發(fā)酵罐設(shè)備的用法用途介紹

用法

1. 準(zhǔn)備工作

• 清洗：使用前需對發(fā)酵罐進行清洗，去除雜質(zhì)和污垢，確保罐體內(nèi)部清潔衛(wèi)生。通常采用熱水、蒸汽或化學(xué)清洗劑進行清洗，然后用無菌水沖洗干凈。

• 滅菌：對發(fā)酵罐及相關(guān)管道、配件等進行滅菌處理，以殺滅可能存在的微生物，防止雜菌污染。常用的滅菌方法有濕熱滅菌（如高溫蒸汽滅菌）、干熱滅菌或化學(xué)滅菌等。

• 培養(yǎng)基配制：根據(jù)所培養(yǎng)微生物的需求，準(zhǔn)確配制合適的培養(yǎng)基。培養(yǎng)基的成分通常包括碳源、氮源、無機鹽、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，以及可能需要的特殊生長因子。將配制好的培養(yǎng)基加入發(fā)酵罐中。

2. 接種

• 種子制備：先將保存的微生物菌種進行活化和擴大培養(yǎng)，制備出足夠數(shù)量的優(yōu)質(zhì)種子液。種子液的質(zhì)量對發(fā)酵過程至關(guān)重要，應(yīng)確保其活力強、純度高。

• 接種操作：在無菌條件下，將種子液接入發(fā)酵罐中。接種量一般根據(jù)微生物種類、發(fā)酵工藝和發(fā)酵罐大小等因素進行調(diào)整，通常為發(fā)酵液體積的一定比例。

3. 發(fā)酵過程控制

• 溫度控制：通過發(fā)酵罐的夾套或其他控溫裝置，通入熱水、冷水或蒸汽，將發(fā)酵溫度控制在微生物生長和代謝的最適范圍內(nèi)。不同的微生物對溫度要求不同，例如，大多數(shù)細菌的最適生長溫度在 30 - 37℃，而一些真菌的最適溫度則在 25 - 30℃。

• pH 控制：監(jiān)測和調(diào)節(jié)發(fā)酵液的 pH 值，使其保持在適宜的范圍內(nèi)?？赏ㄟ^添加酸（如鹽酸、磷酸）或堿（如氫氧化鈉、碳酸鈉）來調(diào)節(jié) pH。一些微生物在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生酸性或堿性代謝產(chǎn)物，導(dǎo)致 pH 值變化，需要及時調(diào)整以維持微生物的正常生長和代謝。

• 攪拌與通氣：根據(jù)發(fā)酵需求，合理控制攪拌速度和通氣量。攪拌可以使發(fā)酵液中的微生物、營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣充分混合，提高傳質(zhì)和傳熱效率，同時防止微生物聚集和沉淀。通氣則為好氧微生物提供生長所需的氧氣，促進其代謝活動。對于厭氧發(fā)酵，則需要嚴(yán)格控制通氣量，以創(chuàng)造無氧環(huán)境。

• 溶氧控制：對于好氧發(fā)酵，溶氧是一個關(guān)鍵參數(shù)。通過調(diào)節(jié)通氣量、攪拌速度、發(fā)酵罐壓力等因素，控制發(fā)酵液中的溶氧水平，確保微生物獲得足夠的氧氣進行生長和代謝。溶氧過高或過低都可能影響發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量。

• 泡沫控制：發(fā)酵過程中可能會產(chǎn)生大量泡沫，泡沫過多會影響發(fā)酵罐的有效容積，甚至導(dǎo)致染菌和逃液等問題?？刹捎脵C械消泡（如安裝消泡槳）或添加消泡劑等方法來控制泡沫。

• 補料控制：根據(jù)微生物的生長和代謝情況，適時向發(fā)酵罐中補充營養(yǎng)物質(zhì)，如碳源、氮源、微量元素等。補料方式可以是連續(xù)補料、間歇補料或根據(jù)特定的指標(biāo)（如溶氧、pH、細胞濃度等）進行反饋補料，以維持微生物的生長和產(chǎn)物合成。

4. 發(fā)酵終點判斷

• 產(chǎn)物檢測：通過對發(fā)酵液進行定期取樣，檢測其中的產(chǎn)物濃度、生物量、代謝產(chǎn)物等指標(biāo)，以判斷發(fā)酵是否達到終點。當(dāng)產(chǎn)物濃度達到預(yù)期目標(biāo)，且微生物的生長和代謝活動趨于穩(wěn)定或下降時，通?？梢哉J為發(fā)酵達到終點。

