发酵罐的主要部件
罐体:主要用来培养发酵各种菌体,密封性要好(防止菌体被污染)
罐体当中有搅拌浆,用于发酵过程当中不停的搅拌
底部通气的Sparger,用来通入菌体生长所需要的空气或氧气
罐体的顶盘上有控制传感器,***常用的有pH电极和DO电极,用来监测发酵过程中发酵液pH和DO的变化控制器,用来显示和控制发酵条件等等。
阀门宜采用软密封
阀门是在发酵设备中使用***多的附属设备,其中使用***多的是截止阀。阀门对介质的密封性可分为4级,即公称级、低漏级、蒸汽级和原子级。公称级与低漏级密封适用于关闭要求不严密的阀门,例如用于控制流量的阀门。蒸汽级密封适用于蒸汽和大部分其他工业用阀门的阀座、阀杆和阀体连接部的密封。原子级密封适用于介质密封性要求极高的场合,如宇宙飞船和原子能动力设备等。由于发酵工业中使用高温蒸汽对发酵设备进行灭菌,因此阀门对介质的密封性要求是蒸汽级密封。
由于在发酵过程中阀门开启频繁,经常受介质腐蚀、冲刷和气蚀的损害,因此对于阀门副结构,即阀座与关闭件互相接触进行关闭的部分的选择较为关键。阀门副结构的密封分为软密封和硬密封两种。硬密封的密封副结构是靠阀座与关闭件互相挤压发生微小弹塑性变形而形成一条闭合的圆形密封接触线。虽然这类阀门在应用初期密封效果良好,但是发酵阀门开启比较频繁,容易磨损先前形成的接触线,或者由于管道不清洁而使密封面产生压痕而损坏。而硬密封的密封副结构弹性变形量很小,形成新的密封接触线很困难,因此长期使用可能导致阀门泄漏,使发酵失败。软密封的阀门关闭件一般采用软质垫片,利用垫片较大的弹塑性形变形成较宽的环形密封接触带,以添塞密封面上的不平、消除间隙形成密封。其加工精度一般要求不高,如有特殊要求,阀体材料可采用不锈钢,软密封关闭件用可更换的聚四氟乙烯垫片,这样可通过经常更换聚四氟乙烯垫片来保证阀门的密封性。
发酵罐是***常见的工业发酵方式,也称分批发酵或批式发酵。将发酵罐和培养基灭菌后,向发酵罐中接入种子、开始发酵过程,操作简单、不容易染菌、***低;但生产能力低、劳动强度大产品质量不稳定。发酵罐连续发酵是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基,同时以相同的速度流出培养液,从而使发酵罐内的液量维持恒定,微生物在稳定状态下生长,可长期连续进行,生产能力高;但操作控制要求高,***高、杂菌污染、微生物***变异。
发酵罐主要用于实验室进行发酵动力学研究,在工业发酵中应用不多见,只应用于***的遗传性质比较稳定的发酵,如酒精发酵等。发酵罐又称补料分批发酵,是介于间歇发酵与连续发酵的一种操作方式。它同时具备两者的部分优点,是一种在工业上比较常用的操作方式。发酵罐流加发酵的特点是在流加阶段按一定的规律向发酵罐中连续地补加营养物或(和)前体,由于发酵罐不向外排放产物,罐中的发酵体积将不断增加,直到规定体积后放罐。
发酵罐补料分批发酵可分为两种类型:单一补料分批发酵和反复补料分批发酵。在开始时投入一定量的基础培养基,到发酵过程的适当时期,开始连续补加碳源或(和)氮源或(和)其他必须基质,直到发酵液体积达到发酵罐***i大操作容积后,停止补料,***后将发酵液一次全部放出,这种操作方式称为单一补料分批发酵。发酵罐是在单一补料分批发酵的基础上,每隔一定时间按一定比例放出一部分发酵液,使发酵液体积始终不超过发酵罐的***i大操作容积,从而在理论上可以延长发酵周期,直至发酵产率明显下降,才***终将发酵液全部放出。
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