خزانات التخمير البيولوجي: تطبيقات واسعة ومبادئ أساسية

مبدأ عمل خزان التخمير البيولوجي

يستخدم خزان التخمير البيولوجي فوهة هواء لتذرير الهواء عالي السرعة. يتم توزيع الهواء في فقاعات. على الجانب المهوي، يتم تقليل الكثافة المتوسطة للسائل، وعلى الجانب غير المهوي، يتم تقليل كثافة السائل، بحيث يكون هناك فرق في الكثافة مع السائل على الجانب المهوي، ويتم تشكيل دوران سائل في خزان التخمير.

هناك العديد من أشكال خزانات التخمير البيولوجي، ولكن الأكثر شيوعًا هي النوع ذو الأنبوب الداخلي للدوران، النوع ذو الأنبوب الخارجي للدوران، النوع ذو الأسطوانة المشدودة والنوع ذو الحاجز الرأسي. تم تصميم الجزء الخارجي من الخزان بأنبوب دوران خارجي، والجزء الداخلي من الخزان مصمم بأنبوبين للدوران الداخلي.

في خزان التخمير البيولوجي، يكون مستوى السائل في الخزان تحت مخرج أنبوب الدوران وفوق مخرج أنبوب الدوران. مزايا خزان التخمير البيولوجي هي استهلاك الطاقة المنخفض، التأثير الصغير للقلي وتقطيع السمك في السائل، والبنية البسيطة. عند نفس استهلاك الطاقة، تكون قدرة نقل الأكسجين أعلى بكثير من خزانات التخمير التقليدية.

المزايا الرئيسية لخزانات التخمير البيولوجي

1. هيكل خزان التخمير البيولوجي بسيط، المبدأ الأساسي ليس معقدًا، واستهلاك الطاقة أعلى من مفاعل المجداف مع مفاعل المجداف

2. يعتمد الإنتاج على الدوران الاتجاهي للغاز. المعدات الميكانيكية من النوع غير المركزي، يتم تحديد نمط التدفق، دوران السائل قوي، لا توجد أجزاء متحركة في الداخل، إجهاد القص صغير، وتوزيع الطاقة متساوي جدًا. مقارنة بخزانات التخمير التقليدية للكائنات الحية، هذا مهم بشكل خاص للمواد الحساسة للقص

3. نطاق تدفق الغاز والسائل في خزان التخمير واسع

4. كفاءة تزويد الغاز لخزان التخمير البيولوجي عالية. يمكن أن يكون الهواء في الرافعة أكبر من الهواء في المفاعل الفقاعي، وهو أمر مفيد. التفاعل الهوائي

5. قد تكون الجسيمات المميعة جسيمات صلبة، أو قد تكون الجسيمات الثقيلة معلقة تمامًا

طريقة تعقيم خزان التخمير البيولوجي

قبل تعقيم خزان التخمير البيولوجي، يجب عادةً تعقيم مرشح الهواء المتصل بخزان التخمير البيولوجي بالبخار وتجفيفه بالهواء. عند تعقيم الخزان، قم أولاً بتصريف وغسل مياه الصرف الصحي في خط تغذية الأنابيب، ثم ضخ الوسط المحضر في خزان التخمير، وابدأ المحرض للتعقيم.

لتعقيم خزانات التخمير البيولوجي، افتح أولاً كل صمام عادم، وأدخل البخار في الجاكيت أو الملف للتسخين المسبق، وانتظر حتى ترتفع درجة حرارة الخزان إلى 80~90، وأغلق تدريجيًا صمام العادم. ثم، قم بتمرير البخار مباشرة إلى خزان التخمير من مدخل الهواء، منفذ التفريغ، ومنفذ أخذ العينات، بحيث ترتفع درجة حرارة الخزان إلى 118~120، ويتم الحفاظ على ضغط خزان التخمير عند 0.09~0.1 ميجا باسكال (ضغط مقياس)، ويتم الحفاظ عليه لمدة حوالي 30 دقيقة.

