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發(fā)酵罐在發(fā)酵過程的形式及優(yōu)缺點(diǎn)

發(fā)布日期: 2021-04-27
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  發(fā)酵罐在發(fā)酵過程的形式及優(yōu)缺點(diǎn)
  1.發(fā)酵罐發(fā)酵主要操作方式:根據(jù)發(fā)酵過程操作方式將工業(yè)發(fā)酵分為三種模式,即間歇發(fā)酵,連續(xù)發(fā)酵和流加發(fā)酵。
  (1)間歇發(fā)酵:是常見的工業(yè)發(fā)酵方式,也稱分批發(fā)酵或批式發(fā)酵。將發(fā)酵罐和培養(yǎng)基滅菌后,向發(fā)酵罐中接入種子、開始發(fā)酵過程。
  操作簡(jiǎn)單、不容易染菌、投資低;但生產(chǎn)能力低、勞動(dòng)強(qiáng)度大產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。
  (2)發(fā)酵罐連續(xù)發(fā)酵
  是指以一定的速度向發(fā)酵罐內(nèi)添加新鮮培養(yǎng)基,同時(shí)以相同的速度流出培養(yǎng)液,從而使發(fā)酵罐內(nèi)的液量維持恒定,微生物在穩(wěn)定狀態(tài)下生長(zhǎng)。
  可長(zhǎng)期連續(xù)進(jìn)行,生產(chǎn)能力高;但操作控制要求高,投資高、雜菌污染、微生物菌種變異。
  發(fā)酵罐主要用于實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究,在工業(yè)發(fā)酵中應(yīng)用不多見,只應(yīng)用于菌種的遺傳性質(zhì)比較穩(wěn)定的發(fā)酵,如酒精發(fā)酵等。
  (3)發(fā)酵罐流加發(fā)酵
  又稱補(bǔ)料分批發(fā)酵,是介于間歇發(fā)酵與連續(xù)發(fā)酵的一種操作方式。它同時(shí)具備兩者的部分優(yōu)點(diǎn),是一種在工業(yè)上比較常用的操作方式。
  流加發(fā)酵的特點(diǎn)是在流加階段按一定的規(guī)律向發(fā)酵罐中連續(xù)地補(bǔ)加營(yíng)養(yǎng)物或(和)前體,由于發(fā)酵罐不向外排放產(chǎn)物,罐中的發(fā)酵體積將不斷增加,直到規(guī)定體積后放罐。
  補(bǔ)料分批發(fā)酵可分為兩種類型:?jiǎn)我谎a(bǔ)料分批發(fā)酵和反復(fù)補(bǔ)料分批發(fā)酵。
  在開始時(shí)投入一定量的基礎(chǔ)培養(yǎng)基,到發(fā)酵過程的適當(dāng)時(shí)期,開始連續(xù)補(bǔ)加碳源或(和)氮源或(和)其他必須基質(zhì),直到發(fā)酵液體積達(dá)到發(fā)酵罐最大操作容積后,停止補(bǔ)料,最后將發(fā)酵液一次全部放出,這種操作方式稱為單一補(bǔ)料分批發(fā)酵。
  反復(fù)補(bǔ)料分批發(fā)酵是在單一補(bǔ)料分批發(fā)酵的基礎(chǔ)上,每隔一定時(shí)間按一定比例放出一部分發(fā)酵液,使發(fā)酵液體積始終不超過發(fā)酵罐的最大操作容積,從而在理論上可以延長(zhǎng)發(fā)酵周期,直至發(fā)酵產(chǎn)率明顯下降,才最終將發(fā)酵液全部放出。
  補(bǔ)料分批發(fā)酵作為分批發(fā)酵向連續(xù)發(fā)酵的過渡,兼有兩者優(yōu)點(diǎn),且克服了兩者缺點(diǎn):可解除營(yíng)養(yǎng)物基質(zhì)的抑制、產(chǎn)物反饋抑制和葡萄糖分解阻遏效應(yīng);可避免好氧發(fā)酵在分批發(fā)酵中因一次性投入糖過多造成細(xì)胞大量生長(zhǎng),耗氧過多,以至通風(fēng)攪拌設(shè)備不能匹配的狀況;可在某些情況下減少菌體生成量,提高有用產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率。
  補(bǔ)料分批發(fā)酵技術(shù)在生產(chǎn)和科研上被廣泛運(yùn)用,包括單細(xì)胞蛋白、氨基酸、生長(zhǎng)激素、抗生素、維生素、酶制劑、核苷酸、有機(jī)酸等幾乎整個(gè)發(fā)酵工業(yè)。
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