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發(fā)酵罐的操作使用優(yōu)勢及機械方面使用操作
發(fā)酵罐也是應用廣泛的生物反應設備。這類反應器具有結(jié)構(gòu)簡單、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等優(yōu)點。氣升式反應器有多種類型，常見的有氣升環(huán)流式、鼓泡式、空氣噴射式等，生物工業(yè)已經(jīng)大量應用的氣升式發(fā)酵罐有氣升內(nèi)環(huán)流發(fā)酵罐、氣液雙噴射氣升環(huán)流發(fā)酵罐、設有多層分布板的塔式氣升發(fā)酵罐。
而發(fā)酵罐則是原始的通氣發(fā)酵罐，當然鼓泡式反應器內(nèi)沒有設置導流筒，故未控制液體的主體定向流動?，F(xiàn)以氣升環(huán)流式反應器為例說明其工作原理。前面已經(jīng)簡單提到氣升環(huán)式反應器的特點，由于氣升環(huán)流反應器內(nèi)沒有攪拌器，并且有定向循環(huán)流動，故具有多個優(yōu)點，下面具體說明。
1、反應溶液分布均勻：氣液固三相的均勻混合與溶液成分的混合分散良好是生物反應器的普遍要求，因其流動、混合與停留時間分布均受到影響。對許多間歇或連續(xù)加料的通氣發(fā)酵，基質(zhì)和溶氧盡可能均勻分散，以保證其基質(zhì)在發(fā)酵罐內(nèi)各處的濃度都落在0.1％～1％范圍內(nèi)，溶解氧為10％一30％。這對需氧生物細胞的生長和產(chǎn)物生成有利。此外，還需避免發(fā)酵罐液面生成穩(wěn)定的泡沫層，以免生物細胞積聚于上而受損害甚至死亡。還有培養(yǎng)基成分尤其是有淀粉類易沉降的顆粒物料，更應能懸浮分散。氣升環(huán)流反應器能很好地滿足這些要求。
2、較高的溶氧速率和溶氧效率：氣升式反應器有較高的氣含率和比氣液接觸介面，因而有高傳質(zhì)速率和溶氧效率，體積溶氧效率通常比機械攪拌罐高，kLd可達2000h，且溶氧功耗相對低。
3、剪切力小，對生物細胞損傷?。河捎跉馍椒磻鳑]有機械攪拌葉輪，故對細胞的剪切損傷可減至低，尤其適合植物細胞及組織的培養(yǎng)。
4、傳熱良好：好氣發(fā)酵均產(chǎn)生大量的發(fā)酵熱，如酵母培養(yǎng)旺盛期發(fā)酵熱高達3.0～4.0×105kJ／(m.h)，而傳熱溫差則只有幾度(℃)，尤其夏季，若使用非冷凍水，則只有3-10℃左右，故需很大的換熱面積與傳熱系數(shù)。發(fā)酵罐因液體綜合循環(huán)速率高，同時便于在外循環(huán)管路上加裝換熱器，以保證除去發(fā)酵熱以控制適宜的發(fā)酵溫度。
滅菌時至少要求兩人在場，一人負責操作各種閥門，另一人負責觀察報告各項參數(shù)。確認各閥門處于關(guān)閉狀態(tài)后，打開蒸汽發(fā)生器進水閥，啟動蒸氣發(fā)生器，蒸氣發(fā)生器開始自動進水，此時應打開蒸氣發(fā)生器下部的排水閥，盡量放去水銹后關(guān)閉排水閥。注意觀察蒸汽發(fā)生器內(nèi)水量液位，防止事故。此時*打開夾套出氣閥閥門，緩慢打開蒸汽發(fā)生器總閥門，緩慢部分打開夾套進氣閥，開始對夾套通入水蒸氣。開始時可能蒸汽壓力不穩(wěn)，壓力表指針劇烈擺動，可以適當關(guān)小夾套進氣閥，然后依次打開取樣閥出蒸汽閥，取樣閥進蒸汽閥，底閥出蒸汽閥，底閥進蒸汽閥，對取樣閥和底閥滅菌，同時排盡壓力不穩(wěn)的水蒸氣。水蒸氣壓力不劇烈變化時再依次關(guān)閉、底閥出氣閥。罐內(nèi)溫度逐漸上升，至所設置90°溫度時，攪拌電機停止轉(zhuǎn)動，此時打開罐體總進氣閥，打開罐體出氣管閥，依次打開以下閥門：打開出氣調(diào)節(jié)閥，緩慢打開罐體進蒸汽閥對罐內(nèi)通入蒸汽，
空氣濾器表壓開始上升，超過0.1MP時打開冷凝水閥門疏水，繼續(xù)開大罐體進蒸汽閥，除盡罐內(nèi)空氣后，罐內(nèi)壓緩慢上升，調(diào)整出氣調(diào)節(jié)閥，使之達到滅菌所要求溫度壓力，達到滅菌溫度時計時開始。調(diào)整夾套進氣閥、罐體進蒸汽閥和出氣調(diào)節(jié)閥，使溫度、罐壓保持所設溫度。滅菌時間到后，依次關(guān)閉已開的各進汽閥門，關(guān)閉蒸汽總閥門，*放開罐內(nèi)尾氣排氣閥放掉罐內(nèi)壓力，關(guān)閉蒸汽發(fā)生器電源。打開空氣壓縮機，等罐壓降至0.05MP時，緩慢打開進氣調(diào)節(jié)閥，維持罐內(nèi)正壓。滅菌過程中，操作員應穿長衣長褲，帶防護手套，防止燙傷。滅菌過程中如果蒸汽發(fā)生器自動進水，蒸汽總壓將迅速下降，必要時可以適當開大蒸汽總閥門，保持壓力，但要小心觀察壓力變化。對罐內(nèi)通蒸汽時，滅菌后罐壓下降較快，注意通無菌空氣時機。盡量不要使空氣壓縮機和蒸汽發(fā)生器同時工作。滅菌過程中空氣濾器壓力不應超過0.2MP。冷凝水的大小將影響罐內(nèi)液體滅菌后濃度，要考慮蒸汽冷凝水增加量。
控制進氣閥排氣閥的大小可以調(diào)整通氣量和罐壓，控制攪拌轉(zhuǎn)數(shù)使發(fā)酵溶氧滿足工藝要求。發(fā)酵時打開罐體進水總閥，打開夾套出水閥和夾套進水閥，此時系統(tǒng)自動通過控制夾套水溫控制發(fā)酵溫度。由于罐內(nèi)正壓，接菌時關(guān)小進氣閥，適當降低罐壓至0.01—0.02MP，用火焰圈保護將接種口快速打開（防止氣流將火焰熄滅），接種后快速關(guān)閉接種口。將補料系統(tǒng)的各個瓶及附屬膠管滅菌后聯(lián)入主機（注意方向），在火焰圈保護下刺破硅膠墊，安裝好補料系統(tǒng)。此時工作站上應顯示有系統(tǒng)的各個參數(shù)實時監(jiān)控。注意做好參數(shù)記錄工作。
發(fā)酵進行到后期時，可能會有菌體堵塞出氣管，現(xiàn)象為通氣量下降，罐壓略有增高。此時人為左右旋轉(zhuǎn)出氣閥，可以使堵塞緩解