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罐体灭菌前务必检查其中液面高度,要求所有的电都没于液面以下。
2). 打开发酵罐电源前务必检查冷却水是否已打开,温度探头是否已插入槽中,否则会烧坏加热电路。
3). 发酵过程中一定要保持工作台的清洁,用过的培养瓶及其它物品及时清理,因故溅出的酸碱液或水应立即擦干。
4). 对罐体安装,拆卸和灭菌时要特别小心pH电和罐体的易损又昂贵部件。发酵罐广泛应用于饮料、化工、食品、乳品、佐料、酿酒、制药等行业,起发酵作用。发酵罐的组成部件包括:罐体主要用来培养发酵各种菌体,密封性要好(防止菌体被污染),罐体当中有搅拌浆,用于发酵过程当中不停的搅拌;底部有通气的Sparger,用来通入菌体生长所需要的空气或氧气 ,罐体的**盘上有控制传感器,常用的有pH电和DO电,用来监测发酵过程中发酵液pH和DO的变化;控制器用来显示和控制发酵条件。根据发酵罐的设备分为机械搅拌通风发酵罐和非机械搅拌通风发酵罐;根据微生物的生长代谢需要分为好气型发酵罐和厌气型发酵灌。
发酵工程既是传统的技术,又是长盛不衰的技术,随着生物技术的发展,人们对环境治理的重视和生物能源的开发,发酵工程的应用越来越广泛。随着电子技术、信息技术、化学分析技术的进展,发酵过程的研究也由传统的胞外环境优化发展到细胞水平、基因水平、工程水平的多参数多尺度研究。华东理工大学自1955年以来就开设了发酵工程实验(当时是抗生素实验),历经几十年的实践,实验内容不新,特别是1990年以后,我校承担了大量的国家科研项目和企业委托的科研项目,积累了研究技术,所以我们一直打算写一本关于实验的书,一方面总结我们已有的实验方法,为相关科研提供参考,另一方面也为需要寻找实验内容的学校提供方便。近年来设立生物工程、生物技术的学校越来越多,从20世纪90年代的30多所学校到现在的200多所学校,发酵工程实验成为必修的实验,我们希望这本书能为大家开设实验提供素材,各校可以根据自己的特色选做其中合适的实验。
本教材包括3个部分:绪论、发酵工程基本实验和综合实验。绪论部分主要介绍发酵实验室的基本要求和设备(宫衡),统计学方法的实验设计和数据处理(李友元);基本实验包括菌种改造(高淑红),培养基配制与灭菌(宫衡),摇瓶发酵实验(陈长华),发酵生化参数测定(陈长华),色谱分析在发酵工程中的应用(李友元)及过程工程参数测定(夏杰)。基本实验选择的产品是一些典型的产品如抗生素、**酸、氨基酸、重组蛋白表达产品等,检测的参数有培养基中基质、产物、酶,以及溶氧等动力学参数。综合实验部分选择了13个实验,涉及传统微生物、重组微生物和动物细胞的培养。通过选做基本实验培养学生的基本实验技能,通过综合实验对学生进行实验设计和实验全过程的训练。
实验型发酵罐总体结构:
1)、固定式主要由罐体与支架组成。
2)、罐体内胆及封头由316L不锈钢抛光抛光至Ra≤0.28µm,符合GMP标准。
3)、夹套与加强筋由不锈钢板,保温层采用硅酸铝纤维发泡。
4)、搅拌器与锅盖密封采用机械密封件组成。
5)、罐盖上下连接采用不锈钢螺柱,密封垫片采用氟胶。
6)有液位显示、及取样阀装置。
7)接口采用通用标准ISO快装卡盘式
8)配有防爆视镜(视镜视灯一体化)、液位计口、空气呼吸口、表盘式温度计、CIP清洗口、视镜、、进出液口、加料口等。
2、实验型发酵罐安装调试:
1)、由于长途运输,先对各连接螺纹进行检查。
2)、对搅拌器应作空车试运转检查,待各传动部件运转正常后,方可投产使用。
三、维护保养:
1、如进气管与出水管接头漏气,当旋紧接头不解决问题时,应添加或更换填料。
2、压力表与安全阀应定期检查,如有故障要及时调换或修理。
3、电器、仪表、传感器等电气设备严禁直接与水、汽接触,防止受潮。
4、设备停止使用时,应及时清洗干净,排尽发酵罐及各管道中的余水;松开发酵罐罐盖及手孔螺丝,防止密封圈产生*变形。
