Principio de funcionamiento del tanque de fermentación biológica
El tanque de fermentación biológica utiliza una boquilla de aire para atomizar aire a alta velocidad. El aire se dispersa en burbujas. En el lado aireado, la densidad promedio del líquido se reduce, y en el lado no aireado, la densidad del líquido se reduce, de modo que hay una diferencia de densidad con el líquido en el lado aireado, y se forma una circulación de líquido en el tanque de fermentación.
Existen muchas formas de tanques de fermentación biológica, pero las más comunes son el tipo de tubo de circulación interna, el tipo de tubo de circulación externa, el tipo de cilindro de tensión y el tipo de partición vertical. El exterior del tanque está diseñado con un tubo de circulación de tipo externo, y el interior del tanque está diseñado con dos tubos de circulación interna.
En el tanque de fermentación biológica, el nivel de líquido en el tanque está por debajo de la salida del tubo de circulación y por encima de la salida del tubo de circulación. Las ventajas del tanque de fermentación biológica son el bajo consumo de energía, el pequeño efecto de fritura y fileteado de pescado en el líquido, y la estructura simple. Con el mismo consumo de energía, su capacidad de transmisión de oxígeno es mucho mayor que la de los tanques de fermentación convencionales.
Las principales ventajas de los tanques de fermentación biológica
1. La estructura del tanque de fermentación biológica es simple, el principio básico no es complicado, y el consumo de energía es mayor que el de un reactor de paletas con un reactor de paletas
2. La producción depende de la circulación direccional del gas. Equipo mecánico de tipo no centrífugo, el patrón de flujo está determinado, la circulación del líquido es fuerte, no hay partes móviles en el interior, el esfuerzo cortante es pequeño, y la disipación de energía es muy uniforme. En comparación con los tanques de fermentación tradicionales para organismos, esto es especialmente importante para materiales sensibles al esfuerzo cortante
3. El rango de flujo de gas y líquido del tanque de fermentación es amplio
4. La eficiencia de suministro de gas del tanque de fermentación biológica es alta. El aire en el elevador puede ser mayor que el aire en el reactor de burbujeo, lo cual es beneficioso. Reacción aeróbica
5. La fluidización puede ser de partículas sólidas, o partículas pesadas pueden estar completamente suspendidas
Método de esterilización del tanque de fermentación biológica
Antes de esterilizar el tanque de fermentación biológica, el filtro de aire conectado al tanque de fermentación biológica generalmente debe ser esterilizado con vapor y secado con aire. Al esterilizar el tanque, primero drene y enjuague las aguas residuales en la tubería de alimentación, luego bombee el medio de cultivo preparado en el tanque de fermentación y encienda el agitador para la esterilización.
Para la esterilización de tanques de fermentación biológica, primero abra cada válvula de escape, introduzca vapor en la chaqueta o bobina para precalentar, y espere hasta que la temperatura del tanque suba a 80~90, y cierre gradualmente la válvula de escape. Luego, pase vapor directamente al tanque de fermentación desde la entrada de aire, el puerto de descarga y el puerto de muestreo, de modo que la temperatura del tanque suba a 118~120, y la presión del tanque del tanque de fermentación se mantenga en 0.09~0.1Mpa (presión manométrica), y mantenga durante unos 30 minutos.
La esterilización de tanques de fermentación vacíos es la esterilización del cuerpo del tanque de fermentación. Durante la esterilización con aire, la presión del tanque generalmente se mantiene en 0.15~0.2Mpa, la temperatura del tanque es de 125~130, y se mantiene durante 30~45 minutos; se requiere que la presión total del vapor no sea inferior a 0.3~0.35Mpa, y se requiere que la presión del vapor no sea inferior a 0.25~0.3MPa.
La esterilización in situ se refiere a la esterilización sin cambiar la estructura del tanque en producción, y generalmente se utiliza la esterilización con vapor en línea. La esterilización fuera de línea se puede entender como la eliminación del tanque de fermentación para su esterilización, y los tanques de fermentación pequeños se pueden mover a la caja de esterilización para su esterilización.
Control de parámetros importantes
PH
En el proceso de fermentación, la reproducción, el crecimiento y la producción de subproductos de las células microbianas se ven afectados por el pH, por lo que el valor de pH en el caldo de fermentación es uno de los parámetros importantes en el proceso de fermentación. Para permitir que los microorganismos se reproduzcan y crezcan dentro del rango óptimo de pH y finalmente sinteticen los metabolitos objetivo, el valor de pH en el proceso de fermentación debe ser estrictamente controlado.
Oxígeno disuelto (DO)
El oxígeno disuelto es uno de los parámetros clave en los sistemas de fermentación aeróbica en la fermentación de microorganismos y células, lo que puede afectar directamente la estabilidad y el costo de producción de la fermentación. El oxígeno no es fácilmente soluble en agua, y el caldo de fermentación y los metabolitos microbianos en el fermentador de laboratorio reducirán la solubilidad del oxígeno en el proceso de fermentación. Por lo tanto, controlar el oxígeno disuelto no solo es para aumentar los metabolitos beneficiosos en la fermentación, sino también una buena solución para reducir costos y aumentar la eficiencia en experimentos.
