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发酵罐设计温度对发酵工艺的影响及其控制

作者:不锈钢储罐 时间:2018-03-23 09:55
不锈钢微生物发酵罐在发酵罐过程中所用的菌体绝大多数是中温菌,如霉菌、放线菌和一般细菌。它们发酵的最适生长温度一般在20~40℃。在发酵过程中,不锈钢发酵罐需要维持适当的温度,才能使菌体生长和代谢产物的合成顺利进行。 信息摘要:

1、温度对发酵工艺的影响及其控制:

不锈钢微生物发酵罐在发酵罐过程中所用的菌体绝大多数是中温菌,如霉菌、放线菌和一般细菌。它们发酵的最适生长温度一般在20~40℃。在发酵过程中,不锈钢发酵罐需要维持适当的温度,才能使菌体生长和代谢产物的合成顺利进行。

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,改变微生物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。例如温度升高,气体在溶液中的溶解度减小,氧传递速率改变,影响基质的分解速率。同时菌体生长快,反应速度快,酶失活快,菌体衰老快,发酵提前结束。

果酒发酵罐

2、影响发酵温度变化的因素:

发酵热是引起发酵温度变化的主要因素。发酵热是指发酵过程中释放出来的净热量,以J/(m3 •h)。所谓净热量是在发酵过程中同时存在产热(微生物分解基质产生热量,机械搅拌产生热量)和散热(如罐壁散热、水分蒸发、空气排气带走热量),所有产生的热量和散失的热量的代数和叫做净热量。

发酵过程中产热因素有生物热和搅拌热,散热因素有蒸发热和辐射热。发酵热为产热因素与散热因素之差。生物热是菌体氧化分解培养基中的营养物质产生大量能量,而自身细胞合成和代谢产物合成未消耗完以热的形式散发出来的能量。搅拌热是在机械搅拌通气发酵罐中,由于机械搅拌带动发酵液作机械运动,造成液体之间,液体与搅拌器等设备之间的摩擦,产生可观的热量。蒸发热通气时,引起发酵液的水分蒸发,水分蒸发所需的热量。辐射热指发酵罐温度与罐外温度不同,发酵液中有部分热量通过罐壁向外辐射的热量。

由于生物热和蒸发热,特别是生物热在发酵过程中随时间变化,因此发酵热在整个发酵过程中也随时间变化,引起发酵温度发生波动。为了使发酵能在一定温度下进行,要设法进行控制。

3、最适温度的选择及控制:

3.1根据菌种及生长阶段来选择最适温度

微生物种类不同,所具有的酶系及其性质不同,所要求的温度范围也不同。如黑曲霉生长温度为37℃,谷氨酸产生菌棒状杆菌的生长温度为30~32 ℃,青霉菌生长温度为30 ℃。在产物分泌阶段,其温度要求与生长阶段又不一样,应选择最适生产温度。如青霉素产生菌生长的最适温度为30℃,但产生青霉素的最适温度是20℃。

3.2根据培养条件选择最适温度

温度选择还要根据培养条件综合考虑,灵活选择。比如通气条件差时可适当降低温度,使菌呼吸速率降低些,溶氧浓度也可髙些;培养基稀薄时,温度也该低些,因为温度高营养利用快,会使菌过早自溶。

3.3根据菌生长情况选择最适温度

菌生长快,维持在较高温度时间要短些;菌生长慢,维持较高温度时间可长些。培养条件适宜,如营养丰富,通气能满足,那么前期温度可髙些,以利于菌的生长。

总的来说,温度的选择根据菌种生长阶段及培养条件综合考虑。要通过反复实践来定出最适温度

3.4工业生产上的温度控制

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,需要冷却的情况较多。利用自动控制或手动调整的阀门,将冷却水通入发酵罐的夹层或蛇行管中,通过热交换来降温,保持恒温发酵。如果气温较高,不锈钢储罐,冷却水的温度又高,就可采用冷冻盐水进行循环式降温,以迅速降到最适温度。因此大工厂需要建立冷冻站,提高冷却能力,以保证在正常温度下进行发酵。

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