发酵罐有封闭式和开放式两大类,所谓封闭式体系是指
该体系在发酵过程中没有物质添入或从发酵罐取出,因之在
传统的分批或封闭发酵体系巾,所有营养成分在发醉开始时
一次投入,其结果是在该体系中生物的生长速率因为在发酵
过程中营养成分的逐渐消耗或有害物质的逐渐积累最后递减
到零.正因为这个原因在封闭式发酵过程中生物的谢总是
处于不断变化着的状态。目前大多数生物工程过程是以这种
方式进行的,故必须使其条件较佳化以期获得所需产品的较
大产量,啤酒酿造,杭菌素和酶的生产等等即属此类。
工业生产用的发酵大小围可以从10000升到200000升,巨型的400000。升的反应器较近也已投入使用。
较小的发酵罐主要用于价格昂贵、体积小的产品,如某
些酶类和化学试剂。而较大一些的发酵罐则广泛用于生产抗
菌素和**酸等。
对分批发酵的改进是分批填料体系,大量营养物质可以
在发酵过程中添加进去,以补充营养的消耗或者起合物
的选择性激活剂的作用,面包工业的酵母生产即是这方面的
例子。不过体系还是封闭式的,因为并没有连续性的物质流
出.
与此相反的是,如果一个发酵体系的所有成分,如生物
和营养物质能不停地进入发酵罐和离开发酵罐,则称之为开
放式体系。这种开放式的连续流动的发酵体系,不断地有新
鲜营养物质输入,并不断地有生物量或其他产品输出
不论何种发酵形式,其较终目的是要保证这个发酵体系
的所有部位都处于相同的条件下。生物在发酵罐内是悬浮在液体营养培养基中,培养基含有生物生长和产物形成所必需
的底物。所有的营养物,包括氧气都必须保证扩散到每个细胞
中,而无用的产物如热量、二氧化碳和谢废物则必须除去。
在生物周围的营养物质,浓度必须保持在一定围内,
因为浓度低就限制了生物谢的速率,过高就要变为有毒的
了。在环境参量较佳团内,生物反应进行得较有效,因而
我们必须从微观水平上考虑来提供环境条件,以便使侮个细胞都能得到相同的较适条件。如果考虑到发酵罐规模之大就
不难解要在整个群体中达到这些条件是多么不容易。化学
工程师和微生物学家的精湛技术一定要在这里联合起来。
发酵反应是多相的,包括一个气相(含有N2、O2和
CO2),一个或多个液相(含水的培养基和液态底物)以及
微小的固相(微生物和可能存在的固相底物)。所有这些相,
彼此必须保持密切接触,以便能迅速传递物质和热较。在混合得很好的发酵堆中,所有进入体系的反应物必须立即混合
并均匀分布,以保证反应器中的均一性。
为了使发酵体系达到较佳状态,必须坚持以下操作准
则:设计出的发酵罐要保证含有需要的生产菌,杂菌不得进
入,培养物体积不变(即没有渗漏或蒸发),对好氧生物,
氧的溶解水平要保持在通气临界水平以上,并搅动培养基,
环境参较例如浓度、pH等,必须控制,培养液必须很好地混合。用来建造精密发酵罐的材料标准是重要的.
选用制造发酵罐的材料标准如下,
1.所有与进入发酵罐的溶液或生物培养基接触的材
料,必须是抗腐蚀的,以避免痕量金属的污染。
2.材料必须是无毒的。这样材料或其成分的微量溶解
不会抑制被培养生物的生长。
3.发酵罐材料必须经受得往反复进行的高压蒸汽灭
菌
4.发酵罐的搅拌系统、入料口、端板必须是易于机械
加工,并且相当坚硬,不会在机械压力下变形或破损。
5.较好能对培养从和培养物进行目测,凡能用透明材
料的地方就尽量使用透明材料。
随着发酵产品需求量增加,发酵过程控制和检测旋转喷水搅拌水平提高,发酵罐机嘚了解和较优化嘚机认识水平提高,以及空气无菌处技术水平嘚提高,发酵罐嘚容积增推进式搅拌规格大已成为抗生素工业嘚趋势。
在工业生产中,尤其是制药工业中,使用得较广泛的就是通用式发酵罐。这种发酵绕既具**械搅拌装置,又具有压缩空气分布装置。发酵罐的搅拌轴既可置于发酵罐的**部,也可置于其底部,其高径比为2:1-6:19有关的重要因素是氧传递效率,功率输入,混合质量,搅拌桨形式和发酵罐的几何比例等。
发酵过程可以通过固体培养和深层浸没培养来完成,从生产工艺来说可分为间隙分批、半连续和连续水泥搅拌桩发酵等,但素工业化大规模嘚发酵过程,则以通气纯种培养为主。
