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發酵罐設計溫度對發酵工藝的影響及其控製

作者:不鏽鋼儲罐 時間:2018-03-23 09:55
不鏽鋼微生物發酵罐在發酵罐過程中所用的菌體絕大多數是中溫菌,如黴菌、放線菌和一般細菌。它們發酵的最適生長溫度一般在20~40℃。在發酵過程中,不鏽鋼發酵罐需要維持適當的溫度,才能使菌體生長和代謝產物的合成順利進行。 信息摘要:

1、溫度對發酵工藝的影響及其控製:

不鏽鋼微生物發酵罐在發酵罐過程中所用的菌體絕大多數是中溫菌,如黴菌、放線菌和一般細菌。它們發酵的最適生長溫度一般在20~40℃。在發酵過程中,不鏽鋼發酵罐需要維持適當的溫度,才能使菌體生長和代謝產物的合成順利進行。

溫度對發酵過程的影響是多方麵的,它會影響各種酶反應的速率,改變微生物代謝產物的合成方向,影響微生物的代謝調控機製。除這些直接影響外,溫度還對發酵液的理化性質產生影響,如發酵液的粘度、基質和氧在發酵液中的溶解度和傳遞速率、某些基質的分解和吸收速率等,進而影響發酵的動力學特性和產物的生物合成。例如溫度升高,氣體在溶液中的溶解度減小,氧傳遞速率改變,影響基質的分解速率。同時菌體生長快,反應速度快,酶失活快,菌體衰老快,發酵提前結束。

果酒發酵罐

2、影響發酵溫度變化的因素:

發酵熱是引起發酵溫度變化的主要因素。發酵熱是指發酵過程中釋放出來的淨熱量,以J/(m3 •h)。所謂淨熱量是在發酵過程中同時存在產熱(微生物分解基質產生熱量,機械攪拌產生熱量)和散熱(如罐壁散熱、水分蒸發、空氣排氣帶走熱量),所有產生的熱量和散失的熱量的代數和叫做淨熱量。

發酵過程中產熱因素有生物熱和攪拌熱,散熱因素有蒸發熱和輻射熱。發酵熱為產熱因素與散熱因素之差。生物熱是菌體氧化分解培養基中的營養物質產生大量能量,而自身細胞合成和代謝產物合成未消耗完以熱的形式散發出來的能量。攪拌熱是在機械攪拌通氣發酵罐中,由於機械攪拌帶動發酵液作機械運動,造成液體之間,液體與攪拌器等設備之間的摩擦,產生可觀的熱量。蒸發熱通氣時,引起發酵液的水分蒸發,水分蒸發所需的熱量。輻射熱指發酵罐溫度與罐外溫度不同,發酵液中有部分熱量通過罐壁向外輻射的熱量。

由於生物熱和蒸發熱,特別是生物熱在發酵過程中隨時間變化,因此發酵熱在整個發酵過程中也隨時間變化,引起發酵溫度發生波動。為了使發酵能在一定溫度下進行,要設法進行控製。

3、最適溫度的選擇及控製:

3.1根據菌種及生長階段來選擇最適溫度

微生物種類不同,所具有的酶係及其性質不同,所要求的溫度範圍也不同。如黑曲黴生長溫度為37℃,穀氨酸產生菌棒狀杆菌的生長溫度為30~32 ℃,青黴菌生長溫度為30 ℃。在產物分泌階段,其溫度要求與生長階段又不一樣,應選擇最適生產溫度。如青黴素產生菌生長的最適溫度為30℃,但產生青黴素的最適溫度是20℃。

3.2根據培養條件選擇最適溫度

溫度選擇還要根據培養條件綜合考慮,靈活選擇。比如通氣條件差時可適當降低溫度,使菌呼吸速率降低些,溶氧濃度也可髙些;培養基稀薄時,溫度也該低些,因為溫度高營養利用快,會使菌過早自溶。

3.3根據菌生長情況選擇最適溫度

菌生長快,維持在較高溫度時間要短些;菌生長慢,維持較高溫度時間可長些。培養條件適宜,如營養豐富,通氣能滿足,那麽前期溫度可髙些,以利於菌的生長。

總的來說,溫度的選擇根據菌種生長階段及培養條件綜合考慮。要通過反複實踐來定出最適溫度

3.4工業生產上的溫度控製

工業生產上,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。利用自動控製或手動調整的閥門,將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。如果氣溫較高,不鏽鋼儲罐,冷卻水的溫度又高,就可采用冷凍鹽水進行循環式降溫,以迅速降到最適溫度。因此大工廠需要建立冷凍站,提高冷卻能力,以保證在正常溫度下進行發酵。

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