發(fā)酵罐主體采用不銹鋼材料，通常采用渦輪式攪拌器。攪拌軸與罐體的連接要進(jìn)行無菌密封。發(fā)酵罐罐體底部設(shè)有空氣分布器或噴嘴，通過空氣過濾器的無菌空氣從孔徑幾毫米的多孔管鼓入培養(yǎng)液內(nèi)。攪拌器由置于罐頂?shù)臄嚢桦姍C(jī)以一定的轉(zhuǎn)速驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，通過攪拌渦輪產(chǎn)生的液體漩渦及剪切力，將鼓入的空氣打碎成小氣泡，并均勻分散在培養(yǎng)液中。這樣，既提供了細(xì)胞生長所需氧，同時又使培養(yǎng)液濃度均勻。
我們所用的發(fā)酵罐一般由以下五個系統(tǒng)組成：
一、發(fā)酵罐的機(jī)械攪拌系統(tǒng)
作為通氣攪拌罐的主要特征之一，機(jī)械攪拌系統(tǒng)提供的動力是機(jī)械攪拌罐質(zhì)量傳遞、熱量傳遞、混合和懸浮物均勻分布的基本保證。攪拌裝置的設(shè)計和選擇必須綜合考慮以滿足上述要求并降低造價和動力消耗。
機(jī)械攪拌系統(tǒng)由電機(jī)、變速箱、攪拌軸、攪拌槳、軸封和擋板組成。
二、發(fā)酵罐的通氣系統(tǒng)
通氣系統(tǒng)由無菌空氣制備系統(tǒng)、空氣分布裝置和出口氣體除菌系統(tǒng)組成。無菌空氣制備系統(tǒng)是一套相對獨(dú)立的復(fù)雜系統(tǒng)。
細(xì)胞生長和代謝所需的無菌空氣通過空氣分布管引入罐中?？諝夥植脊芤话阄挥谙聦拥臄嚢铇恼路?。為保證氣泡的分散，多采用帶小孔的環(huán)狀空氣分布管，環(huán)的直徑一般等于攪拌槳的直徑。在大型通氣攪拌罐中，攪拌槳尖附近的剪切力非常大，一般足以達(dá)到充分打碎氣泡的目的，為防止培養(yǎng)液中的固體物料或菌絲堵塞空氣分布管，對某些特殊的發(fā)酵體系有時采用向下開口的單孔管。
三、發(fā)酵罐的溫度控制系統(tǒng)
為了保證為細(xì)胞生長和代謝提供合適的溫度，溫度控制系統(tǒng)也是通氣攪拌罐所*的。溫度控制系統(tǒng)由溫度測量電極、熱交換裝置及相應(yīng)的控制裝置組成。由于生物反應(yīng)和機(jī)械攪拌都是放熱過程，多數(shù)生物反應(yīng)體系在運(yùn)行期間需要冷卻，就地滅菌后的培養(yǎng)基更要求快速泠卻。
四、發(fā)酵罐的pH值和溶氧測量與控制系統(tǒng)
細(xì)胞生長都有適pH值，因此需要對培養(yǎng)介質(zhì)的pH進(jìn)行檢測和控制。
pH控制系統(tǒng)包括pH電極、酸及堿儲罐、耐酸或堿的管道和泵及相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成。根據(jù)不同生物反應(yīng)體系的實(shí)際需要，可以只加酸或加堿系統(tǒng)，也可以兩者都具備。在流加培養(yǎng)時，通過碳源或/和氮源的補(bǔ)料也能起到調(diào)節(jié)pH的作用。
五、發(fā)酵罐的消泡系統(tǒng)
消泡系統(tǒng)對好氧發(fā)酵過程是非常重要的。通氣攪拌罐的裝液量一般不能超過容器容積的70～80％，一方面，這是由于通氣后液面會有所上升；更重要的原因是，預(yù)留部分空間可以避免泡沫馬上沖出罐體，為消除泡沫提供一段緩沖的時間。一般對越容易產(chǎn)生泡沫的體系，裝液量要越少。圖9-4中，通氣攪拌罐頂部有一個額外的攪拌槳，稱為消泡槳，其作用就是通過機(jī)械作用消除泡沫。在多數(shù)情況下，僅憑消泡槳還不足以及時破壞所有的泡沫，因此通常還須進(jìn)一步采用添加化學(xué)消泡劑的方法消泡。
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