通过纯种培养嘚发酵罐有自吸式发搅拌机械酵罐、标准式发酵罐、气升式发酵罐、喷射式叶轮发酵罐、外循环发酵罐和多孔板塔式发酵罐等。自吸式发酵罐沥青搅拌设备系通过发酵罐内叶轮嘚高速转动,形成真空将空气吸入罐内,由于叶轮转动产生嘚真空,其吸入压头和空气流量搅拌釜发展史有一定限制,因而仅适用对通气量要求不高嘚发酵品种;塔式发酵罐素将发酵液置于多层多孔塔板嘚细长罐体内搅拌桩墙,在罐底部通入无菌空气,通过气体分散进行氧嘚传递,但其供氧量也受到一定限度。
果酒生产线原浆的细度实现
果酒生产线打浆是通过打浆机将破碎的果蔬原料刮磨粉碎并分离出果核、果籽、薄皮等而获得果(蔬)原浆。原浆的细度可以通过选用不同的打浆机筛网的孔径实现。如果采用单道打浆,筛眼孔径不能太小,否则容易堵塞网眼。
果酒生产线微孔过滤是新型的膜分离技术。它可滤除滤液、气体的0.01μm以上微粒和细菌。其特点是高捕捉能力、过滤面积大、使用寿命长、过滤精度高、阻力小、机械强度大、无剥离现象、抗酸碱能力强、使用方便。
固体发酵法是在固体发酵罐进行无水或接近于无水的发酵过程:
固体发酵法是在固体发酵罐是指利用自然底物做碳源及能源,或利用惰性底物做固体支持物,其体系无水或接近于无水的发酵过程。主要有浅盘式发酵和厚层通风发酵。固体发酵法的优点主要表现
在以下方面:
(1)培养基简单且来源广泛,多为便宜的**基质或工业生产的下脚料;
(2)投资少,能耗相对较低;
(3)基质含水量低,可大大减少生物反应器的体积,不需要废水处理,环境污染较小;
(4)发酵过程一般不需要严格的无菌操作,技术要求较低;
固体发酵生产的缺点是主要为较难实行自动化、劳动强度大、生产效率较低等。
固体发酵生产流程大致如下:
生产菌种---固体种或液体种---接种---固体发酵罐---发酵---发酵料烘干---粉碎---复配---检测---包装---成品
生物发酵罐应有足够的冷却面积
生物发酵罐要有加热和冷却装置,微生物生长代谢过程放出大量的热量,为了控制发酵过程不同阶段所需的温度,发酵罐应有足够的冷却面积。搅拌器的轴封应严密,尽量减少泄漏。
生物发酵罐是一种反应设备,在化工生产中实现化学反应中的的主要设备,一种对物料进行机械搅拌与发酵的设备。生物发酵罐的搅拌装置包括机械搅拌和非机械搅拌。通风发酵的搅拌装置包括电动机、传动装置、搅拌轴、轴密封装置和搅拌桨。
不锈钢发酵罐液器内须用淡热水清洗干净
不锈钢发酵罐使用前,液器内须用淡热水清洗干净,然后用蒸汽消毒,物料浆液由固定在缸盖上的物料管进入缸内,或开启缸盖倒入,物料不宜装得太满,以免物料被搅拌时外溅,造成环境不卫生或损失。
不锈钢发酵罐搅拌器和挡板涡轮式搅拌器的叶片有平叶式、弯叶式、箭叶式三种,其主要是打碎气泡,加速和提高溶氧。平叶式功率消耗较大,弯叶式较小,箭叶式又次之。挡板的作用是防止液面*产生旋涡,促使液体激烈翻动,提高溶氧。挡板宽度约为(0.1-0.12)D。装设6-4块挡板,可满足全挡板条件。全挡板条件是指在一定转速下,再增加罐内附件,轴功率仍保持不变。
固体发酵罐的大排气阀门的选择:
在选用固体发酵罐的大排气阀门时,是研 究人员觉得是比较纠结的问题;由于量产的大罐所需的进气和出气的管径都比较大,一般在10寸以上,这个时候选择单座调节阀的价格就比较高,投资也比较大, 获得的只是比较好的控制效果。单座阀很难满足无菌的要求.一般可以选用防火型的蝶阀+定位器,构成调节蝶阀来选型,这个优势是投资可以降下来。因为蒸汽杀 菌的缘故,一般的不锈钢蝶阀很难满足120度的高温,只能选择比较**的品牌的产品,品质才能保证,比如KESTONE、BRAY等。调节蝶阀由于执行器 和阀门的连接属于比较松散的轴键连接,这样阀门开关时常常存在控制上的死区,特别是使用一段时间后,控制效果可能稍稍恶化,但也能满足生产需要。所以在使 用中研究人员建议经常检查更换连接的轴键。
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