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發(fā)酵罐補料策略:技巧與時機的把控 時間:2024.07.08
發(fā)酵過程的效率和產(chǎn)物質(zhì)量受到多種因素的影響,其中補料策略的選擇尤為關(guān)鍵,它是確保生物反應(yīng)過程穩(wěn)定進行的關(guān)鍵。補料不僅需要滿足微生物生長的營養(yǎng)需求,還要適應(yīng)生產(chǎn)過程中對環(huán)境條件的嚴(yán)格控制。
本文將深入探討發(fā)酵罐補料瓶的連接方式以及補料時間的精準(zhǔn)把控,旨在為發(fā)酵工藝的優(yōu)化提供實用的指導(dǎo)。
 

一、 發(fā)酵罐補料瓶如何連接?

補料瓶的連接:瓶內(nèi)16#硅膠管用重力球連接到瓶底。
蓋子上的二通接頭:有重力球的一端用合適長度的硅膠管連接,通過蠕動泵接到罐面補料接口;另一端用硅膠管連接一個過濾器。整體布局如下:
 玻璃發(fā)酵罐補料瓶連接

二、 補料連接中的操作

1、條件允許的情況下,我們建議將玻璃發(fā)酵罐與補料瓶一同放入滅菌鍋中進行高溫滅菌處理,以有效預(yù)防微生物污染。
在進行這一步驟時,務(wù)必注意硅膠管的固定:使用軟管夾將連接玻璃罐和補料瓶的硅膠管緊緊夾住,這一預(yù)防措施至關(guān)重要,因為它可以防止在滅菌過程中由于壓力變化導(dǎo)致兩個容器內(nèi)的培養(yǎng)基發(fā)生混合,從而確保整個發(fā)酵系統(tǒng)的無菌狀態(tài)。
玻璃發(fā)酵罐補料軟管夾
 
2、如果條件不允許,比如氨水無法滅菌、發(fā)酵培養(yǎng)基和補料培養(yǎng)基滅菌條件不一致、滅菌鍋容量無法滿足等,需要玻璃罐、補料瓶分開滅菌,那么需要將其連接處兩端接上魯爾單向閥,避免因為連接管道發(fā)生染菌。
玻璃發(fā)酵罐補料魯爾單向閥
 
只推薦用以上兩種方式連接,若以上條件都無法滿足,在玻璃罐、補料瓶分開滅菌結(jié)束后,建議在超凈臺內(nèi)進行兩者的連接。
 

三、 關(guān)于發(fā)酵罐的補料時間

1、生長階段
一般是在微生物生長階段,尤其是指數(shù)生長期,這個時候?qū)I養(yǎng)物質(zhì)的需求較大,適量的補料可以促進微生物的快速繁殖。
發(fā)酵穩(wěn)定期,微生物的代謝活動逐漸轉(zhuǎn)向產(chǎn)物合成,可以需要根據(jù)產(chǎn)物的合成途徑和代謝調(diào)控機制,精準(zhǔn)地添加相關(guān)的前體物質(zhì)或誘導(dǎo)劑,提高產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量。
在前期,也就是延滯期,這個階段微生物需要適應(yīng)新環(huán)境,代謝緩慢,一般不進行補料。而發(fā)酵后期,也就是衰亡期,也不再進行大規(guī)模補料,除非是為了維持產(chǎn)物的穩(wěn)定性或促進剩余底物的轉(zhuǎn)化。
2、同時還需要根據(jù)發(fā)酵過程中主要參數(shù)的變化進行補料:
① pH 值:當(dāng)微生物代謝導(dǎo)致發(fā)酵液 pH 值發(fā)生顯著變化,可以直接通過酸堿液調(diào)節(jié),也可以用合適的碳氮比的有機物質(zhì)來調(diào)節(jié)。
② 溶氧值:溶氧的突然下降寓意著微生物代謝活躍,營養(yǎng)消耗加快,此時可以進行補料。
DO值
這兩種補料方式我們設(shè)備都有相應(yīng)的關(guān)聯(lián)功能,可以滿足需求。
③擴展功能:
通過分析尾氣中的二氧化碳、氧氣等成分的變化,可間接反映微生物的代謝狀態(tài),為補料時間的選擇提供參考。
 擴展功能

四、 HOLVES發(fā)酵罐的補料策略

霍爾斯玻璃發(fā)酵罐系列除了以上根據(jù)參數(shù)變化進行的補料方式,還有手動補料、按時補料、方程補料、指數(shù)補料四種基礎(chǔ)的補料策略。
霍爾斯補料系統(tǒng)
1、手動補料
   設(shè)置手動補料泵的轉(zhuǎn)速、補料量,啟動后系統(tǒng)可計算出定速定量情況下泵所需工作的時間,以及顯示補料泵剩余的工作時間。完成設(shè)定補料量后,泵停止工作。
2、按時補料
輸入所需的單位時間補料量、補料泵轉(zhuǎn)速和補料泵工作時間,可得到補料泵的控制周期,進行周期性的按時定量補料設(shè)定。
3、方程補料
輸入方程補料中的關(guān)鍵參數(shù)a和b的數(shù)值,以及方程補料所需運行的時間t,啟動關(guān)聯(lián)即可進行方程補料。
4、指數(shù)補料
輸入指數(shù)補料中的關(guān)鍵參數(shù)F1(0)和μ的數(shù)值,以及指數(shù)補料所需運行的時間t,啟動關(guān)聯(lián)即可進行指數(shù)補料。
霍爾斯指數(shù)補料

在實際的發(fā)酵過程中,需要綜合考慮各種因素,并且結(jié)合到具體的發(fā)酵工藝和生產(chǎn)要求之中,選擇合適的補料時間、補料策略。

準(zhǔn)確選擇發(fā)酵過程中的補料時間是一項復(fù)雜而關(guān)鍵的任務(wù),需要深入了解微生物的生理特性、發(fā)酵工藝的特點以及各種監(jiān)測和控制技術(shù)的應(yīng)用。而合理的補料時間選擇,可以顯著提高發(fā)酵效率和產(chǎn)物質(zhì)量,帶來更大的經(jīng)濟效益。
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