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发酵罐有着广泛而重要的应用

 发酵罐有着广泛而重要的应用  

   发酵罐发酵过程中,为了能对生产过程进行必要的控制,我们需要对有关参数进行定期取样测定或进行连续测量,以确定其参数对于发酵罐发酵过程的影响程度。
   发酵罐反映发酵过程变化的参数可以分为两类:一类是可以直接采用特定的传感器检测的参数。它们包括反映物理环境和化学环境变化的参数,如温度、压力、搅拌功率、转速、泡沫、发酵液粘度、浊度、pH、离子浓度、溶解氧、基质浓度等,称为直接参数。
  另一类是至今尚难于用传感器来检测的参数,包括细胞生长速率、产物合成速率和呼吸嫡等。这些参数需要根据一些直接检测出来的参数,借助于电脑计算和特定的数学模型才能得到,因此这类参数被称为间接参数。上述参数中,发酵罐对发酵过程影响较大的有温度、pH值和溶解氧浓度等。
   发酵罐温度对发酵过程的影响是多方面的,它会影响各种酶反应的速率,改变菌体代谢产物的合成方向,影响微生物的代谢调控机制。除这些直接影响外,温度还对发酵液的理化性质产生影响,如发酵液的粘度、基质和氧在发酵液中的溶解度和传递速率、某些基质的分解和吸收速率等,进而影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。
  发酵罐发酵温度是既适合菌体的生长,又适合代谢产物合成的温度,它随菌种、培养基成分、培养条件和菌体生长阶段不同而改变。理论上,整个发酵过程中不应只选一个培养温度,而应根据发酵的不同阶段,选择不同的培养温度。在生长阶段,应选择最适生长温度,在产物分泌阶段,应选择最适生产温度。
  但实际生产中,由于发酵液的体积很大,升降温度都比较困难,所以在整个发酵过程中,往往采用一个比较适合的培养温度,使得到的产物产量最高,或者在可能的条件下进行适当的调整。发酵罐发酵温度可通过温度计或自动记录仪表进行检测,通过向发酵罐的夹套或蛇形管中通人冷水、热水或蒸汽进行调节。
   发酵罐工业生产上,所用的大发酵罐在发酵过程中一般不需要加热,因发酵中释放了大量的发酵热,在这种情况下通常还需要加以冷却,利用自动控制或手动调整的阀门,将冷却水通人夹套或蛇形管中,通过热交换来降温,保持恒温发酵。
   微生物发酵的最适氧浓度与临界氧浓度是不同的。前者是指溶解氧浓度对生长或合成有一最适的浓度范围,后者一般指不影响菌体呼吸所允许的最低氧浓度。为了避免生物合成处在氧限制的条件下,需要考察每一发酵过程的临界氧浓度和最适氧浓度,并使其保持在最适氧浓度范围。
   发酵罐在供氧方面,主要是设法提高氧传递的推动力和氧传递系数,可以通过调节搅拌转速或通气速率来控制。同时要有适当的工艺条件来控制需氧量,使菌体的生长和产物形成对氧的需求量不超过设备的供氧能力。发酵罐发酵液的需氧量,受菌体浓度、基质的种类和浓度以及培养条件等因素的影响,其中以菌浓的影响最为明显。发酵液的摄氧率随菌浓增大而增大,但氧的传递速率随菌浓的对数关系减少。
   发酵罐可以通过控制基质的浓度来实现,如控制补糖速率,除控制补料速度外,在工业上,还可采用调节温度(降低培养温度可提高溶氧浓度)。液化培养基、中间补水,添加表面活性剂等工艺措施,来改善溶氧水平。

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