發(fā)酵罐有著廣泛而重要的應(yīng)用

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　發(fā)酵罐有著廣泛而重要的應(yīng)用  

   發(fā)酵罐發(fā)酵過(guò)程中，為了能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行必要的控制，我們需要對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行定期取樣測(cè)定或進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，以確定其參數(shù)對(duì)于發(fā)酵罐發(fā)酵過(guò)程的影響程度。

   發(fā)酵罐反映發(fā)酵過(guò)程變化的參數(shù)可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是可以直接采用特定的傳感器檢測(cè)的參數(shù)。它們包括反映物理環(huán)境和化學(xué)環(huán)境變化的參數(shù)，如溫度、壓力、攪拌功率、轉(zhuǎn)速、泡沫、發(fā)酵液粘度、濁度、pH、離子濃度、溶解氧、基質(zhì)濃度等，稱(chēng)為直接參數(shù)。

　 另一類(lèi)是至今尚難于用傳感器來(lái)檢測(cè)的參數(shù)，包括細(xì)胞生長(zhǎng)速率、產(chǎn)物合成速率和呼吸嫡等。這些參數(shù)需要根據(jù)一些直接檢測(cè)出來(lái)的參數(shù)，借助于電腦計(jì)算和特定的數(shù)學(xué)模型才能得到，因此這類(lèi)參數(shù)被稱(chēng)為間接參數(shù)。上述參數(shù)中，發(fā)酵罐對(duì)發(fā)酵過(guò)程影響較大的有溫度、pH值和溶解氧濃度等。

   發(fā)酵罐溫度對(duì)發(fā)酵過(guò)程的影響是多方面的，它會(huì)影響各種酶反應(yīng)的速率，改變菌體代謝產(chǎn)物的合成方向，影響微生物的代謝調(diào)控機(jī)制。除這些直接影響外，溫度還對(duì)發(fā)酵液的理化性質(zhì)產(chǎn)生影響，如發(fā)酵液的粘度、基質(zhì)和氧在發(fā)酵液中的溶解度和傳遞速率、某些基質(zhì)的分解和吸收速率等，進(jìn)而影響發(fā)酵的動(dòng)力學(xué)特性和產(chǎn)物的生物合成。

  發(fā)酵罐發(fā)酵溫度是既適合菌體的生長(zhǎng)，又適合代謝產(chǎn)物合成的溫度，它隨菌種、培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)條件和菌體生長(zhǎng)階段不同而改變。理論上，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中不應(yīng)只選一個(gè)培養(yǎng)溫度，而應(yīng)根據(jù)發(fā)酵的不同階段，選擇不同的培養(yǎng)溫度。在生長(zhǎng)階段，應(yīng)選擇適生長(zhǎng)溫度，在產(chǎn)物分泌階段，應(yīng)選擇適生產(chǎn)溫度。

　　但實(shí)際生產(chǎn)中，由于發(fā)酵液的體積很大，升降溫度都比較困難，所以在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中，往往采用一個(gè)比較適合的培養(yǎng)溫度，使得到的產(chǎn)物產(chǎn)量高，或者在可能的條件下進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。發(fā)酵罐發(fā)酵溫度可通過(guò)溫度計(jì)或自動(dòng)記錄儀表進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)向發(fā)酵罐的夾套或蛇形管中通人冷水、熱水或蒸汽進(jìn)行調(diào)節(jié)。

   發(fā)酵罐工業(yè)生產(chǎn)上，所用的大發(fā)酵罐在發(fā)酵過(guò)程中一般不需要加熱，因發(fā)酵中釋放了大量的發(fā)酵熱，在這種情況下通常還需要加以冷卻，利用自動(dòng)控制或手動(dòng)調(diào)整的閥門(mén)，將冷卻水通人夾套或蛇形管中，通過(guò)熱交換來(lái)降溫，保持恒溫發(fā)酵。

   微生物發(fā)酵的適氧濃度與臨界氧濃度是不同的。前者是指溶解氧濃度對(duì)生長(zhǎng)或合成有一適的濃度范圍，后者一般指不影響菌體呼吸所允許的低氧濃度。為了避免生物合成處在氧限制的條件下，需要考察每一發(fā)酵過(guò)程的臨界氧濃度和適氧濃度，并使其保持在適氧濃度范圍。

   發(fā)酵罐在供氧方面，主要是設(shè)法提高氧傳遞的推動(dòng)力和氧傳遞系數(shù)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速或通氣速率來(lái)控制。同時(shí)要有適當(dāng)?shù)墓に嚄l件來(lái)控制需氧量，使菌體的生長(zhǎng)和產(chǎn)物形成對(duì)氧的需求量不超過(guò)設(shè)備的供氧能力。發(fā)酵罐發(fā)酵液的需氧量，受菌體濃度、基質(zhì)的種類(lèi)和濃度以及培養(yǎng)條件等因素的影響，其中以菌濃的影響為明顯。發(fā)酵液的攝氧率隨菌濃增大而增大，但氧的傳遞速率隨菌濃的對(duì)數(shù)關(guān)系減少。

   發(fā)酵罐可以通過(guò)控制基質(zhì)的濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)，如控制補(bǔ)糖速率，除控制補(bǔ)料速度外，在工業(yè)上，還可采用調(diào)節(jié)溫度(降低培養(yǎng)溫度可提高溶氧濃度)。液化培養(yǎng)基、中間補(bǔ)水，添加表面活性劑等工藝措施，來(lái)改善溶氧水平。