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——新陳代謝，將原料轉(zhuǎn)化為具有價值的產(chǎn)品。這個過程通常包括以下幾個關(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、無機(jī)鹽、維生素和生長因子等。
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，進(jìn)行純化和濃縮。
二、生物發(fā)酵罐的操作技術(shù)主要包括以下幾個方面：
1、發(fā)酵罐的啟動
設(shè)備檢查：確保發(fā)酵罐及其附屬設(shè)備完好無損，各閥門、管道連接緊密，無泄漏現(xiàn)象。
清洗與滅菌：對發(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，混合后通過冷卻、過濾或其他處理，形成發(fā)酵培養(yǎng)基。
2、發(fā)酵過程的控制
接種操作：在無菌環(huán)境下，將經(jīng)過適當(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：通過冷卻水或加熱裝置調(diào)節(jié)溫度，通過添加酸堿或使用pH敏感性材料來控制發(fā)酵液的pH值。
通氣與攪拌：向發(fā)酵罐內(nèi)通入無菌空氣，并通過機(jī)械攪拌或氣升式循環(huán)來增加溶氧，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，必要時進(jìn)行排放或調(diào)整，同時根據(jù)生產(chǎn)需要適時采集樣品和放料。
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，對發(fā)酵液進(jìn)行初步過濾和處理，去除固體殘渣和不需要的微生物。
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，對設(shè)備進(jìn)行清洗和保養(yǎng)，為下一輪發(fā)酵做準(zhǔn)備。
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