原理发酵
适用对象多种
样式罐
工作温度多种
材质不锈钢
在发达国家发酵罐的设计多趋向于采用昂贵的不锈钢或钢制的反应器。其实廉价的材料如木质、塑料或混凝土也能使用,这对于许多发酵过程并没有太大的损害。为了经济上的原因,发达国家的发酵,主要以需氧过程为目标,这就需要昂贵的设计(高工艺)以保证有充足的氧气传送,与其这样,倒不如用更大的努力来发展厌氧的发酵(工艺要求低)以生产主要产品。
工业生物学中主要要求纯培养物,这种体系的优点很明显,谁也不会反对,可是它要求价昂的灭菌方法和有熟练操作人员来控制。许多发酵体系尽管有轻度的微生物污染,但工作得十分成功。如沿此方向发展,流程运转的花费会成少,对操作人员的技术熟练程度的要求也会低一些。
现发酵技术终是主要依赖精密的检测仪器,之所以如此,部分原因是熟练工人工资的日益提高。但是在发展中国家人力充足,如用人力对正在运转的体系进行观察和调节就更合算一些。
总之,可以这么说,生物工程大部分是必须包含于一定困的体系之内,而能否正确选择和操纵这些体系,在很大程度上决定着这些生物工程过程的大多数是否能后成功。
在工业上,操作规模大都是很大的。后的成功几乎都需要生物学家与工艺之间密切的。由此也可看出生物工程的真正边缘学科的性质了。
■保证发酵罐密封性
发酵罐是发酵生产的主要设备。在使用之前,需要对发酵罐进行认真检查,如检查其搅拌系统转动有无异常,机械密封是否严密,罐内的螺丝是否松动,罐内的管道有无堵塞,夹层或罐内盘管是否泄漏,以及罐体连接阀门是否严密等。
目前,机械密封在发酵罐上得到广泛应用,其取了以前搅拌轴的填料密封形式,但是如果安装精度不高或选用的机械密封系统不合适,仍然会发生轴封泄露,造成染菌。因此,在安装搅拌轴时要注意对中。据了解,新疆某发酵车间采用拉杆固定可调的中间轴承,通过调整中间轴承位置来减少搅拌轴的摆动,并采用多弹簧平衡型机械密封,利用不同方向的弹簧弹力抵消搅拌轴的部分偏移,有效地实现了密封。
■去除视镜冲洗管道
为了便于观察发酵罐内的发酵情况,在大型发酵罐内一般都设置了冲洗视镜的蒸汽管道。但是,蒸汽一旦冷凝在管道中,就无法完全保证冷凝水的无菌,因此应该去除冲洗视镜的蒸汽管道,减少染菌隐患。如果因罐内雾气大看不清楚,可以采用更高亮度的视镜灯。
■PVDF膜净化效果可靠
传统的空气净化系统使用活性炭、棉花、**细玻璃纤维纸作为过滤芯,其过滤效果差,且操作复杂。目前,国内的膜过滤技术已比较成熟,如用偏二氟乙烯(PVDF)制成的折叠微孔滤膜滤芯不仅过滤精度高,且流量大。使用时技术人员只要注意对过滤器前压缩空气进行除湿脱油,并按规对过滤器进行灭菌,即可保证空气无菌。另外,由于PVDF膜对压缩空气中的水分不敏感,膜本身的疏水性强,因此可解决以往当空气湿度过大时棉花过滤器等不能使用的问题。新疆某发酵车间对10吨发酵罐采用PVDF过滤器的净化效果进行了考察。技术人员在过滤器后挂了一个测样瓶,测样瓶用灭菌后不接种的LB通用培养基,连续通入过滤后的压缩空气以监测过滤器效果(只要LB通用培养基保持清澈,就说明过滤器运行正常)。结果表明,该车间10吨发酵罐的过滤器在连续使用3个月后,测样瓶镜检表明LB培养基无菌,因此微孔滤膜(PVDF)的净化效果是可靠的。
■定期检测系统