• 其他指標(biāo)：還可以結(jié)合發(fā)酵時間、pH 值變化、溶氧變化等其他參數(shù)來綜合判斷發(fā)酵終點。不同的發(fā)酵產(chǎn)品和工藝，其發(fā)酵終點的判斷標(biāo)準(zhǔn)可能有所不同。

5. 出料與設(shè)備清洗

• 出料：發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵液從發(fā)酵罐中排出，進行后續(xù)的分離、純化等處理。出料時應(yīng)注意避免物料殘留和污染環(huán)境。

• 設(shè)備清洗：對發(fā)酵罐進行清洗，去除殘留的發(fā)酵液、微生物菌體和污垢等。清洗過程通常包括水洗、堿洗、酸洗等步驟，然后用蒸汽或化學(xué)消毒劑進行消毒，為下一次發(fā)酵做好準(zhǔn)備。

用途

• 食品行業(yè)

• 生產(chǎn)酒類：如啤酒、葡萄酒、白酒等。在酒精發(fā)酵過程中，利用酵母等微生物將葡萄糖等糖類轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳。發(fā)酵罐為酵母的生長和發(fā)酵提供了適宜的環(huán)境，通過控制溫度、pH 值、通氣等條件，可生產(chǎn)出不同風(fēng)味和品質(zhì)的酒類產(chǎn)品。

• 生產(chǎn)乳制品：如酸奶、奶酪等。以牛奶為原料，接入乳酸菌等發(fā)酵劑，在發(fā)酵罐中進行發(fā)酵。乳酸菌將牛奶中的乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸，使牛奶凝固并產(chǎn)生風(fēng)味和口感。

• 生產(chǎn)調(diào)味品：如醬油、醋等。醬油的生產(chǎn)通常利用米曲霉等微生物在發(fā)酵罐中進行固態(tài)發(fā)酵或液態(tài)發(fā)酵，將大豆、小麥等原料中的蛋白質(zhì)和淀粉等成分分解轉(zhuǎn)化為氨基酸、糖類等營養(yǎng)物質(zhì)，并產(chǎn)生香氣和色澤。醋的生產(chǎn)則是利用醋酸菌將酒精氧化為醋酸。

• 制藥行業(yè)

• 生產(chǎn)抗生素：如青霉素、頭孢菌素等。通過培養(yǎng)特定的微生物，如青霉菌、頭孢菌等，在發(fā)酵罐中進行大規(guī)模發(fā)酵，微生物在生長過程中合成并分泌抗生素。發(fā)酵罐的精確控制對于提高抗生素的產(chǎn)量和質(zhì)量至關(guān)重要。

• 生產(chǎn)生物制劑：如疫苗、重組蛋白藥物等。利用基因工程技術(shù)將目的基因?qū)胨拗骷毎ㄈ绱竽c桿菌、酵母菌或哺乳動物細胞等），然后在發(fā)酵罐中培養(yǎng)這些細胞，使其表達出所需的生物制劑。發(fā)酵罐需要提供適合細胞生長和產(chǎn)物表達的環(huán)境條件，以確保生物制劑的高效生產(chǎn)。

• 生產(chǎn)氨基酸：許多氨基酸是重要的藥物原料，如谷氨酸、賴氨酸、蛋氨酸等。通過微生物發(fā)酵的方法，利用特定的氨基酸生產(chǎn)菌株在發(fā)酵罐中進行發(fā)酵，將碳源、氮源等營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氨基酸。

• 化工行業(yè)

• 生產(chǎn)有機酸：如檸檬酸、乳酸、醋酸等。這些有機酸廣泛應(yīng)用于食品、飲料、化妝品、制藥等行業(yè)。通過發(fā)酵罐培養(yǎng)相應(yīng)的微生物，如黑曲霉生產(chǎn)檸檬酸、乳酸菌生產(chǎn)乳酸等，利用微生物的代謝作用將糖類等原料轉(zhuǎn)化為有機酸。

• 生產(chǎn)生物燃料：如乙醇、生物柴油等。利用微生物發(fā)酵將生物質(zhì)（如玉米、甘蔗、纖維素等）轉(zhuǎn)化為乙醇，可作為燃料添加劑或替代傳統(tǒng)汽油。生物柴油則是通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)油脂，再經(jīng)過酯交換反應(yīng)制成。

• 生產(chǎn)酶制劑：許多工業(yè)酶，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等，是通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)的。在發(fā)酵罐中培養(yǎng)產(chǎn)酶微生物，微生物合成并分泌大量的酶，然后經(jīng)過分離純化等工藝得到酶制劑，廣泛應(yīng)用于食品加工、紡織、造紙、洗滌劑等行業(yè)。

本廠閑置二手電加熱發(fā)酵罐