发酵罐如何彻底灭菌
在培养基灭菌之前,通常应先将与罐相连的分空气过滤器用蒸汽灭菌并用空气吹干。实罐灭菌时,先将输料管路内的污水放掉冲净,然后将配制好的培养基泵送至发酵罐(种子罐或料罐)内,同时开动搅拌器进行灭菌。灭菌前先将各排气阀打开,将蒸汽引入夹套或蛇管进行预热,待罐温升至80~90℃,将排气阀逐渐关小。接着将蒸汽从进气口、排料口、取样口直接通入罐中(如有冲视罐也同时进汽),使罐温上升到118~120℃,罐压维持在0.09~0.1Mpa(表压),并保持30min左右。各路进气要畅通,防止短路逆流,罐内液体翻动要激烈;各路排汽也要畅通,但排汽量不宜过大,以节约用气量。
在保温阶段,凡进口在培养基液面以下的各管道及冲视镜管都应进汽;凡开口在液面之上者均应排汽。无论与罐连通的管路如何配制,在实消时均应遵循“不进则出”的原则。这样才能保证灭菌彻底,不留死角。保温结束后,依次关闭各排汽、进汽阀门,待罐内压力低于空气压力后,向罐内通入无菌空气,在夹套或蛇管中通冷却水降温,使培养基的温度降到所需的温度,进行下一步的发酵和培养。在引入无菌空气前,应注意罐压必须低于过滤器压力,否则物料将倒流入过滤器内,后果严重!灭菌时,总蒸汽管道压力要求不低于0.3~0.35Mpa,使用压力不低于0.2Mpa。
空罐灭菌(空消)即发酵罐罐体的灭菌。空消时一般维持罐0.15~0.2Mpa,罐温125~130℃,保持30~45min;要求总蒸汽压力不低于0.3~0.35Mpa,使用汽压不低于0.25~0.3MPa。
有效使用小型发酵罐以及发酵变化
如何有效使用小型发酵罐以及发酵过程的变化,如何我们经常使用到小型发酵罐来做各种科研实验,那么在操作中得到很好的利用是一个非常重要的课题,还有在发酵的过程中一些细微的变化。
小型发酵罐分批培养过程中大肠杆i菌的菌体生长状况,通过控制发酵过程的温度、溶氧、搅拌速度、空气流量、泡沫水平等参数,并每小时取样测OD值和还原糖量,制作菌体生长曲线,以此判断大肠杆i菌的生长发酵状况。结果表明大肠杆i菌在发酵的前三个小时处于生长延迟期,发酵3~6小时为对数生长期,发酵6小时后该菌开始进入平衡期,第8小时时结束发酵实验。
发酵罐是进行液体发酵的特殊设备。生产上使用的发酵罐容积大,均用钢板或不锈钢板制成;供实验室使用的小型发酵罐,其容积可从约1L至数百升或稍大些。一般来说,5L以下是用耐压玻璃制作罐体,10 L以上用不锈钢板或钢板制作罐体。发酵罐配备有控制器和各种电极,可以自动地调控试验所需要的培养条件,是微生物学、遗传工程、医i药工业等科学研究所必需的设备。
在当今市场上,各厂家生产的发酵罐会有所差别,但基本原理是相同的,基本结构是类似的。本实验使用的是BIOTECH-7BGZ发酵罐,其结构主要又罐体和控制器两大部分组成,罐体为一硬质玻璃圆筒,底和顶两端用不锈钢板及橡胶垫圈密封构成,容积为5L,顶盖上有多个孔口,分别是加料及接种口补料口、放置 DO(溶解氧)电极口、放置pH电极口、放置消泡电极口、放置取样管口等;本罐可配置不同性能的控制器,控制器能完成***基本的功能。
阀门宜采用软密封
阀门是在发酵设备中使用***多的附属设备,其中使用***多的是截止阀。阀门对介质的密封性可分为4级,即公称级、低漏级、蒸汽级和原子级。公称级与低漏级密封适用于关闭要求不严密的阀门,例如用于控制流量的阀门。蒸汽级密封适用于蒸汽和大部分其他工业用阀门的阀座、阀杆和阀体连接部的密封。原子级密封适用于介质密封性要求极高的场合,如宇宙飞船和原子能动力设备等。由于发酵工业中使用高温蒸汽对发酵设备进行灭菌,因此阀门对介质的密封性要求是蒸汽级密封。
由于在发酵过程中阀门开启频繁,经常受介质腐蚀、冲刷和气蚀的损害,因此对于阀门副结构,即阀座与关闭件互相接触进行关闭的部分的选择较为关键。阀门副结构的密封分为软密封和硬密封两种。硬密封的密封副结构是靠阀座与关闭件互相挤压发生微小弹塑性变形而形成一条闭合的圆形密封接触线。虽然这类阀门在应用初期密封效果良好,但是发酵阀门开启比较频繁,容易磨损先前形成的接触线,或者由于管道不清洁而使密封面产生压痕而损坏。而硬密封的密封副结构弹性变形量很小,形成新的密封接触线很困难,因此长期使用可能导致阀门泄漏,使发酵失败。软密封的阀门关闭件一般采用软质垫片,利用垫片较大的弹塑性形变形成较宽的环形密封接触带,以添塞密封面上的不平、消除间隙形成密封。其加工精度一般要求不高,如有特殊要求,阀体材料可采用不锈钢,软密封关闭件用可更换的聚四氟乙烯垫片,这样可通过经常更换聚四氟乙烯垫片来保证阀门的密封性。
发酵罐是***常见的工业发酵方式,也称分批发酵或批式发酵。将发酵罐和培养基灭菌后,向发酵罐中接入种子、开始发酵过程,操作简单、不容易染菌、***低;但生产能力低、劳动强度大产品质量不稳定。发酵罐连续发酵是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基,同时以相同的速度流出培养液,从而使发酵罐内的液量维持恒定,微生物在稳定状态下生长,可长期连续进行,生产能力高;但操作控制要求高,***高、杂菌污染、微生物***变异。
发酵罐主要用于实验室进行发酵动力学研究,在工业发酵中应用不多见,只应用于***的遗传性质比较稳定的发酵,如酒精发酵等。发酵罐又称补料分批发酵,是介于间歇发酵与连续发酵的一种操作方式。它同时具备两者的部分优点,是一种在工业上比较常用的操作方式。发酵罐流加发酵的特点是在流加阶段按一定的规律向发酵罐中连续地补加营养物或(和)前体,由于发酵罐不向外排放产物,罐中的发酵体积将不断增加,直到规定体积后放罐。
发酵罐补料分批发酵可分为两种类型:单一补料分批发酵和反复补料分批发酵。在开始时投入一定量的基础培养基,到发酵过程的适当时期,开始连续补加碳源或(和)氮源或(和)其他必须基质,直到发酵液体积达到发酵罐***i大操作容积后,停止补料,***后将发酵液一次全部放出,这种操作方式称为单一补料分批发酵。发酵罐是在单一补料分批发酵的基础上,每隔一定时间按一定比例放出一部分发酵液,使发酵液体积始终不超过发酵罐的***i大操作容积,从而在理论上可以延长发酵周期,直至发酵产率明显下降,才***终将发酵液全部放出。
