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微生物發酵罐的過程控制要點及溫度對發酵的影響及其控制

作者:發酵罐 時間:2018-03-27 09:33
一、發酵工藝過程控制的重要性 從産物形成來說,代謝變化就是反映發酵中的菌體生長、發酵參數的變化(培養基和培養條件)和産物形成速率這三者之間的關系。 二、發酵過程的代謝變化規 信息摘要:
一、 發酵 工藝過程控制的重要性 從産物形成來說,代謝變化就是反映發酵中的菌體生長、發酵參數的變化(培養基和培養條件)和産物形成速率這三者之間的關系。 二、發酵過程的代謝變化規律 這裡介紹分批發酵、補料分批發

微生物發酵罐的過程控制要點及溫度對發酵的影響及其控制

小型發酵罐、發酵罐的操作步驟-發酵罐的滅菌操作該如何正确操作流程

在進行發酵罐操作之前必需仔細閱讀發酵罐操作使用說明。并熟悉管路系統的各個閥門的作用,以及熟悉控制面闆上各鍵盤的正确使用。另外對空壓機,蒸汽發生器等的使用方法做全面的了解。

一、發酵罐的滅菌操作:

1、檢查相關的設備,空氣壓縮機,蒸汽發生器,檢查水壓是否正常,一般氣壓0.2MPa

2、開機:打開下位機的電源開關和上位機軟件,顯示過程參數。并進行PH電極的标定。

3、打開蒸汽發生器和空氣壓縮機電源。

4、開始滅菌操作:

a、啟動轉速:控制在200轉/分

b、将5号放空閥稍微打開,将7号排水閥全部打開。

c、将1号打開,使夾套壓力表示數升為0.2MPa,此時罐壓慢慢上升,當罐壓升到0.1MPa時,要控制1号閥,将夾套壓力調整到0.14MPa左右,罐溫穩定在滅菌溫度120度

d、過濾器及管路的滅菌

稍微打開2号蒸汽閥,把排水閥4号打開一點,将8号隔膜閥打開,使蒸汽進入罐内。可用手觸摸來判斷蒸汽是否進入罐内。

e、确定滅菌時間,一般為30分鐘,在此滅菌時間内應控制好滅菌溫度在120度以上,如果控制不當,溫度下降低于118度以下,則需重新開始計時。

f、滅菌結束後的操作

滅菌時間到,将8号隔膜閥,4号過濾器排水閥關閉,再将1号、2号蒸汽閥關閉,同時打開3号空氣閥,應注意過濾器上的壓力表是否在0.2MPa,

g、注意點:在滅菌結束,關閉蒸汽閥門的同時打開3号空氣閥。此時需注意罐内壓力要維持在0.05MPa左右,不能過高,(注意放空閥5的開度)。也不能太低,如果低于0.02MPa就不太好了。

二、發酵罐操作步驟

1、滅菌過程結束,開始冷卻降溫,将顯示畫面切換至溫度控制畫面,進行自動溫度控制

2、設定攪拌速度

3、接種後,先按“S/E”鍵,再按“确認”鍵,開始發酵,上位機記錄數據

 

微生物發酵罐的過程控制要點及溫度對發酵的影響及其控制

一、發酵工藝過程控制的重要性

從産物形成來說,代謝變化就是反映發酵中的菌體生長、發酵參數的變化(培養基和培養條件)和産物形成速率這三者之間的關系。

二、發酵過程的代謝變化規律

這裡介紹分批發酵、補料分批發酵、半連續發酵及連續發酵四種類型的操作方式下的代謝特征。

分批發酵

指在一個封閉的培養系統内含有初始限制量的基質的發酵方式。即一次性投料,一次性收獲産品的發酵方式。

在分批培養過程中根據産物生成是否與菌體生長同步的關系,将微生物産物形成動力學分為

(1)生長關聯型

産物的生成速率與菌體生長速率成正比。這種産物通常是微生物分解基質的直接産物,如酒精,但也有某些酶類,如脂肪酶和葡萄糖異構酶

對于生長關聯型産品,可采用有利于細胞生長的培養條件,延長與産物合成有關的對數生長期。

(2)非生長關聯型

産物的生成速率與菌體生長速率成無關,而與菌體量的多少有關。

對于非生長關聯型産品,則宜縮短菌體的對數生長期,并迅速獲得足夠量的菌體細胞後,延長穩定期,從而提高産量。

2、補料-分批發酵

是指分批培養過程中,間歇或連續地補加新鮮培養基的培養方法。

與傳統的分批發酵相比,優點在于使發酵系統中維持很低的基質濃度。低基質濃度的優點:

