2.3发酵罐及灭菌方法

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1、发酵设备及消毒灭菌典型发酵设备种子制备设备、主发酵设备、辅助设备(无菌空气和培养基的制备)，发酵液预处理设备，粗产品的提取设备、产品精制与干燥设备、流出物回收、利用和处理设备等。一发酵设备概述发酵主要设备为发酵罐和种子罐，它们各自都附有原料(培养基)调制、蒸煮、灭菌和冷却设备，通气调节和除菌设备，以及搅拌器等。种子罐：以确保发酵罐培养所必需的菌体量为目的。发酵罐：承担产物的生产任务。它必须能够提供微生物生命活动和代谢所要求的条件，并便于操作和控制，保证工艺条件的实现，从而获得高产。(一)发酵罐发酵罐的定义：是为一个特定生物化学过程的操作提供良好而满

2、意的环境的容器。对于某些工艺来说，发酵罐是个密闭容器，同时附带精密控制系统；而对于另一些简单的工艺来说，发酵罐只是个开口容器，有时甚至简单到只要有一个开口的坑。发酵罐系统一个优良的发酵罐装置和组成（1）应具有严密的结构（2）良好的液体混合特性（3）好的传质、传热速率（4）具有配套而又可靠的检测、控制仪表发酵罐的特点（1）发酵罐对纯种培养的要求高。因此，发酵罐的严密性，运行的高度可靠性是发酵工业的显著特点。（2）发酵罐更加趋向大型化和自动化发展。自动化方面，如pH电极、溶解氧电极、溶解二氧化碳电极等的在线检测在国外巳相当成熟。国内目前尚处于起步阶段，

3、发酵检测参数还只限于温度、压力、空气流量等一些最常规的参数。发酵罐基本类型(1）搅拌釜反应器（stirredtankreactor）(2）气泡柱式反应器（bubblecolumn)(3)气升式生物反应器（airliftreactor)内管型；外管型发酵罐工艺操作条件1．温度：25～40℃。2．压力：0～1kg／cm3(表压)。(2kg，0.05Kpa)3．灭菌条件；温度100～140℃，压力0～3kg／cm3(表压).4．pH：2～11。5．需氧量：0．05～0.3kmo1／m3·h。6．通气量：0.3～2VVM。4–20M3/h7．功率消耗：0.

4、5～4kW／m3。8.发酵热量：5000～20000kcal／m3．h。发酵设备及检测控制系统B

5、Braun公司发酵罐：Biostat系列参数检测多级控制：BiostatB2BiostatED10PilotBiostatUD50国内、外发酵设备公司德国贝朗占中国80%以上的市场瑞士比欧美国NBS韩国日本华东理工大学江苏理工大学一般认为500L以下的是实验室发酵罐；500-5000L是中试发酵罐；5000L以上是生产规模的发酵罐。发酵罐按容积分类现代发酵工程规模低值工业品大型化以规模来取胜（几十数百吨）。如味精、氨基酸、有机酸、抗生素、饲料、食品

6、工业用产品等；高价值转基因产品小型化（几十数百升）。基因工程大肠杆菌、酵母菌高密度培养；动物细胞植物细胞培养；研究中心智能化、全能性。(二)发酵辅助设备发酵辅助设备主要包括：无菌空气系统，培养基配制和灭菌系统、发酵车间的管道及阀门等。1、无菌空气系统好气性发酵过程中需要大量的无菌空气，空气要作到绝对无菌在目前是不可能的，也是不经济的。发酵对无菌空气的要求是：无菌，无灰尘，无杂质，无水，无油，正压等几项指标；发酵对无菌空气的无菌程度要求是：只要在发酵过程中不因无菌空气染菌，而造成损失即可。在工程设计中一般要求1000次使用周期中只允许有一个菌通过，即

7、经过滤后空气的无菌程度为N=10-3发酵生产中制备无菌空气的大致过程高空取气管高空取气管是远离地面几十米的管子。一般而言，地面附近空气中所含的微生物和灰尘等均比高空空气中含的多，据资料介绍，每升高10米，空气中杂菌可降低一个数量级，因此从高空取气要比从低空取气有利得多。油水分离器其内部同时采用直接拦截，惯性碰撞，布朗扩散及凝聚等机理，能有效地去除空气中的水、油雾、尘埃，内部不锈钢丝网可清洗，使用寿命长。两级分离、冷却、加热的空气除菌流程１——粗过滤器　２——压缩机　　３——贮罐４——冷却器５——丝网分离器　６——过滤器高效前置过滤除菌流程１——高效

8、前置过滤器　２——压缩机　３——贮罐　４——冷却器５——丝网分离器　　６——加热器　７——过滤器空气净化的流程吸气口吸入的空气先经过压缩前的过滤进入空气压缩机（120-150度）冷却（20-25度），除去油、水，再加热至30-35度。最后通过总过滤器和分过滤器除菌，获得洁净度、压力、温度和流量都符合要求的无菌空气。空气压缩机：目前常用的是往复式空压机过滤器：空气过滤器的类型很多，有棉花活性炭过滤器、管式过滤器和接送式过滤器等。过滤介质：空气除菌用的过滤介质有：棉花、活性炭玻璃纤维，超细玻璃纤维纸，石棉滤板、烧结材料、聚乙烯醇(PVA)等多孔合成树脂

9、、素烧陶瓷筒和聚碳酸酯等。培养基培养基（culturemedium)是人工配制的适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营