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影响发酵罐发酵的三大重要参数

作者:发酵罐 时间:2018-04-13 14:23
发酵罐发酵过程中,为了能对生产过程进行必要的控制,我们需要对有关参数进行定期取样测定或进行连续测量,以确定其参数对于发酵罐发酵过程的影响程度。 反映发酵过程变化的参数可以 信息摘要:
发酵罐 发酵过程中,为了能对生产过程进行必要的控制,我们需要对有关参数进行定期取样测定或进行连续测量,以确定其参数对于发酵罐发酵过程的影响程度。 反映发酵过程变化的参数可以分为两类:一类是可以直接采用特定

影响发酵罐发酵的三大重要参数

气相双动态酿酒发酵罐包括卧式固态发酵罐筒体,内置循环风道,多组冷却水管,鼓风装置,空气循环系统。固态发酵罐筒体,有双筒体酿酒发酵罐和单筒体固态发酵罐两种。单筒体酿酒发酵罐,其特征在于在单筒体内焊接正方形隔板,正方形隔板内外形成循环风道。而双筒体固态发酵罐,其特征在于一个循环接管和一个循环风机管连接两个固态发酵罐筒体,形成循环风道,双筒体固态发酵罐含多组冷却排管。气相双动态固态发酵罐反应器的特点可归纳如下:

(1)无机械翻动装置,传质与传热由气体循环风机实现;

(2)反应器结构简单容易密封,便于工业放大;

(3)发酵罐为一耐压容器,可用压力蒸汽进行严格的空罐或实罐灭菌;

(4)反应过程始终维持在正压阶段,不锈钢储罐,易于保持无菌过程;

(5)周期刺激促进微生物代谢、强化细胞内外的传质,减少代谢产物的反馈抑制;

(6)反应器内的温度、湿度均匀一致,易于控制;发酵过程实现自控。

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影响发酵罐发酵的三大重要参数

发酵罐发酵过程中,为了能对生产过程进行必要的控制,我们需要对有关参数进行定期取样测定或进行连续测量,以确定其参数对于发酵罐发酵过程的影响程度。

反映发酵过程变化的参数可以分为两类:一类是可以直接采用特定的传感器检测的参数。它们包括反映物理环境和化学环境变化的参数,如温度、压力、搅拌功率、转速、泡沫、发酵液粘度、浊度、pH、离子浓度、溶解氧、基质浓度等,称为直接参数。

另一类是至今尚难于用传感器来检测的参数,包括细胞生长速率、产物合成速率和呼吸嫡等。这些参数需要根据一些直接检测出来的参数,借助于电脑计算和特定的数学模型才能得到。因此这类参数被称为间接参数。上述参数中,对发酵过程影响较大的有温度、pH值和溶解氧浓度等。

一、温度对发酵罐发酵过程的影响

但实际生产中,由于发酵液的体积很大,升降温度都比较困难,所以在整个发酵过程中,往往采用一个比较适合的培养温度,使得到的产物产量最高,或者在可能的条件下进行适当的调整。

发酵温度可通过温度计或自动记录仪表进行检测,通过向发酵罐的夹套或蛇形管中通人冷水、热水或蒸汽进行调节。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,在这种情况下通常还需要加以冷却,利用自动控制或手动调整的阀门,将冷却水通人夹套或蛇形管中,通过热交换来降温,保持恒温发酵。

二、溶解氧浓度对发酵罐发酵过程的影响

对于好氧发酵,溶解氧浓度是最重要的参数之一。微生物深层培养时,需要适量的溶解氧以维持其呼吸代谢和某些产物的合成,氧的不足会造成代谢异常,产量降低。

微生物发酵的最适氧浓度与临界氧浓度是不同的。前者是指溶解氧浓度对生长或合成有一最适的浓度范围,后者一般指不影响菌体呼吸所允许的最低氧浓度。为了避免生物合成处在氧限制的条件下,需要考察每一发酵过程的临界氧浓度和最适氧浓度,并使其保持在最适氧浓度范围。

因此可以控制菌的比生长速率比临界值略高一点,达到最适菌体浓度。这样既能保证产物的比生产速率维持在最大值,又不会使需氧大于供氧。这可以通过控制基质的浓度来实现,如控制补糖速率。除控制补料速度外,在工业上,还可采用调节温度(降低培养温度可提高溶氧浓度)。液化培养基、中间补水,添加表面活性剂等工艺措施,来改善溶氧水平。

三、PH值对发酵罐发酵过程的影响

发酵过程中,pH值的变化取决于所用的菌种、培养基的成分和培养条件。培养基中的营养物质的代谢,是引起pH值变化的重要原因,发酵液的pH值变化乃是菌体产酸和产碱的代谢反应的综合结果。每一类微生物都有其最适的和能耐受的pH值范围,而且微生物生长阶段和产物合成阶段的最适pH值往往不一样,需要根据实验结果来确定。

PH值对发酵罐发酵过程的影响主要表现在以下几个方面:

乳晕缩小影响酶的活性,当pH值抑制菌体中某些酶的活性时,会阻碍菌体的新陈代谢;

2.影响培养基中某些组分和中间代谢产物的离解,从而影响微生物对这些物质的利用;

3.影响微生物细胞膜所带电荷的状态,改变细胞膜的通透性,影响微生物对营养物质的吸收及代谢产物的排泄;

4.PH值不同,往往引起菌体代谢过程的不同,使代谢产物的质量和比例发生改变。

5.pH值还会影响某些霉菌的形态。

为了确保发酵罐发酵的顺利进行,必须使其各个阶段经常处于最适pH值范围之内,这就需要在发酵过程中不断地调节和控制pH值的变化。

首先需要考虑和试验发酵培养基的基础配方,使它们有个适当的配比,使发酵过程中的pH值变化在合适的范围内。如果达不到要求,还可在发酵过程中补加酸或碱。

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