تعقيم خزانات التخمير الفارغة هو تعقيم جسم خزان التخمير. أثناء تعقيم الهواء، يتم عادةً الحفاظ على ضغط الخزان عند 0.15~0.2 ميجا باسكال، ودرجة حرارة الخزان 125~130، ويتم الحفاظ عليها لمدة 30~45 دقيقة؛ يتطلب الضغط الكلي للبخار ألا يقل عن 0.3~0.35 ميجا باسكال، ويتطلب ضغط البخار ألا يقل عن 0.25~0.3 ميجا باسكال.

يشير التعقيم في الموقع إلى التعقيم دون تغيير هيكل الخزان في الإنتاج، وعادة ما يتم استخدام التعقيم بالبخار عبر الإنترنت. يمكن فهم التعقيم خارج الموقع على أنه إزالة خزان التخمير للتعقيم، ويمكن نقل خزانات التخمير الصغيرة إلى صندوق التعقيم للتعقيم.

التحكم في المعلمات الهامة

الرقم الهيدروجيني (PH)

في عملية التخمير، تتأثر تكاثر ونمو وإنتاج المنتجات الثانوية للخلايا الميكروبية بالرقم الهيدروجيني، لذلك فإن قيمة الرقم الهيدروجيني في مرق التخمير هي واحدة من المعايير الهامة في عملية التخمير. من أجل تمكين الكائنات الدقيقة من التكاثر والنمو ضمن نطاق الرقم الهيدروجيني الأمثل وأخيرًا تخليق المستقلبات المستهدفة، يجب التحكم بدقة في قيمة الرقم الهيدروجيني في عملية التخمير.

الأكسجين المذاب (DO)

الأكسجين المذاب هو أحد المعايير الرئيسية في أنظمة التخمير الهوائية في تخمير الكائنات الدقيقة والخلايا، والتي يمكن أن تؤثر بشكل مباشر على استقرار وتكلفة إنتاج التخمير. الأكسجين ليس من السهل أن يذوب في الماء، ومرق التخمير والمنتجات الأيضية الميكروبية في المخمر المختبري ستقلل من ذوبانية الأكسجين في عملية التخمير. لذلك، فإن التحكم في الأكسجين المذاب ليس فقط لزيادة المستقلبات المفيدة في التخمير، بل هو أيضًا حل جيد لتقليل التكاليف وزيادة الكفاءة في التجارب.

درجة الحرارة

سبب آخر يجعل المخمرات الزجاجية المختبرية مفضلة من قبل مستخدمي التخمير في المختبر هو أن مادة الزجاج لديها خصائص كهربائية وحرارية جيدة، وهي ميزة لا يمكن للمواد المعدنية مطابقتها.

ستؤثر درجة حرارة المخمرة على العديد من أجزاء عملية التخمير، مثل التأثير على معدل تفاعل الإنزيمات، وتغيير اتجاه تخليق المستقلبات البكتيرية، والتأثير على الأيض الميكروبي، إلخ.

درجة الحرارة المرتفعة جدًا ستسرع من عملية الأيض للسلالة وشيخوخة البكتيريا، وقد تقتل السلالة مباشرة. درجة الحرارة المنخفضة جدًا ستبطئ من عملية الأيض للبكتيريا، وستنخفض أيضًا معدل تخليق المنتج، مما يؤثر على الإنتاج.

بعض السلالات ستغير مساراتها الأيضية عند درجات حرارة مختلفة، وستكون المنتجات المقابلة مختلفة أيضًا. درجة حرارة التخمير المثلى للمخمرة ليست مفيدة فقط لنمو البكتيريا، بل تساعد أيضًا في تخليق المستقلبات.

ومع ذلك، فإن درجة حرارة التسمم لنفس الكائن الحي تختلف، وتتطلب ظروف الثقافة ظروفًا مختلفة. لذلك، كيفية الحفاظ على درجة الحرارة الطبيعية والمستقرة للمخمرة المختبرية هو جزء مهم من التخمير.

التحريك

تطبيق التحريك المغناطيسي: مناسب لمعاهد البحث العلمي والمختبرات الميكروبيولوجية وإنتاج الشركات. إنه جهاز مثالي لاختبار التخمير الدقيق والإنتاج. كما أنه مناسب لفحص صيغ وسط التخمير الميكروبي والتخمير الميكروبي طويل الأمد.

