4. 溫度控制系統(tǒng)：包括發(fā)酵罐罐體底部冷卻水管和空氣出口處的冷凝器上的冷卻水管。由于發(fā)酵過(guò)程中通常會(huì)產(chǎn)熱，通入冷卻水可以維持溫度的恒定。

5. 酸堿平衡裝置：通過(guò)蠕動(dòng)泵可以把酸性或堿性溶液泵入到發(fā)酵液中以調(diào)節(jié)其pH值。

6. 其他裝置：接種口：通過(guò)接種口往發(fā)酵罐中接入種子液，同時(shí)也可以在發(fā)酵過(guò)程中補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)。取樣口：通過(guò)取樣口可以從發(fā)酵罐中取出一定量的發(fā)酵液以供各種檢測(cè)分析。