Princípio de funcionamento do tanque de fermentação biológica
O tanque de fermentação biológica usa um bico de ar para atomizar o ar em alta velocidade. O ar é disperso em bolhas. No lado aerado, a densidade média do líquido é reduzida, e no lado não aerado, a densidade do líquido é reduzida, de modo que há uma diferença de densidade com o líquido no lado aerado, e uma circulação de líquido é formada no tanque de fermentação.
Existem muitas formas de tanques de fermentação biológica, mas as mais comuns são do tipo tubo de circulação interna, tipo tubo de circulação externa, tipo cilindro de tensão e tipo partição vertical. O exterior do tanque é projetado com um tubo de circulação do tipo circulação externa, e o interior do tanque é projetado com dois tubos de circulação interna.
No tanque de fermentação biológica, o nível do líquido no tanque está abaixo da saída do tubo de circulação e acima da saída do tubo de circulação. As vantagens do tanque de fermentação biológica são baixo consumo de energia, pequeno efeito de fritura e filetagem de peixe no líquido, e estrutura simples. No mesmo consumo de energia, sua capacidade de transmissão de oxigênio é muito maior do que a dos tanques de fermentação convencionais.
As principais vantagens dos tanques de fermentação biológica
1. A estrutura do tanque de fermentação biológica é simples, o princípio básico não é complicado, e o consumo de energia é maior do que o do reator de pás com um reator de pás
2. A produção depende da circulação direcional do gás. Equipamento mecânico do tipo bomba não-centrífuga, o padrão de fluxo é determinado, a circulação do líquido é forte, não há partes móveis no interior, o estresse de cisalhamento é pequeno, e a dissipação de energia é muito uniforme. Comparado com tanques de fermentação tradicionais para organismos, isso é especialmente importante para materiais sensíveis ao cisalhamento
3. A faixa de fluxo de gás e líquido do tanque de fermentação é ampla
4. A eficiência de fornecimento de gás do tanque de fermentação biológica é alta. O ar no riser pode ser maior do que o ar no reator de borbulhamento, o que é benéfico. Reação aeróbica
5. A fluidização pode ser de partículas sólidas, ou partículas pesadas podem estar completamente suspensas
Método de esterilização do tanque de fermentação biológica
Antes de esterilizar o tanque de fermentação biológica, o filtro de ar conectado ao tanque de fermentação biológica deve geralmente ser esterilizado com vapor e seco com ar. Ao esterilizar o tanque, primeiro drene e lave o esgoto na tubulação de alimentação, depois bombeie o meio de cultura preparado para o tanque de fermentação e inicie o agitador para esterilização.
Para a esterilização de tanques de fermentação biológica, primeiro abra cada válvula de escape, introduza vapor no revestimento ou bobina para pré-aquecimento, e espere até que a temperatura do tanque suba para 80~90, e gradualmente feche a válvula de escape. Em seguida, passe vapor diretamente para o tanque de fermentação a partir da entrada de ar, porta de descarga e porta de amostragem, de modo que a temperatura do tanque suba para 118~120, e a pressão do tanque do tanque de fermentação seja mantida em 0,09~0,1Mpa (pressão manométrica), e mantenha por cerca de 30min.
A esterilização de tanques de fermentação vazios é a esterilização do corpo do tanque de fermentação. Durante a esterilização a ar, a pressão do tanque é geralmente mantida em 0,15~0,2Mpa, a temperatura do tanque é de 125~130, e é mantida por 30~45min; a pressão total do vapor é exigida para ser não inferior a 0,3~0,35Mpa, e a pressão do vapor é exigida para ser não inferior a 0,25~0,3MPa.
Esterilização in-situ refere-se à esterilização sem alterar a estrutura do tanque na produção, e geralmente é utilizada esterilização a vapor online. A esterilização offline pode ser entendida como a remoção do tanque de fermentação para esterilização, e pequenos tanques de fermentação podem ser movidos para a caixa de esterilização para esterilização.
Controle de parâmetros importantes
pH
No processo de fermentação, a reprodução, crescimento e produção de subprodutos de células microbianas são afetados pelo pH, portanto, o valor de pH no caldo de fermentação é um dos parâmetros importantes no processo de fermentação. Para permitir que os microrganismos se reproduzam e cresçam dentro da faixa de pH ideal e, finalmente, sintetizem os metabólitos alvo, o valor de pH no processo de fermentação deve ser estritamente controlado.
Oxigênio Dissolvido (DO)
O oxigênio dissolvido é um dos parâmetros chave em sistemas de fermentação aeróbica na fermentação de microrganismos e células, o que pode afetar diretamente a estabilidade e o custo de produção da fermentação. O oxigênio não é facilmente solúvel em água, e o caldo de fermentação e os metabólitos microbianos no fermentador de laboratório reduzirão a solubilidade do oxigênio no processo de fermentação. Portanto, controlar o oxigênio dissolvido não é apenas para aumentar os metabólitos benéficos na fermentação, mas também uma boa solução para reduzir custos e aumentar a eficiência em experimentos.