对发酵培养基进行彻底的灭菌处是利用高温过饱和蒸汽使各种、蛋白质凝固而。在医药工业灭菌中,对预热时间、蒸汽阀门的开度、灭菌温度、灭菌压力和泡沫控制等都有严格要求,其中何一个环节出现问题都很容易导致染菌。一般工业上灭菌温度在110℃,灭菌压力在0.5兆帕以上,而保证灭菌温度和压力的准确依赖于各种温度探头、压力传感器等系统。因此,定期对这类探头、传感器等进行检测十分重要。另外,随着发酵罐体积,相同罐压对应的罐温有所降低,因此当发现温度与压力的相关性发生变化时,应以温度为准。
■阀门宜采用软密封
阀门是在发酵设备中使用多的附属设备,其中使用多的是截止阀。阀门对介质的密封性可分为4级,即公称级、低漏级、蒸汽级和原子级。公称级与低漏级密封适用于关闭要求不严密的阀门,例如用于控制流量的阀门。蒸汽级密封适用于蒸汽和大部分其他工业用阀门的阀座、阀杆和阀体连接部的密封。
全自动发酵罐作为发酵罐的一种形式,可通过PH自动控制系统实现生物发酵全过程的自动化控制,广泛适用于有氧生物与厌氧生物的发酵反应。全自动发酵罐罐体采用不锈钢材质,由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成,密封性强,安全卫生无污染,可实现在位高温灭菌,符合国家GMP卫生标准,广泛应用于食品、医药、化工等行业。
全自动发酵罐结构构成:
该设备主要由罐体、夹套、搅拌系统系统构成,另设夹套或盘管、传动装置、轴封装置、保温介质、支撑、发酵取样放料阀、冷却液进出口、温度传感器接口、PH自动控制系统、压力传感器、、CIP接口等组件。
罐体一般采用SUS304/SUS316L不锈钢材质,内筒壁采用机械抛光或电解镜面抛光,外筒壁采用304全焊接结构保温,外表面采用镜面或亚光处;筒体对外连接口采用卫生快开接头,安全卫生无死角,符合国家GMP卫生标准。
全自动发酵罐在线控制系统,采用彩色液晶触摸屏+PLC全自动控制,可在线检测并控制发酵过程相关参数。控制系统主要包括灭菌界面、参数设定与矫正、数据曲线图、数据报表、发酵批次号设定、在线动画、报警装置等,可连接上位机、电脑和打印机,实现远程及数据存储与打印。
另外,配有温度控制装置、测温孔、CIP自动旋转喷洗球、消泡器、挡板、空气分布器、温度传感器、视镜射灯、液位计等设备,便于人工操作,简可靠。
随着分子生物工程的不断发展,已经为优良菌种的选育提供了更为广阔的天地,用基因重组菌种取,改良原有的柠檬酸、青菌种已见诸报道。
基因工程手段改造传统的发酵工业,已经不是遥遥无期的事,如果我们不努力攻关,分子生物工程技术优势很可能在新一轮的竞争中失去。随着发酵罐的日益大型
化,它与手工麸曲制备的矛盾越来越**,如何实现麸曲制备的工业化,或之以孢子粉,是多年未能突破的难题。自然,为想的是制成孢子粉或采用固定化技
术,只是技术难度很高。目前更为现实的,是以固体发酵改变落后的麸曲制备工艺。现在固体发酵罐早已问世,已有应用生物制药、酶制剂、制曲等工业的报道。如一种立式多层固体发酵罐,
投料行空罐灭菌。物料从**部加料孔进入,然后进行蒸煮、灭菌,物料降温通过内蛇管、外夹套冷却,罐底进入无菌空气,从罐**排出,达到通气、恒温要求,
采用轴向搅拌翻料,发酵罐容积围为0.5~10m3。另一种华东工大学的智能生物发酵罐全容量为50L~5000L,
采用外罐体转动的搅拌方式,物料在罐体内边翻滚边进行蒸汽灭菌,通过进气调节罐内温度和湿度,转速为0~30rmp,均为不锈钢结构。
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