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液体发酵罐的应用结构及特点

作者:发酵罐 时间:2018-03-14 09:47
液体发酵罐用于生物菌种发酵等行业,液体发酵是一个技术性很强的行业,是靠不断的生产实践和经验总结摸索出来的,因此液体发酵罐的设计与加工制造是一项长期科研、开发的项目。 信息摘要:
液体 发酵罐 的应用: 液体发酵罐用于生物菌种发酵等行业,液体发酵是一个技术性很强的行业,是靠不断的生产实践和经验总结摸索出来的,因此液体发酵罐的设计与加工制造是一项长期科研、开发的项目。 液体发酵罐的结构:

液体发酵罐的应用结构及特点

发酵罐行业也得到了飞速的发展。固态发酵罐是发酵罐的一种常见类型,它在发酵罐市场上占有很重要的地位,广泛用于食品、制药、生物工程、农业及环保等领域。

固态发酵罐采用内循环方式,用搅拌桨分散和打碎气泡,它溶氧速率高,混合效果好。仪表控制液体发酵罐罐体采用SUS304或316L进口不锈钢,罐内配有自动喷淋清洗机头,确保生产过程符合GMP要求。

固态发酵罐的罐体主体设有夹层、保温层、可加热、冷却、保温功能。罐体与上下椭圆头均采用旋压R角加工,罐内壁经镜面抛光处理,卫生无死角,而全封闭设计确保物料始终处于无污染的状态下混合、发酵。设备配备空气呼吸孔,CIP清洗喷头,人孔、进出料口等装置。

今天,我们一起来了解下哪些因素会影响固态发酵罐的发酵过程,以及固态发酵罐在工业中的具体应用。

固态发酵(Solidstatefermentation)指体系在没有或几乎没有自由水存在下,微生物在固态物质上生长的过程,过程中维持微生物活性需要的水主要为结合水或与固体基质结合的状态。大部分研究者认为固态发酵和固体基质发酵(Solidsubstratesfermentation)是同一概念,可是Pandey等却认为固体基质发酵是在无自由水条件下固体基质作为碳源或氮源的发酵过程,而固态发酵是在无自由水条件下利用天然或惰性底物(如合成泡沫)作为支持物的发酵过程。本文中将其统称为固态发酵。

近几年来,随着世界性的能源危机和环境保护意识的增强,固态发酵重新受到重视,主要归因于农业、工业废弃物在固态发酵方面得到较大应用,比如土壤修复、生物转化及生物燃料等,是工业应用的理想技术。

一、影响固态发酵罐的因素

影响固态发酵罐过程的因素很多,主要取决于基质类型、微生物选取和生产规模,可大致分为生物化学、物理化学和环境因素。所有的因素都是密切相关的,不能独立地看待。在特定的固态发酵过程中,单个因素作为生化还是物化因素需要区别开来。某个因素在生化反应中可看做独立的,但在物化反应中是相互影响的,反之亦然。所以,需要分析各个因素在固态发酵进程中的影响。

(1)固态发酵微生物

真菌和细菌是固态发酵使用较多的微生物,真菌是比较理想的(如图所示,真菌菌丝穿过基质的皮壳到达淀粉颗粒)。接种真菌孢子较营养细胞有一定优势:接种方便、灵活且易于保存较长时间和较高活性,但也有一定的缺点,如较长的滞后期、孢子接种量较大;在孢子萌发之前需诱导孢子进入代谢活动和酶系合成以防孢子休眠。某些发酵过程需要菌丝接种,如将毛壳菌菌丝接入小麦秸秆中进行固态发酵。接种密度(个/克物料)也是固态发酵的一个重要影响因子。

(2)基质和粒度

固态发酵基质常为农业副产物、天然纤维素、固体废料等。具有大分子结构的原料其惰性组织将氮源和碳源物质紧紧包裹,不利于发酵,因此原料的预处理是很重要的,主要通过物理、化学或者酶水解等方法降低被包裹或颗粒粒度,提高基质可利用率。采用天然基质进行固态发酵,随着微生物的生长,作为基质结构的部分碳源物质被消耗,影响了传质和传热,通常在发酵过程中加入适量的具有稳定结构的支持物来改善。

