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固态发酵罐的工业应用及影响固态发酵罐的因素

作者:发酵罐 时间:2018-04-13 14:44
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 信息摘要:
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

固态发酵罐的工业应用及影响固态发酵罐的因素

不锈钢发酵罐发酵染菌的来源及其影响因素有哪些?

 

发酵罐发酵染菌的来源有哪几个方面?

设备的渗漏,如冷却蛇管渗漏易污染水中的微生物,阀门或连接处,罐体渗漏会污染空气中的微生物,无菌空气系统过滤失效或减效则会污染大量积于过滤介质上的霉菌、酵母菌和细菌。培养基灭菌不彻底可以污染混杂在原材料中的大量杂菌,罐体及管道无菌不彻底就能污染大量隐藏于死角中的芽孢杆菌,种子系统带菌至下一代。

微生物广泛存在于水中、空气中、工农业产品中和一切物体的表面。

造成发酵罐发酵染菌的因素有哪些?

造成不锈钢发酵罐发酵染菌的因素很多,主要因素有设备检修质量不好,设备泄漏使运转过程和补料过程污染杂菌;操作质量差也是发酵罐发酵染菌的重要因素,例如消毒工没有严格按照工艺规程操作,培养基和罐体管道灭菌不彻底;看罐工缺乏高度的工作责任心,泡沫控制不好造成顶罐逃液都容易导致染菌,蒸汽质量不好蒸汽压力低也会导致灭菌不彻底而染菌,防染制度、防染措施不健全、不完善都能造成染菌。

噬菌体是一种寄生性微生物,具有单一性,生产菌一旦染之与之亲和的噬菌体,便被侵入细胞体内,开始生长繁殖最终使寄生细胞破裂死亡,而噬菌体得以释放被继续繁殖,因此发酵污染噬菌体以后危害极大,速度极快、蔓延面积极大使整个生产受损。

固态发酵罐的工业应用及影响固态发酵罐的因素

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。

 

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