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发酵罐为提高产物产量创造了条件

 发酵罐为提高产物产量创造了条件

   由于发酵罐是放热过程,多数生物反应体系在运行期间需要冷却,就地灭菌后的培养基更要求快速冷却。对大型发酵罐,发酵罐通常采用罐内安装的冷却盘管或采用夹套式发酵罐进行温度控制,而对小型发酵罐,热交换器多采用夹套作为换热装置。
   对大型发酵罐,盘管的冷却效率要远高于夹套,而且传热面积可以根据需要设计,但它要占用反应器空间,并使反应器清洗和灭菌更加困难。为了强化传热,夹套可以设计成蜂窝状以增加冷却介质的流速,这样可以弥补传热面积不足的限制。培养基的就地灭菌需要加热装置,有时细胞培养的开始阶段和结束阶段由于细胞产生的代谢热不足以维持生物反应器内的最适温度,需要通过热交换器加热。大型发酵罐培养基的就地灭菌一般采用直接向反应器中通入高压水蒸汽的方法实现快速加热。小型发酵罐则通常采用夹套加热或电加热。
   细胞生长都有最适pH值,因此需要对培养介质的pH进行检测和控制。pH控制系统包括pH电极、酸及碱储罐、耐酸或碱的管道和泵及相应的控制系统组成。根据不同生物反应体系的实际需要,可以只加酸或加碱系统,也可以两者都具备。在流加培养时,发酵罐通过碳源或/和氮源的补料也能起到调节pH的作用。
   溶氧是好氧发酵体系最重要的参数之一。传统的工业发酵罐只是简单地通过人工调节空气流量来实现溶氧控制,可灭菌的溶氧电极改变了这种情况,使溶解氧浓度也可以实现在线检测和控制,为及时了解发酵过程的进程及提高产物产量创造了条件。有些先进的发酵罐还配备了发酵罐尾气分析装置,可在线分析尾气中的氧及二氧化碳浓度,以协助判断发酵的过程的正常与否,对发酵动力学及代谢流分析等都很有帮助。
   发酵罐发酵过程是微好氧过程,要求反应体系保持很低的溶氧值,还有一些高好氧过程的氧消耗速率很快,造成发酵液中的溶解氧浓度很低,这些过低的溶氧值都可能是溶氧电极无法精确测量的。这种情况就需要安装氧化还原电极以检测细胞培养的正常与否。发酵罐是应用比较广泛的生物反应设备,广泛用于大规模生产单细胞蛋白质但不适用于高黏度或含大量固体的培养液。气升式发酵罐具有结构简单、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等优点。
   发酵罐可广泛用于抗生素、氨基酸、酶制剂、维生素、有机酸等好氧性发酵过程在化工方面可用于气-液、气-液-固反应过程,在环保方面可用于污水处理。目前气升式发酵罐在国内用于谷氨酸、抗生素、黄原胶、糖化酶、柠檬酸的生产,投入使用后取得了非常显著的经济效益。

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