Temperatura
Otra razón por la que los fermentadores de vidrio de laboratorio son favorecidos por los usuarios de fermentación de laboratorio es que su material de vidrio tiene buenas propiedades eléctricas y térmicas, lo cual es una ventaja que los materiales metálicos no pueden igualar.
La temperatura del fermentador afectará muchas partes del proceso de fermentación, como afectar la tasa de reacción de las enzimas, cambiar la dirección de síntesis de los metabolitos bacterianos, afectar el metabolismo microbiano, etc.
Una temperatura demasiado alta acelerará el metabolismo de la cepa y el envejecimiento de las bacterias, e incluso puede matar directamente a la cepa. Una temperatura demasiado baja ralentizará el metabolismo de las bacterias, y la tasa de síntesis del producto también disminuirá, afectando así la producción.
Algunas cepas cambiarán sus vías metabólicas a diferentes temperaturas, y los productos correspondientes también serán diferentes. La temperatura óptima de fermentación del fermentador no solo es beneficiosa para el crecimiento de bacterias, sino que también ayuda a la síntesis de metabolitos.
Sin embargo, la temperatura de intoxicación del mismo microorganismo es diferente, y las condiciones de cultivo requieren diferentes condiciones. Por lo tanto, cómo mantener la temperatura normal y estable del fermentador de laboratorio es una parte importante de la fermentación.
Agitación
Aplicación de agitación magnética: Adecuada para institutos de investigación científica y laboratorios microbiológicos y producción de empresas. Es un equipo ideal para pruebas de fermentación de precisión y producción. También es adecuado para la selección de fórmulas de medios de fermentación microbiana y fermentación microbiana a largo plazo.
Aplicación de tanque de fermentación con agitación mecánica totalmente automática: Adecuado para varias
aplicación del tanque de fermentación con agitación mecánica: Adecuado para varias fermentaciones microbianas. El equipo tiene las características de buena estabilidad y fácil operación. Los usuarios pueden elegir la estructura y forma correspondiente según el proceso de fermentación. La multi-fermentación contiene tanques de semillas y tanques de fermentación.
La estructura básica del tanque de fermentación con agitación es instalar un eje de agitación que se adentra en el tanque en la parte superior o inferior del cuerpo del tanque. Se equiparán de dos a cuatro palas de agitación en el eje. La agitación es para mezclar mejor los materiales en el tanque, lo cual es propicio para el contacto entre sólidos y nutrientes, y es suficiente para facilitar la absorción de nutrientes y la dispersión de metabolitos.
Además, la agitación también puede dispersar el aire que entra al tanque de manera uniforme, aumentar el área de contacto gas-líquido en el tanque de fermentación de laboratorio, y es propicio para la mezcla de oxígeno y líquido de fermentación.
Desespumado
Durante la fermentación, debido a la gran cantidad de proteínas en el líquido de fermentación, se generará espuma bajo condiciones como ventilación y agitación. Este es un fenómeno común. Sin embargo, si la espuma aumenta hasta extenderse a todo el tanque, el líquido de fermentación saldrá del tanque de fermentación, aumentando así la posibilidad de contaminación.
El sistema de desespumado en el fermentador de laboratorio también es un enlace importante para garantizar la fermentación normal, y es una parte muy necesaria. En primer lugar, en la etapa inicial, es necesario asegurar que la cantidad de líquido en el tanque no exceda las tres cuartas partes del espacio interno del fermentador. Por un lado, el espacio restante es para dar espacio para la página ascendente después de la ventilación de fermentación, y por otro lado, también es para dejar tiempo de amortiguación para el desespumado.
Los tanques de fermentación de laboratorio suelen utilizar desespumado mecánico y agentes desespumantes para desespumar.
El desespumado mecánico solo funciona en burbujas grandes generadas al inicio de la fermentación, y no tiene efecto en la espuma en movimiento. Por lo tanto, se utiliza principalmente con agentes desespumantes auxiliares. Para los tanques de fermentación automáticos, generalmente hay un circuito formado por un conjunto de electrodos desespumantes y columnas de puesta a tierra en la tapa del tanque. Cuando la espuma sube a la posición de los electrodos desespumantes, se formará una señal eléctrica entre los electrodos desespumantes, y se emitirá un interruptor de advertencia temprana. El sistema de señalización indica que la espuma en el tanque ha aumentado y se necesita agregar un agente desespumante.
Volumen de inoculación
La cantidad de inoculación adecuada puede ayudar a las bacterias en el tanque a reproducirse y fermentar el producto rápidamente, y también puede reducir el crecimiento de impurezas. Sin embargo, demasiado o muy poco afectará la reproducción normal del producto. Cuando la cantidad de inoculación es demasiado grande, el exceso de bacterias fácilmente llevará a un volumen insuficiente en el tanque de fermentación, y la síntesis de una gran cantidad de metabolitos se verá obstaculizada.
Si la cantidad de inoculación es demasiado pequeña, habrá un cultivo insuficiente en el líquido de fermentación, el tiempo de fermentación se retrasará, y la eficiencia de producción del tanque de fermentación se reducirá considerablemente. Cantidad de inoculación correcta.
La determinación de la cantidad de inoculación es en realidad para confirmar el volumen del líquido inoculado y el volumen del líquido de cultivo subsiguiente de acuerdo con el porcentaje especificado.
