发酵罐的关键是气液的流动搅拌问题
有着一些相同的特性,系统是加压的,传递温度大大**沸水。系统使用某种介质作为向产品传递热量的工具。用于锅内的介质包括纯蒸汽、热水和蒸汽/空气混合物。
发酵罐系统在杀菌和冷却过程中使用过压,以保持容器的完整性衡抵消罐内的压力。这样做是必要的,因为有些包装容器对内部压力的忍受力有限。过压杀菌容器的某些实例还有带热封盖的或双金属接缝罐端的半刚性塑料容器、软包袋袋、金属盘、纸板容器和玻璃罐。发酵罐的作业必须适当,以确保容器经杀菌后达到商业无菌。
尤其是在灭菌的工作进行的时候,发酵罐内各个排气是需要畅通的。但是每个排气孔的排气量不能过大了,一切当以节约使用用气量。等到发酵罐内部的压力低于空气压力的时候,在向发酵罐内直接输入无菌空气,就能够达到彻底的消毒灭菌。发酵罐用机械搅拌的方式来进行发酵过程。这种类型的发酵设备较为常用,在许许多多种的发酵类型的设备中,搅拌式的发酵设备应用的较为广泛,比如说制药工程,比如说生物产品的开发。
发酵罐的关键是气液的流动搅拌问题,搅拌式的设备解决了这个问题,使用这类设备,能够为企业节省不少的开支,大幅度的减少能量的消耗,提高产品的产量。在设备的运行中,气液的接触是相当重要的,两种不同的物质需要充分的接触以保证足够的热量传递。不同的要求需要发酵罐提供不同的能力,比如说,当需要快速反应时,发酵罐要提供很强的强度;当需要吸收难以溶解的氧气时,就需要强大的分解能力了。因此,发酵罐能够解决很多的难题,来使各种发酵类型都能够完成。
发酵罐的使用方法操作步骤:
1) 校正pH电极和溶氧电极。
2) 罐体灭菌。根据需要将培养基配入罐体,按要求封好后将罐体放入大灭菌锅灭菌(115℃,30分钟)。
3) 待罐体冷却后,将其置于发酵台上,安装完好;打开冷却水,打开气泵电源,连接通气管道开始通气,调节进气旋钮使通气量适当;打开发酵罐电源,设置温度、pH、搅拌速度等, 640r/min下开机转动30min,设定溶氧电极为100。
4).待温度稳定,各项参数都正确后,将预摇好的种子接入,开始发酵计时,并开始记录各种参数。
5).发酵完毕后清洗罐体和电极,将电极插入有4M氯化钾的三角瓶中待用。
发酵罐有封闭式和开放式两大类,所谓封闭式体系是指
该体系在发酵过程中没有物质添入或从发酵罐取出,因之在
传统的分批或封闭发酵体系巾,所有营养成分在发醉开始时
一次投入,其结果是在该体系中生物的生长速率因为在发酵
过程中营养成分的逐渐消耗或有害物质的逐渐积累较后递减
到零.正因为这个原因在封闭式发酵过程中生物的谢总是
处于不断变化着的状态。目前大多数生物工程过程是以这种
方式进行的,故必须使其条件较佳化以期获得所需产品的较
大产量,啤酒酿造,杭菌素和酶的生产等等即属此类。
工业生产用的发酵大小围可以从10000升到200000升,巨型的400000。升的反应器较近也已投入使用。
较小的发酵罐主要用于价格昂贵、体积小的产品,如某
些酶类和化学试剂。而较大一些的发酵罐则广泛用于生产抗
菌素和**酸等。
对分批发酵的改进是分批填料体系,大量营养物质可以
在发酵过程中添加进去,以补充营养的消耗或者起合物
的选择性激活剂的作用,面包工业的酵母生产即是这方面的
例子。不过体系还是封闭式的,因为并没有连续性的物质流
出.
与此相反的是,如果一个发酵体系的所有成分,如生物
和营养物质能不停地进入发酵罐和离开发酵罐,则称之为开
放式体系。这种开放式的连续流动的发酵体系,不断地有新
鲜营养物质输入,并不断地有生物量或其他产品输出
发酵罐的工作原理分析
通用式发酵罐的工作原理是:利用机械搅拌搅拌物料产生轴向和径向流动,从而使罐内物料混合良好,液体中的固形物保持悬浮状态,有利于固体和营养物质充分接触,便于营养吸收;另一方面,可以打碎气泡,增加气液接触面积,提高气液间的传质速率,加强氧的传递效果及消除泡沫。同时通入无菌空气维持菌体氧气需要,满足好氧菌的生长发酵
通气式发酵罐采用巴氏杀菌法,对各类包装产品、蔬菜或罐装食品通过温度自动调节,将杀菌槽中的热水温度控制在80-90摄氏度之间,既能起到杀菌效果,又能保证蛋白质等营养成份不在较大温差范围内波动,保持食品原有的品质,达到对食品不加防腐剂和添加剂,而延长保质期,从而保护了人们的生命健康。同时通气式发酵罐对杀菌后的物品通过冷却水进行冷却,并用强风将包装物表面吹干后包装入库,通气式发酵罐可延长食品储藏期。
机械搅拌式发酵罐是发酵工厂常用类型之一。它是利用机械搅拌器的作用,使空气和发酵液充分混合,促进氧的溶解,以保证供给微生物生长繁殖和谢所需的溶解氧。它是借搅拌涡轮输入混合以及相际传质所需要的功率。这种反应器的适应性较强,从牛顿型流体直到非牛顿型的丝状菌发酵液,都能根据实际情况和需要,为之提供较高的传质速率和必要的混合速度。缺点是机械搅拌器的驱动功率较高,一般(2-4)kw/m3,这对大型的反应器来说是个巨大负担。
机械搅拌式发酵罐机械搅拌式发酵设备和技术在整个制药、生物产品的开发过程中起着特别重要的作用。在众多类型的发酵设备中,兼具通气又带机械搅拌的标准式发酵罐用途较为普遍,广泛使用于抗生素、氨基酸、柠檬酸等各个领域。标准式发酵罐设计的技术关键在于搅拌技术复杂的气液两相流动问题上。机械搅拌式发酵罐不仅能为制药企业节省可观的投资,还可大大节省能耗等运行费用,同时提高产品产量与收率。
在许多过程中,气液接触是十分重要的,气体需要与液体进行充分且有效的接触以提供足够的质量传递或热量传递能力。比如有的氯化和磺化反应是快反应,这需要搅拌器能提供很高的传质强度;有的反应需要吸收难以溶解的氧气,这又需要搅拌器能提供很高的分散能力。
发酵工程的生物学原理是发酵工程较基本的科学原理,简称“发酵原理”。对这个定义作如下解释: (1)“发酵”有“微生物生理学严格定义的发酵”和“工业发酵”,词条“发酵原理”中的“发酵”应该是“工业发酵”。 (2)工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品,其对应的加工或制作工艺被称为“发酵工艺”。为实现工业化生产,就必须解决实现这些工艺(发酵工艺)的工业生产环境、设备和过程控制的工程学的问题,因此,就有了“发酵工程”。