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發(fā)酵罐的操作使用優(yōu)勢(shì)及機(jī)械方面使用操作
發(fā)酵罐也是應(yīng)用廣泛的生物反應(yīng)設(shè)備,。這類反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、不易染菌,、溶氧效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn),。氣升式反應(yīng)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(yīng)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(shè)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(dāng)然鼓泡式反應(yīng)器內(nèi)沒有設(shè)置導(dǎo)流筒,，故未控制液體的主體定向流動(dòng)。現(xiàn)以氣升環(huán)流式反應(yīng)器為例說明其工作原理,。前面已經(jīng)簡(jiǎn)單提到氣升環(huán)式反應(yīng)器的特點(diǎn),，由于氣升環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)沒有攪拌器，并且有定向循環(huán)流動(dòng),，故具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn),，下面具體說明。
1,、反應(yīng)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(yīng)器的普遍要求,，因其流動(dòng)、混合與停留時(shí)間分布均受到影響,。對(duì)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(duì)需氧生物細(xì)胞的生長(zhǎng)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(xì)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(yīng)能懸浮分散,。氣升環(huán)流反應(yīng)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(yīng)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(jī)械攪拌罐高，kLd可達(dá)2000h,，且溶氧功耗相對(duì)低,。
3、剪切力小,，對(duì)生物細(xì)胞損傷?。河捎跉馍椒磻?yīng)器沒有機(jī)械攪拌葉輪，故對(duì)細(xì)胞的剪切損傷可減至低,，尤其適合植物細(xì)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(dá)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(shí)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(shí)至少要求兩人在場(chǎng),，一人負(fù)責(zé)操作各種閥門，另一人負(fù)責(zé)觀察報(bào)告各項(xiàng)參數(shù),。確認(rèn)各閥門處于關(guān)閉狀態(tài)后,，打開蒸汽發(fā)生器進(jìn)水閥，啟動(dòng)蒸氣發(fā)生器,，蒸氣發(fā)生器開始自動(dòng)進(jìn)水,，此時(shí)應(yīng)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(shí)*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(jìn)氣閥,，開始對(duì)夾套通入水蒸氣。開始時(shí)可能蒸汽壓力不穩(wěn),，壓力表指針劇烈擺動(dòng),，可以適當(dāng)關(guān)小夾套進(jìn)氣閥，然后依次打開取樣閥出蒸汽閥,，取樣閥進(jìn)蒸汽閥,，底閥出蒸汽閥，底閥進(jìn)蒸汽閥,，對(duì)取樣閥和底閥滅菌,，同時(shí)排盡壓力不穩(wěn)的水蒸氣。水蒸氣壓力不劇烈變化時(shí)再依次關(guān)閉,、底閥出氣閥,。罐內(nèi)溫度逐漸上升，至所設(shè)置90°溫度時(shí),，攪拌電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng),，此時(shí)打開罐體總進(jìn)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(jìn)蒸汽閥對(duì)罐內(nèi)通入蒸汽，
空氣濾器表壓開始上升,，超過0.1MP時(shí)打開冷凝水閥門疏水，繼續(xù)開大罐體進(jìn)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(dá)到滅菌所要求溫度壓力,，達(dá)到滅菌溫度時(shí)計(jì)時(shí)開始。調(diào)整夾套進(jìn)氣閥,、罐體進(jìn)蒸汽閥和出氣調(diào)節(jié)閥,，使溫度、罐壓保持所設(shè)溫度,。滅菌時(shí)間到后,，依次關(guān)閉已開的各進(jìn)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(jī),，等罐壓降至0.05MP時(shí),，緩慢打開進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥,，維持罐內(nèi)正壓。滅菌過程中,，操作員應(yīng)穿長(zhǎng)衣長(zhǎng)褲,，帶防護(hù)手套，防止?fàn)C傷,。滅菌過程中如果蒸汽發(fā)生器自動(dòng)進(jìn)水,，蒸汽總壓將迅速下降，必要時(shí)可以適當(dāng)開大蒸汽總閥門,，保持壓力,，但要小心觀察壓力變化。對(duì)罐內(nèi)通蒸汽時(shí),，滅菌后罐壓下降較快,，注意通無菌空氣時(shí)機(jī)。盡量不要使空氣壓縮機(jī)和蒸汽發(fā)生器同時(shí)工作,。滅菌過程中空氣濾器壓力不應(yīng)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(jìn)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(shí)打開罐體進(jìn)水總閥,，打開夾套出水閥和夾套進(jìn)水閥,，此時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)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(shí)關(guān)小進(jìn)氣閥,，適當(dāng)降低罐壓至0.01—0.02MP，用火焰圈保護(hù)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(bǔ)料系統(tǒng)的各個(gè)瓶及附屬膠管滅菌后聯(lián)入主機(jī)（注意方向），在火焰圈保護(hù)下刺破硅膠墊,，安裝好補(bǔ)料系統(tǒng),。此時(shí)工作站上應(yīng)顯示有系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控。注意做好參數(shù)記錄工作,。
發(fā)酵進(jìn)行到后期時(shí),，可能會(huì)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(shí)人為左右旋轉(zhuǎn)出氣閥，可以使堵塞緩解