تطبيق خزان التخمير بالتحريك الميكانيكي التلقائي بالكامل: مناسب لمختلف

تطبيق خزان التخمير بالتحريك الميكانيكي: مناسب لمختلف عمليات التخمير الميكروبي. يتميز الجهاز بالاستقرار الجيد وسهولة التشغيل. يمكن للمستخدمين اختيار الهيكل والشكل المناسبين وفقًا لعملية التخمير. يحتوي التخمير المتعدد على خزانات البذور وخزانات التخمير.

الهيكل الأساسي لخزان التخمير بالتحريك هو تركيب عمود تحريك يمتد بعمق في الخزان على الجزء العلوي أو السفلي من جسم الخزان. سيتم تجهيز العمود بمجدافين إلى أربعة مجاديف تحريك. يهدف التحريك إلى خلط المواد في الخزان بشكل أفضل، مما يساهم في التلامس بين المواد الصلبة والمغذيات، ويكون كافيًا لتسهيل امتصاص المغذيات وتوزيع المستقلبات.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن للتحريك أن يوزع الهواء الذي يدخل الخزان بشكل متساوٍ، ويزيد من مساحة التلامس بين الغاز والسائل في خزان التخمير في المختبر، ويساهم في خلط الأكسجين والسائل المخمر.

إزالة الرغوة

أثناء التخمير، بسبب الكمية الكبيرة من البروتين في السائل المخمر، ستتولد رغوة تحت ظروف مثل التهوية والتحريك. هذا ظاهرة شائعة. ومع ذلك، إذا زادت الرغوة حتى تنتشر إلى الخزان بأكمله، فإن السائل المخمر سيخرج من خزان التخمير، مما يزيد من احتمال التلوث.

نظام إزالة الرغوة في المخمرة المختبرية هو أيضًا رابط مهم لضمان التخمير الطبيعي، وهو جزء ضروري جدًا. أولاً وقبل كل شيء، في المرحلة المبكرة، من الضروري ضمان أن كمية السائل في الخزان لا تتجاوز ثلاثة أرباع المساحة الداخلية للمخمرة. من ناحية، المساحة المتبقية هي لإعطاء مجال للصفحة الصاعدة بعد تهوية التخمير، ومن ناحية أخرى، هي أيضًا لترك وقت احتياطي لإزالة الرغوة.

تستخدم خزانات التخمير المختبرية عادةً إزالة الرغوة الميكانيكية وعوامل إزالة الرغوة لإزالة الرغوة.

إزالة الرغوة الميكانيكية تعمل فقط على الفقاعات الكبيرة التي تتولد في بداية التخمير، وليس لها تأثير على الرغوة المتدفقة. لذلك، يتم استخدامها بشكل رئيسي مع عوامل إزالة الرغوة المساعدة. بالنسبة لخزانات التخمير التلقائية لإزالة الرغوة، يوجد عادةً دائرة تتكون من مجموعة من أقطاب إزالة الرغوة وأعمدة التأريض على غطاء الخزان. عندما ترتفع الرغوة إلى موضع أقطاب إزالة الرغوة، سيتم تشكيل إشارة كهربائية بين أقطاب إزالة الرغوة، وسيتم إصدار مفتاح إنذار مبكر. يشير نظام الإشارة إلى أن الرغوة في الخزان قد زادت وأنه يجب إضافة عامل إزالة الرغوة.

حجم التلقيح

يمكن أن تساعد كمية التلقيح المناسبة البكتيريا في الخزان على التكاثر وتخمير المنتج بسرعة، ويمكنها أيضًا تقليل نمو الشوائب. ومع ذلك، فإن الكمية الكبيرة جدًا أو الصغيرة جدًا ستؤثر على التكاثر الطبيعي للمنتج. عندما تكون كمية التلقيح كبيرة جدًا، فإن البكتيريا الزائدة ستؤدي بسهولة إلى نقص الحجم في خزان التخمير، وسيتم عرقلة تخليق كمية كبيرة من المستقلبات.

إذا كانت كمية التلقيح صغيرة جدًا، فسيكون هناك نقص في الثقافة في السائل المخمر، وسيتم تأخير وقت التخمير، وستنخفض كفاءة إنتاج خزان التخمير بشكل كبير. كمية التلقيح الصحيحة.

تحديد كمية التلقيح هو في الواقع تأكيد حجم السائل الملقح وحجم السائل المزروع اللاحق وفقًا للنسبة المحددة.