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微生物发酵罐的过程控制要点及温度对发酵的影响及其控制

作者:发酵罐 时间:2018-03-27 09:33
一、发酵工艺过程控制的重要性 从产物形成来说,代谢变化就是反映发酵中的菌体生长、发酵参数的变化(培养基和培养条件)和产物形成速率这三者之间的关系。 二、发酵过程的代谢变化规 信息摘要:
一、发酵工艺过程控制的重要性 从产物形成来说,代谢变化就是反映发酵中的菌体生长、发酵参数的变化(培养基和培养条件)和产物形成速率这三者之间的关系。 二、发酵过程的代谢变化规律 这里介绍分批发酵、补料分批发酵

微生物发酵罐的过程控制要点及温度对发酵的影响及其控制

小型发酵罐、发酵罐的操作步骤-发酵罐的灭菌操作该如何正确操作流程

在进行发酵罐操作之前必需仔细阅读发酵罐操作使用说明。并熟悉管路系统的各个阀门的作用,以及熟悉控制面板上各键盘的正确使用。另外对空压机,蒸汽发生器等的使用方法做全面的了解。

一、发酵罐的灭菌操作:

1、检查相关的设备,空气压缩机,蒸汽发生器,检查水压是否正常,一般气压0.2MPa

2、开机:打开下位机的电源开关和上位机软件,显示过程参数。并进行PH电极的标定。

3、打开蒸汽发生器和空气压缩机电源。

4、开始灭菌操作:

a、启动转速:控制在200转/分

b、将5号放空阀稍微打开,将7号排水阀全部打开。

c、将1号打开,使夹套压力表示数升为0.2MPa,此时罐压慢慢上升,当罐压升到0.1MPa时,要控制1号阀,将夹套压力调整到0.14MPa左右,罐温稳定在灭菌温度120度

d、过滤器及管路的灭菌

稍微打开2号蒸汽阀,把排水阀4号打开一点,将8号隔膜阀打开,使蒸汽进入罐内。可用手触摸来判断蒸汽是否进入罐内。

e、确定灭菌时间,一般为30分钟,在此灭菌时间内应控制好灭菌温度在120度以上,如果控制不当,温度下降低于118度以下,则需重新开始计时。

f、灭菌结束后的操作

灭菌时间到,将8号隔膜阀,4号过滤器排水阀关闭,再将1号、2号蒸汽阀关闭,同时打开3号空气阀,应注意过滤器上的压力表是否在0.2MPa,

g、注意点:在灭菌结束,关闭蒸汽阀门的同时打开3号空气阀。此时需注意罐内压力要维持在0.05MPa左右,不能过高,(注意放空阀5的开度)。也不能太低,如果低于0.02MPa就不太好了。

二、发酵罐操作步骤

1、灭菌过程结束,开始冷却降温,将显示画面切换至温度控制画面,进行自动温度控制

2、设定搅拌速度

3、接种后,先按“S/E”键,再按“确认”键,开始发酵,上位机记录数据

 

微生物发酵罐的过程控制要点及温度对发酵的影响及其控制

一、发酵工艺过程控制的重要性

从产物形成来说,代谢变化就是反映发酵中的菌体生长、发酵参数的变化(培养基和培养条件)和产物形成速率这三者之间的关系。

二、发酵过程的代谢变化规律

这里介绍分批发酵、补料分批发酵、半连续发酵及连续发酵四种类型的操作方式下的代谢特征。

分批发酵

指在一个封闭的培养系统内含有初始限制量的基质的发酵方式。即一次性投料,一次性收获产品的发酵方式。

在分批培养过程中根据产物生成是否与菌体生长同步的关系,将微生物产物形成动力学分为

(1)生长关联型

产物的生成速率与菌体生长速率成正比。这种产物通常是微生物分解基质的直接产物,如酒精,但也有某些酶类,如脂肪酶和葡萄糖异构酶

对于生长关联型产品,可采用有利于细胞生长的培养条件,延长与产物合成有关的对数生长期。

(2)非生长关联型

产物的生成速率与菌体生长速率成无关,而与菌体量的多少有关。

对于非生长关联型产品,则宜缩短菌体的对数生长期,并迅速获得足够量的菌体细胞后,延长稳定期,从而提高产量。

2、补料-分批发酵

是指分批培养过程中,间歇或连续地补加新鲜培养基的培养方法。

与传统的分批发酵相比,优点在于使发酵系统中维持很低的基质浓度。低基质浓度的优点:

(1)可以除去快速利用碳源的阻遏效应,并维持适当的菌体浓度,使不至于加剧供氧的矛盾;

(2)克服养分的不足,避免发酵过早结束。

3、半连续发酵

是指在补料-分批发酵的基础上,间歇地放掉部分发酵液的培养方法。

优点:

(1)可以除去快速利用碳源的阻遏效应,并维持适当的菌体浓度,使不至于加剧供氧的矛盾;

(2)克服养分的不足,避免发酵过早结束;

(3)缓解有害代谢产物的积累。

4、连续发酵

又称连续流动培养或开放型培养,即培养基料液连续输入发酵罐,并同时放出含有产品的发酵液的培养方法。在这样的环境中培养,所提供的基质对菌的生长就受到限制,培养液中的菌体浓度能保持一定的稳定状态。

与传统的分批发酵相比,连续培养有以下优点:

(1)维持低基质浓度:可以除去快速利用碳源的阻遏效应,并维持适当的菌体浓度,使不至于加剧供氧的矛盾;

(2)避免培养基积累有毒代谢物;

(3)可以提高设备利用率和单位时间的产量,节省发酵罐的非生产时间;

(4)便于自动控制。

但连续培养也有缺点:

(1)长时间的连续培养难以保证纯种培养;

(2)菌种发生变异的可能性较大。

故在工业规模上很少采用。生产上只有丙酮丁醇厌氧发酵、纸浆液生产饲料酵母、以及活性污泥处理各种废水等才使用连续培养工艺,此方法多数用于实验室以研究微生物的生理特性。

三、发酵过程的主要控制参数

pH值(酸碱度);温度(℃);溶解氧浓度;基质含量;空气流量;压力;搅拌转速;搅拌功率;粘度;浊度;料液流量;产物浓度;氧化还原电位;废气中的氧含量;废气中的CO2含量;菌丝形态;菌体浓度

第二节 温度对发酵的影响及其控制

一、温度对发酵的影响

微生物发酵所用的菌体绝大多数是中温菌,如霉菌、放线菌和一般细菌。它们的最适生长温度一般在20~40℃。

温度会影响各种酶反应的速率,改变菌体代谢产物的合成方向,影响微生物的代谢调控机制。影响发酵液的理化性质,进而影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。

在发酵过程中,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。

二、影响发酵温度变化的因素

产热因素:生物热(Q生物)、搅拌热(Q搅拌)

散热因素:蒸发热(Q蒸发)、辐射热(Q辐射)、显热(Q显)

发酵热(Q发酵)是发酵温度变化的主要因素。

Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q辐射-Q显

为了使发酵能在一定温度下进行,要设法进行控制。

由于Q生物、Q蒸发和Q显,特别是Q生物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。

三、温度的控制

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。

这三者相互联系、相互制约,组成具有特定自控功能的自控系统。

 

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文章标题:微生物发酵罐的过程控制要点及温度对发酵的影响及其控制

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