基质粒度关系到微生物生长及传质传热效果,将直接影响到单位体积颗粒所能提供的反应表面积的大小,也会影响到菌体是否容易进入基质颗粒内部及氧的供给速率和代谢产物的移出速率等[9]。小的颗粒可以提供较大微生物攻击表面积,提高固态发酵反应速率,是理想的选择,但是在许多情况下太小的颗粒容易造成底物积团,颗粒间空隙率也减小,导致阻力增大,对传热、传质产生不利的影响,导致微生物不良生长;大颗粒由于存在较大间隙有利于提高传质和传热效率,还可提供更好的呼吸及通气条件,但微生物攻击表面积较小。

不锈钢储罐,将延长微生物的滞后期,导致生物量减少。可以通过加无菌水、加湿空气和安装喷湿器等方法来提高Aw,以保证菌体正常生长。

(5)通风和搅拌

好氧发酵过程中对氧的需求及系统中传质、传热的需要,通风和搅拌操作有重要的影响。空气速率增加可提供微生物生长所需氧气,又可以移除CO2、挥发性代谢物和反应热,但很多因素影响O2的传输,如空气压力、通气率、基质空隙、料层厚度、培养基水分、反应器几何特征及机械搅拌装置的转速等。

综上所述,固态发酵罐的应用非常广泛,固态发酵技术也越来越受到重视。相信在不久的将来,发酵罐将在更多领域有所应用,为我们的美好生活做出更多贡献。

 

液体发酵罐的应用结构及特点

液体发酵罐的应用:

液体发酵罐用于生物菌种发酵等行业,液体发酵是一个技术性很强的行业,是靠不断的生产实践和经验总结摸索出来的,因此液体发酵罐的设计与加工制造是一项长期科研、开发的项目。

液体发酵罐的结构:

1.罐体大体结构有单层和双层。单层是直接用加热管加热菌种,虽然液体是流动的,但不排除烫死一部分菌种的可能性。并且在灭菌时候很容易使培养基的料胡掉。双层的是间接加热,就很安全。目前还有一些是内层加热,外层材料太薄只能冷却用,应该是加热管放到外层,这样对罐体材料要求较高。

2.过滤器结构,微孔膜折叠空气滤芯,目前所有的发酵罐厂家都是从滤芯公司买的,这种滤芯,干净卫生,可以用湿热灭菌,烘干,换拆,清洗很方便。

3.灭菌方式,一类是将过滤器取下放入高压锅内灭菌,然后在火焰保护下对接上,操作麻烦,增加污染几率。另一类就比较好,在罐体上用罐体蒸汽,将过滤器和罐体一次行灭菌,操作简单安全。

4.冷却方式,单层罐体结构的是用内盘管冷却,冷却面积小速度较慢。双层罐体结构是用夹层冷却,冷却面积大速度较快。还有三层罐体的,比较少,一般是严寒地区使用。

5.接种方式,目前就两类,一类固体接种,通过接种箱加入无菌水稀释(增加一次污染几率),然后在火焰下通过大接种口(10-20厘米不等)快速接入(接种口越大,污染几率也越大)罐中。另一类是液体摇瓶菌种,通过摇瓶上的胶管在火焰下和阀门口(1厘米)快速对接后,扑灭火焰接入罐中。

6.培养灭菌时间控制,是自动定时控温。温度控制精准度有所区别,有的是温度精度正负1度,有的是精度0.5度,还有的是精度0.1度。

液体菌种的生产其实就是,保证灭菌彻底,冷却快速,接种安全,供气无菌,恒温培养。

液体发酵罐的设备特点:

1、采用气体环流,结构简单、操作方便、菌丝生长快、活力强;

2、 采用罐内电加热灭菌,也可用外蒸汽灭菌,加热管寿命长,拆装方便;

3、 采用二级高效、高精度过滤器,做到绝对过滤,避免杂菌污染。过滤器采用发酵罐内蒸汽在位灭菌,不需拆装,使用方便,寿命长。

4、 采用PID温度控制方式自动控温,不锈钢发酵罐,精度高,可根据不同菌种任意设定灭菌、发酵温度及灭菌时间。培养基灭菌、冷却时间不超过2小时。

5、 发酵罐及管道、阀门、过滤器全部采用不锈钢制造,内外抛光,无死角。

6、 发酵罐,控制柜全部安装在一个可移动平台上,罐体高度适中,方便接种,清洗。

本公司生产的液体发酵罐技术含量高,故障率很小,发酵成功率高,零部件的使用寿命长,用户的使用成本低,经济效益好。

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