Temperatura
Outra razão pela qual os fermentadores de vidro de laboratório são favorecidos pelos usuários de fermentação de laboratório é que seu material de vidro possui boas propriedades elétricas e térmicas, o que é uma vantagem que os materiais metálicos não podem igualar.
A temperatura do fermentador afetará muitas partes do processo de fermentação, como afetar a taxa de reação das enzimas, mudar a direção da síntese dos metabólitos bacterianos, afetar o metabolismo microbiano, etc.
Uma temperatura muito alta acelerará o metabolismo da cepa e o envelhecimento das bactérias, e pode até matar a cepa diretamente. Uma temperatura muito baixa retardará o metabolismo das bactérias, e a taxa de síntese do produto também diminuirá, afetando assim a produção.
Algumas cepas mudarão suas vias metabólicas em diferentes temperaturas, e os produtos correspondentes também serão diferentes. A temperatura de fermentação ideal do fermentador não é apenas benéfica para o crescimento das bactérias, mas também ajuda na síntese de metabólitos.
No entanto, a temperatura de intoxicação do mesmo microrganismo é diferente, e as condições de cultivo exigem condições diferentes. Portanto, como manter a temperatura normal e estável do fermentador de laboratório é uma parte importante da fermentação.
Agitação
Aplicação de agitação magnética: Adequada para institutos de pesquisa científica e laboratórios microbiológicos e produção de empresas. É um equipamento ideal para testes de fermentação de precisão e produção. Também é adequado para a triagem de fórmulas de meio de fermentação microbiana e fermentação microbiana de longo prazo.
Aplicação de tanque de fermentação com agitação mecânica totalmente automática: Adequado para várias
aplicação de tanque de fermentação com agitação mecânica: Adequado para várias fermentações microbianas. O equipamento possui características de boa estabilidade e fácil operação. Os usuários podem escolher a estrutura e forma correspondentes de acordo com o processo de fermentação. A multi-fermentação contém tanques de sementes e tanques de fermentação.
A estrutura básica do tanque de fermentação com agitação é instalar um eixo de agitação que penetra no tanque na parte superior ou inferior do corpo do tanque. Duas a quatro pás de agitação serão equipadas no eixo. A agitação é para melhor misturar os materiais no tanque, o que é favorável ao contato entre sólidos e nutrientes, e é suficiente para facilitar a absorção de nutrientes e a dispersão de metabólitos.
Além disso, a agitação também pode dispersar o ar que entra no tanque de forma uniforme, aumentar a área de contato gás-líquido no tanque de fermentação de laboratório, e é favorável à mistura de oxigênio e líquido de fermentação.
Desespumação
Durante a fermentação, devido à grande quantidade de proteína no líquido de fermentação, a espuma será gerada sob condições como ventilação e agitação. Este é um fenômeno comum. No entanto, se a espuma aumentar até se espalhar por todo o tanque, o líquido de fermentação sairá do tanque de fermentação, aumentando assim a possibilidade de contaminação.
O sistema de desespumação no fermentador de laboratório também é um elo importante para garantir a fermentação normal, e é uma parte muito necessária. Em primeiro lugar, na fase inicial, é necessário garantir que a quantidade de líquido no tanque não exceda três quartos do espaço interno do fermentador. Por um lado, o espaço restante é para dar espaço para a página ascendente após a ventilação da fermentação, e por outro lado, também é para deixar tempo de buffer para a desespumação.
Os tanques de fermentação de laboratório geralmente usam desespumação mecânica e agentes de desespumação para desespumar.
A desespumação mecânica só funciona em grandes bolhas geradas no início da fermentação e não tem efeito sobre a espuma em fluxo. Portanto, é principalmente usada com agentes auxiliares de desespumação. Para tanques de fermentação automáticos, geralmente há um circuito formado por um conjunto de eletrodos de desespumação e colunas de aterramento na tampa do tanque. Quando a espuma sobe até a posição dos eletrodos de desespumação, um sinal elétrico é formado entre os eletrodos de desespumação, e um interruptor de aviso precoce é acionado. O sistema de sinalização indica que a espuma no tanque aumentou e que um agente de desespumação precisa ser adicionado.
Volume de inoculação
A quantidade adequada de inoculação pode ajudar as bactérias no tanque a se reproduzirem e fermentarem o produto rapidamente, e também pode reduzir o crescimento de impurezas. No entanto, muito ou pouco afetará a reprodução normal do produto. Quando a quantidade de inoculação é muito grande, o excesso de bactérias pode facilmente levar a um volume insuficiente no tanque de fermentação, e a síntese de um grande número de metabólitos será prejudicada.
Se a quantidade de inoculação for muito pequena, haverá insuficiência de cultura no líquido de fermentação, o tempo de fermentação será atrasado e a eficiência de produção do tanque de fermentação será grandemente reduzida. Quantidade correta de inoculação.
A determinação da quantidade de inoculação é, na verdade, confirmar o volume do líquido inoculado e o volume do líquido de cultura subsequente de acordo com a porcentagem especificada.
