生物發(fā)酵罐是用于大規(guī)模培養(yǎng)微生物或其細(xì)胞組織的設(shè)備,其工作原理和操作技術(shù)是生物工程和工業(yè)發(fā)酵的核心內(nèi)容之一。
一、生物發(fā)酵罐的基本工作原理是利用微生物的生命活動(dòng)——新陳代謝,將原料轉(zhuǎn)化為具有價(jià)值的產(chǎn)品。這個(gè)過(guò)程通常包括以下幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié):
微生物的選擇與培養(yǎng):選擇合適的微生物作為生產(chǎn)菌種,在特定的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng),使其達(dá)到一定數(shù)量。
發(fā)酵培養(yǎng)基的配置:根據(jù)所選微生物的營(yíng)養(yǎng)需求,配制相應(yīng)的發(fā)酵培養(yǎng)基,一般包括碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、維生素和生長(zhǎng)因子等。
滅菌與接種:將配置好的培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌,并在無(wú)菌條件下接入適量的微生物種子液。
發(fā)酵條件的控制:在發(fā)酵過(guò)程中,需要嚴(yán)格控制溫度、pH值、溶解氧、攪拌速度和通氣量等條件,以保證微生物正常生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)物的合成。
產(chǎn)物的提取與分離:發(fā)酵結(jié)束后,需要采用適當(dāng)?shù)奶崛『头蛛x技術(shù)將產(chǎn)物從發(fā)酵液中分離出來(lái),進(jìn)行純化和濃縮。
二、生物發(fā)酵罐的操作技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面:
1、發(fā)酵罐的啟動(dòng)
設(shè)備檢查:確保發(fā)酵罐及其附屬設(shè)備完好無(wú)損,各閥門、管道連接緊密,無(wú)泄漏現(xiàn)象。
清洗與滅菌:對(duì)發(fā)酵罐內(nèi)部進(jìn)行清洗,并進(jìn)行高溫蒸汽滅菌或其他滅菌方法,以消除雜菌污染的可能性。
培養(yǎng)基的準(zhǔn)備:按照配方準(zhǔn)確稱量各種原料,混合后通過(guò)冷卻、過(guò)濾或其他處理,形成發(fā)酵培養(yǎng)基。
2、發(fā)酵過(guò)程的控制
接種操作:在無(wú)菌環(huán)境下,將經(jīng)過(guò)適當(dāng)稀釋的微生物種子液接種到預(yù)熱且已滅菌的發(fā)酵培養(yǎng)基中。
溫度與pH控制:通過(guò)冷卻水或加熱裝置調(diào)節(jié)溫度,通過(guò)添加酸堿或使用pH敏感性材料來(lái)控制發(fā)酵液的pH值。
通氣與攪拌:向發(fā)酵罐內(nèi)通入無(wú)菌空氣,并通過(guò)機(jī)械攪拌或氣升式循環(huán)來(lái)增加溶氧,維持良好的傳質(zhì)效果。
壓力與放料管理:監(jiān)控發(fā)酵罐的壓力,必要時(shí)進(jìn)行排放或調(diào)整,同時(shí)根據(jù)生產(chǎn)需要適時(shí)采集樣品和放料。
3、發(fā)酵結(jié)束后的處理
發(fā)酵液的處理:發(fā)酵結(jié)束后,對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行初步過(guò)濾和處理,去除固體殘?jiān)筒恍枰奈⑸铩?/span>
產(chǎn)物的提取與純化:采用沉淀、離心、萃取、層析等方法進(jìn)一步純化目標(biāo)產(chǎn)物。
設(shè)備清洗與維護(hù):發(fā)酵結(jié)束后,對(duì)設(shè)備進(jìn)行清洗和保養(yǎng),為下一輪發(fā)酵做準(zhǔn)備。