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工業(yè)通風發(fā)酵工藝及控制方案介紹
更新時間:2024-08-19 瀏覽次數:1479

發(fā)酵:通過微生物(或動植物細胞)進行大規(guī)模的生長培養(yǎng),使之發(fā)生化學變化和生理變化,從而產生和積累大量人們所需的發(fā)酵代謝產物過程。

工業(yè)發(fā)酵:工業(yè)生產中把一切依靠微生物的生命活動而實現的工業(yè)生成均稱為“發(fā)酵”。

現代發(fā)酵工程:除了使用微生物外,還可以用動植物細胞和酶,也可以利用人工構建的“工程菌”來進行發(fā)酵;反應設備也不只是常規(guī)的發(fā)酵罐,而是各種各樣的生物反應器,自動化連續(xù)化程度高,使發(fā)酵水平在原有基礎上有所提高和創(chuàng)新。

                                                           

 微生物發(fā)酵的主要操作方式

分批發(fā)酵

準封閉式,種子接種到培養(yǎng)基后除了氣體流通外發(fā)酵液始終留在反應器內,一次加料一次放料。

補料分批發(fā)酵

在分批發(fā)酵過程中補入新鮮料液,只有輸入無輸出,又稱流加發(fā)酵。

半連續(xù)式發(fā)酵

菌體和培養(yǎng)液一起裝入發(fā)酵罐,每隔一定時間去除部分發(fā)酵培養(yǎng)物,同時補充同等數量的新培養(yǎng)基,然后繼續(xù)培養(yǎng)至發(fā)酵結束放出全部發(fā)酵液。

連續(xù)發(fā)酵

一邊補入新鮮料液,一邊以相近的流速放料,維持發(fā)酵液原來的體積。


 發(fā)酵的影響因素及主要控制方法 

影響發(fā)酵過程的因素主要有培養(yǎng)基、菌體質量及濃度、溫度、PH值、溶氧量、二氧化碳、加料方式、泡沫、壓力、攪拌、產物濃度和發(fā)酵時間等。而培養(yǎng)條件中的溫度、PH值、溶氧、滅菌條件、剪切力等對發(fā)酵的影響巨大,也是生物發(fā)酵過程控制的關鍵。

  溫度  

溫度影響微生物酶系的活力,這些酶分別決定微生物的初級代謝生產和次級代謝產抗。不同微生物菌種的生長溫度不一樣,而生長和產抗節(jié)點的最適溫度也有差異。發(fā)酵溫度的設計要綜合考慮能源消耗、發(fā)酵周期、穩(wěn)定培養(yǎng)和產率水平因素。必要時需考慮變溫培養(yǎng)。生產中,溫度的控制通常采用冷卻水通入發(fā)酵罐的蛇管或夾套中熱交換保持發(fā)酵溫度。

  PH值  

PH對微生物的影響,主要也是作用于酶,對營養(yǎng)利用和細胞結構也有重要影響。PH調節(jié)需生理酸堿性物質的搭配、緩沖體系的設計等。另外可以加入外源性的酸堿物質進行調控,如鹽酸、氨水等。在流補體系中,往往通過葡萄糖和氨水的流加平衡PH,同時也兼具營養(yǎng)補充功能。

  溶氧  

工業(yè)微生物大都為好氧微生物,工業(yè)發(fā)酵中,將無菌空氣通入培養(yǎng)基,通過攪拌槳分散氣體以實現有效利用,同時維持一定罐壓以增大氧的溶解度。氧氣的利用情況可通過溶氧電極、發(fā)酵尾氣分析儀等控制及監(jiān)測。

生長和產抗往往有不同的氧需求。通過調節(jié)通氣量、攪拌速率、罐壓可以有效控制和保證氧的供給。

  剪切力  

發(fā)酵生產培養(yǎng)中,攪拌促進氧的分散利用,但槳葉尖端末速形成的剪切力也會損傷菌體,造成菌體斷裂破碎,進而導致二次生長、粘度提高、菌種變異等情況,使發(fā)酵惡化。對剪切力控制可以通過篩選菌種,調節(jié)設備攪拌選型等加以控制。

除此之外,如:滅菌條件、發(fā)酵過程泡沫、種子質量、設備選型、人員操作、環(huán)境因素等都是影響發(fā)酵過程的重要因素,因此在工業(yè)發(fā)酵控制過程中,上述影響因素都必需納入其控制系統及質量監(jiān)管中。

蘇州浙遠發(fā)酵系統交鑰匙工程,可實現自動化配料、空消、實消、發(fā)酵過程控制及補料、自動移種倒種、自動放料等功能。實現工業(yè)發(fā)酵工藝的全流程自動化控制及智能化監(jiān)管。

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