5、 如果发酵罐暂时不用,则需对发酵罐进行空消,并排尽罐内及各管道内的余水。
在培养基灭菌之前,通常应先将与罐相连的分空气过滤器用蒸汽灭菌并用空气吹干。实罐灭菌时,先将输料管路内的污水放掉冲净,然后将配制好的培养基泵送至发酵罐(种子罐或料罐)内,同时开动搅拌器进行灭菌。无论与罐连通的管路如何配制,在实行消毒时均应遵循“不进则出”的原则。这样才能保证灭菌彻底,不留死角。灭菌时,总蒸汽管道压力要求不低于0.3~0.35Mpa,使用压力不低于0.2Mpa。
2.空罐灭菌(空消)即发酵罐罐体的灭菌。空消时一般维持罐压0.15~0.2Mpa,罐温125~130℃,保持30~45min;要求总蒸汽压力不低于0.3~0.35Mpa,使用汽压不低于0.25~0.3MPa。生物发酵罐做好消毒是生产中不可忽视的一部分,一定要认真仔细发酵,食品业注意发酵罐的消毒才能保证食品药品的生产规范。采用上悬挂强磁力搅拌系统,无机械密封不易泄漏,底部无针,采用铝合金马达及进口调速器确保转速稳定;搅拌桨、消泡桨,无级调速。罐内件全部安装在罐盖上,维护、清洗十分方便;发酵标准桨,桨片高度可调,亦可根据发酵工艺的要求换不同类型的搅拌桨。马达与罐体分离的设计使罐体重量大大减轻,操作加轻松方便,节省了大量人力。磁力搅拌系统采用永磁材料,特有加工工艺,褪磁,高搅拌转速在发酵罐寿命期限内不会980rpm,在高粘度介质中亦可达到高转速,全自动设定控制范围50~1000rpm±5rpm。
生物发酵罐是应用广泛的生物反应设备。这类反应器具有结构简单、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等优点。 有多种类型,生物工业已经大量应用的气升式发酵罐有气升内环流发酵罐、气液双喷射气升环流发酵罐、设有多层分布板的塔式气升发酵罐。而鼓泡罐则是原始的通气发酵罐,当然鼓泡式反应器内没有设置导流筒,故未控制液体的主体定向流动。利用空气喷嘴喷出高速的空气,空气以气泡式分散于液体中,在通气的一侧,液体平均密度下1降,在不通气的一侧,液体密度较大,因而产生与通气侧的液体产生密度差,从而形成发酵罐内液体的环流。气升式发酵罐有多种形式,,较常见的有内循环管式,外循环管式、拉力筒式和垂直隔板式。外循环式的循环管设计在罐体外部,内循环管是两根,设计罐体内部。在气升式发酵罐中,循环管的高度一般不**。罐内液面不**循环管出口,且不低于环流出口。气升式发酵罐的优点是能耗低,液体中的煎切作用小,结构简单。在同样的能耗下,其氧传递能力比机械搅拌是通气发酵罐要高得多。结构简单, 基本原理也不复杂, 与带搅拌桨的浆式反应器相比能耗较低
(2) 依靠气体产生定向循环, 而非离心泵类机械设备, 流动形式确定, 液体循环强烈, 内部无运动部件,具有较小的剪切应力,能量耗散很均匀,对剪切力敏感物料具有特别重要的意义;
(3) 与传统的鼓泡塔相比, 其可操作量的气体和液体流速范围大得多;
(4) 供气效率高, 升气管中通气可大于鼓泡反应器进气量, 有利于好氧类反应;
(5) 流化效果, 可以是固体颗粒, 甚至较重的颗粒完全保持悬浮状态。
主要用于酒、饮料与各种配料搅拌均匀后进行发酵,是制造酒类、饮料不可缺少的发酵设备,根据葡萄酒、果酒的不同发酵工艺要求配备不同的发酵罐,可选配水冷式冷冻机组,板式杀菌机/管式杀菌机,发酵罐,冷冻罐,储酒罐,水处理系统等组成果酒的发酵储藏系统,特别适合院校企业实验室使用。
公称容积:5L、10L、20L、30L、50L、70L、100L、200L、300L、500L、800L、1000L-1500L。
装液系数:≥70%
罐体配置:不锈钢材质316L/304材质;夹套控温,优化导流设计;内表面抛光,Ra≤0.6μm;外表面抛光或亚光处理;大视角长条视镜,pH电、DO电、温度电接口齐备;罐盖配有火焰接种口和补料备用接口等。
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