發(fā)酵工程----第二講-資料下載頁(yè)
2025-08-23 07:37本頁(yè)面
【正文】 消耗為 h。 自吸式充氣發(fā)酵罐 由充氣攪拌葉輪或循環(huán)泵來(lái)完成對(duì)發(fā)酵液的攪拌，并且在 攪拌過(guò)程中自動(dòng)吸入空氣。 缺點(diǎn)： ① 由于空氣靠負(fù)壓吸入罐內(nèi)，所以要求使用低阻力、高除菌 效率的空氣凈化系統(tǒng)； ② 由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，大型自吸式充氣發(fā)酵罐的攪拌充氣葉 輪的線速度在 30m/s左右，在葉輪周圍形成強(qiáng)烈的剪切區(qū) 域，據(jù)研究各種微生物中以酵母和桿菌耐受剪切應(yīng)力的能 力最強(qiáng)，因此應(yīng)用于酵母生產(chǎn)時(shí)自吸式充氣罐能發(fā)揮其優(yōu) 勢(shì)。 自吸式充氣發(fā)酵罐 自吸式充氣發(fā)酵罐 ① 鼓泡式反應(yīng)器攪拌主要依賴于引入的 空氣或其他氣體。它是通過(guò)薄殼圓柱形 容器的底部鼓入空氣提供混合傳質(zhì)所需 功率。 但容積增大后，液體深度增大，氣泡在 上升過(guò)程中重新聚合成大氣泡，導(dǎo)致傳 質(zhì)速率下降，動(dòng)力效率跌落。 自吸式充氣發(fā)酵罐 ② 氣升環(huán)流式生化反應(yīng)器： 它內(nèi)設(shè)內(nèi)置或外置的循環(huán)管 道，在中央拉力管中用壓縮 空氣射流，由于引入氣體的 運(yùn)動(dòng)，誘導(dǎo)液體自動(dòng)拉力管 內(nèi)上升，然后自拉力管外的 環(huán)隙下降，形成環(huán)流。從而 導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)液進(jìn)行混 合，并保持循環(huán)流動(dòng)。對(duì)于 低粘度、牛頓型流體，如細(xì) 菌、酵母菌的澄清基質(zhì)發(fā)酵 液，有可能獲得較好的效果。 塔式罐 它的特點(diǎn)是罐身高，高徑比較大，可是為氣升環(huán)流式生化 反應(yīng)器的延伸。它也無(wú)攪拌傳動(dòng)裝置，通過(guò)微生物代謝產(chǎn) 生的 CO2等氣體造成罐內(nèi)上下培養(yǎng)液的密度差來(lái)進(jìn)行液體 的上下對(duì)流循環(huán)。塔式罐中空氣利用率高，節(jié)省空氣和動(dòng) 力，不用電機(jī)攪拌，設(shè)備簡(jiǎn)單；但底部有存在沉淀的現(xiàn)象， 降溫較難。它多用于啤酒發(fā)酵。 發(fā)酵與生產(chǎn)分離耦聯(lián) 傳統(tǒng)的生物反應(yīng)中，由于多種原因大多采用批式反應(yīng)方式， 花費(fèi)大量的時(shí)間、人力、物理和財(cái)力培養(yǎng)的細(xì)胞或制備的酶 往往僅使用一次，在其生產(chǎn)能力唯有明顯隨時(shí)的情況下廢棄 是一種巨大的浪費(fèi)。 在發(fā)酵和細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，細(xì)胞生長(zhǎng)和產(chǎn)物的生產(chǎn)過(guò)程同時(shí) 進(jìn)行，底物大量消耗，造成轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物濃度較低，使產(chǎn)物 的回收和純化困難，能耗高。 產(chǎn)物形成的生物反應(yīng)過(guò)程中，產(chǎn)物達(dá)到一定濃度后往往發(fā)生 產(chǎn)物抑制作用，使細(xì)胞生長(zhǎng)和生物反應(yīng)過(guò)程受阻，使生物反 應(yīng)產(chǎn)生抑制作用，或改變反應(yīng)環(huán)境條件，使細(xì)胞生長(zhǎng)和生物 反應(yīng)速度降低或停止，甚至發(fā)生其他副反應(yīng)。 發(fā)酵與生產(chǎn)分離耦聯(lián) 發(fā)酵與生產(chǎn)分離耦聯(lián) 生物反應(yīng)器與分離設(shè)備偶聯(lián)的方式通常有兩種： 一是將生物反應(yīng)器與分離設(shè)備融合為一體，稱為原位偶聯(lián) 或一體化偶聯(lián)； 二是生化反應(yīng)器與分離設(shè)備簡(jiǎn)單連接，稱為異位偶聯(lián)或循 環(huán)偶聯(lián)。 發(fā)酵與生產(chǎn)分離耦聯(lián) 原位偶聯(lián)，在設(shè)備上是指將生化反應(yīng)器與分離設(shè)備融為一體 而設(shè)計(jì)的，兼有進(jìn)行生物反應(yīng)和產(chǎn)物分離功能的設(shè)備，如膜 生物反應(yīng)器，其設(shè)備結(jié)構(gòu)比較特殊。在技術(shù)上是指分離介質(zhì) 加到發(fā)酵液中，于同一設(shè)備內(nèi)進(jìn)行發(fā)酵和產(chǎn)物分離，如萃取 發(fā)酵、吸附發(fā)酵、膜分離發(fā)酵等。在這樣的系統(tǒng)中，由于分 離介質(zhì)直接與發(fā)酵液接觸，發(fā)酵產(chǎn)生的產(chǎn)物或副產(chǎn)物可快速 而有效地從細(xì)胞周圍移走，因而對(duì)于那些對(duì)產(chǎn)物或副產(chǎn)物的 抑制敏感的發(fā)酵更有效。 發(fā)酵與生產(chǎn)分離耦聯(lián) 異位偶聯(lián)是指發(fā)酵和產(chǎn)物分離分別在發(fā)酵和分離設(shè)備內(nèi)進(jìn)行， 設(shè)備間通過(guò)管道相連接、產(chǎn)物分離后的物料再返回發(fā)酵設(shè)備 內(nèi)，如此循環(huán)反復(fù)進(jìn)行。
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