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有效使用小型發酵罐以及發酵變化

如何有效使用小型發酵罐以及發酵過程的變化，如何我們經常使用到小型發酵罐來做各種科研實驗，那么在操作中得到很好的利用是一個非常重要的課題，還有在發酵的過程中一些細微的變化。

小型發酵罐分批培養過程中大腸桿i菌的菌體生長狀況，通過控制發酵過程的溫度、溶氧、攪拌速度、空氣流量、泡沫水平等參數，并每小時取樣測OD值和還原糖量，制作菌體生長曲線，以此判斷大腸桿i菌的生長發酵狀況。結果表明大腸桿i菌在發酵的前三個小時處于生長延遲期，發酵3～6小時為對數生長期，發酵6小時后該菌開始進入平衡期，第8小時時結束發酵實驗。

發酵罐是進行液體發酵的特殊設備。生產上使用的發酵罐容積大，均用鋼板或不銹鋼板制成；供實驗室使用的小型發酵罐，其容積可從約1L至數百升或稍大些。一般來說，5L以下是用耐壓玻璃制作罐體，10 L以上用不銹鋼板或鋼板制作罐體。發酵罐配備有控制器和各種電極，可以自動地調控試驗所需要的培養條件，是微生物學、遺傳工程、醫i藥工業等科學研究所必需的設備。

在當今市場上，各廠家生產的發酵罐會有所差別，但基本原理是相同的，基本結構是類似的。本實驗使用的是BIOTECH-7BGZ發酵罐，其結構主要又罐體和控制器兩大部分組成，罐體為一硬質玻璃圓筒，底和頂兩端用不銹鋼板及橡膠墊圈密封構成，容積為5L，頂蓋上有多個孔口，分別是加料及接種口補料口、放置 DO（溶解氧）電極口、放置pH電極口、放置消泡電極口、放置取樣管口等；本罐可配置不同性能的控制器，控制器能完成最基本的功能。

閥門宜采用軟密封

閥門是在發酵設備中使用最多的附屬設備，其中使用最多的是截止閥。閥門對介質的密封性可分為4級，即公稱級、低漏級、蒸汽級和原子級。公稱級與低漏級密封適用于關閉要求不嚴密的閥門，例如用于控制流量的閥門。蒸汽級密封適用于蒸汽和大部分其他工業用閥門的閥座、閥桿和閥體連接部的密封。原子級密封適用于介質密封性要求極高的場合，如宇宙飛船和原子能動力設備等。由于發酵工業中使用高溫蒸汽對發酵設備進行滅菌，因此閥門對介質的密封性要求是蒸汽級密封。

由于在發酵過程中閥門開啟頻繁，經常受介質腐蝕、沖刷和氣蝕的損害，因此對于閥門副結構，即閥座與關閉件互相接觸進行關閉的部分的選擇較為關鍵。閥門副結構的密封分為軟密封和硬密封兩種。硬密封的密封副結構是靠閥座與關閉件互相擠壓發生微小彈塑性變形而形成一條閉合的圓形密封接觸線。雖然這類閥門在應用初期密封效果良好，但是發酵閥門開啟比較頻繁，容易磨損先前形成的接觸線，或者由于管道不清潔而使密封面產生壓痕而損壞。而硬密封的密封副結構彈性變形量很小，形成新的密封接觸線很困難，因此長期使用可能導致閥門泄漏，使發酵失敗。軟密封的閥門關閉件一般采用軟質墊片，利用墊片較大的彈塑性形變形成較寬的環形密封接觸帶，以添塞密封面上的不平、消除間隙形成密封。其加工精度一般要求不高，如有特殊要求，閥體材料可采用不銹鋼，軟密封關閉件用可更換的聚四氟乙烯墊片，這樣可通過經常更換聚四氟乙烯墊片來保證閥門的密封性。

發酵罐有著哪些廣泛的應用？

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i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i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。

發酵罐的特性可以滿足哪些發酵需求？

發酵罐其實就是一種生物反應器，發酵罐是指為活i細胞或酶提供適宜的反應環境，讓他們進行細胞增殖或生產的裝置系統。發酵罐為細i菌的生長和繁殖提供適宜的生長環境，促進菌體生產人們需要的產物。機械攪拌發酵罐是利用機械攪拌器的作用，使空氣和發酵液充分混合，促使氧在發酵液中溶解，以保證供給微生物生長繁殖、發酵所需的氧氣。

　　一、發酵罐的基本要求：

　　1)結構嚴密，發酵罐經得起蒸汽的反復滅菌，內壁光滑，耐腐蝕性能好，以利于滅菌徹底和減小金屬離子對生物反應的影響;

　　2)有良好的氣一液一固接觸和混合性能與高效的熱量、質量、動量傳遞性能;

　　3)發酵罐在保持生物反應要求的前提下，降低發酵罐能耗;

　　4)有良好的熱量交換性能，以維持生物反應最適溫度;

　　5)有可行的管路比例和儀表控制，發酵罐適用于滅菌操作和自動化控制。