(1)可以除去快速利用碳源的阻遏效應,并維持适當的菌體濃度,使不至于加劇供氧的矛盾;

(2)克服養分的不足,避免發酵過早結束。

3、半連續發酵

是指在補料-分批發酵的基礎上,間歇地放掉部分發酵液的培養方法。

優點:

(1)可以除去快速利用碳源的阻遏效應,并維持适當的菌體濃度,使不至于加劇供氧的矛盾;

(2)克服養分的不足,避免發酵過早結束;

(3)緩解有害代謝産物的積累。

4、連續發酵

又稱連續流動培養或開放型培養,即培養基料液連續輸入發酵罐,并同時放出含有産品的發酵液的培養方法。在這樣的環境中培養,所提供的基質對菌的生長就受到限制,培養液中的菌體濃度能保持一定的穩定狀态。

與傳統的分批發酵相比,連續培養有以下優點:

(1)維持低基質濃度:可以除去快速利用碳源的阻遏效應,并維持适當的菌體濃度,使不至于加劇供氧的矛盾;

(2)避免培養基積累有毒代謝物;

(3)可以提高設備利用率和單位時間的産量,節省發酵罐的非生産時間;

(4)便于自動控制。

但連續培養也有缺點:

(1)長時間的連續培養難以保證純種培養;

(2)菌種發生變異的可能性較大。

故在工業規模上很少采用。生産上隻有丙酮丁醇厭氧發酵、紙漿液生産飼料酵母、以及活性污泥處理各種廢水等才使用連續培養工藝,此方法多數用于實驗室以研究微生物的生理特性。

三、發酵過程的主要控制參數

pH值(酸堿度);溫度(℃);溶解氧濃度;基質含量;空氣流量;壓力;攪拌轉速;攪拌功率;粘度;濁度;料液流量;産物濃度;氧化還原電位;廢氣中的氧含量;廢氣中的CO2含量;菌絲形态;菌體濃度

第二節 溫度對發酵的影響及其控制

一、溫度對發酵的影響

微生物發酵所用的菌體絕大多數是中溫菌,如黴菌、放線菌和一般細菌。它們的最适生長溫度一般在20~40℃。

溫度會影響各種酶反應的速率,改變菌體代謝産物的合成方向,影響微生物的代謝調控機制。影響發酵液的理化性質,進而影響發酵的動力學特性和産物的生物合成。

在發酵過程中,需要維持适當的溫度,才能使菌體生長和代謝産物的合成順利進行。

二、影響發酵溫度變化的因素

産熱因素:生物熱(Q生物)、攪拌熱(Q攪拌)

散熱因素:蒸發熱(Q蒸發)、輻射熱(Q輻射)、顯熱(Q顯)

發酵熱(Q發酵)是發酵溫度變化的主要因素。

Q發酵=Q生物+Q攪拌-Q蒸發-Q輻射-Q顯

為了使發酵能在一定溫度下進行,要設法進行控制。

由于Q生物、Q蒸發和Q顯,特别是Q生物在發酵過程中随時間變化,因此發酵熱在整個發酵過程中也随時間變化,引起發酵溫度發生波動。

三、溫度的控制

工業生産上,所用的大發酵罐在發酵過程中一般不需要加熱,因發酵中釋放了大量的發酵熱,需要冷卻的情況較多。

利用自動控制或手動調整的閥門,将冷卻水通入發酵罐的夾層或蛇行管中,通過熱交換來降溫,保持恒溫發酵。

這三者相互聯系、相互制約,組成具有特定自控功能的自控系統。

 

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