搅拌 | 影响微生物发酵的重要因素

文化   2024-11-16 18:01   江苏  




搅拌-影响微生物发酵的重要因素



发酵是利用微生物、酶或细胞培养生产目标产品的过程。发酵反应器内的环境条件,如温度、pH值、溶氧量、营养物质浓度等,都会影响微生物的生长和代谢过程。而搅拌器在发酵反应器中扮演着至关重要的角色,通过均匀混合反应物、控制温度和溶氧量,保障发酵过程的稳定性和效率。

搅拌的工艺要求

为了给发酵设备中的细胞、微生物等物质提供适宜其生长繁殖的条件,工艺要求可以概括如下:

气体分散微生物生长过程中需要大量溶解氧气作为生长发育条件,一般发酵过程中每立方米发酵液每分钟需通入0.5~1.0 m3空气,需要用搅拌叶轮进行气泡分散。气、液、固三相混合均匀微生物需要在氧和营养物的依托条件下才能进行生长,但是发酵罐的体积较大,直径也大,筒体高,营养物很容易产生沉淀,且培养基粘度也高,需要保证发酵罐的气、液、固三相混合均匀。传热发酵过程中微生物生长过程会产生大量热量,必须及时把这些热量通过散热方式将其带出,以保持整罐每一个部位的温度都适宜微生物生长,不能发生整罐和局部区域温度偏离微生物生长的最佳温度。

搅拌的作用


使发酵罐内的温度和营养物质浓度均一,使组成发酵液的三相系统充分混合。



把引入发酵液中的空气分散成小气泡,增加了气—液接触面积,提高KLa值。



强化发酵液的湍流程度,降低气泡周围的液膜厚度和湍流中的流体的阻力,从而提高氧的转移速率。



减少菌丝结团,降低细胞壁周围的液膜阻力,有利于菌体对氧的吸收,同时可尽快排除细胞代谢产生的“废气”和“废物”,有利于细胞的代谢活动

搅拌的流体设计


气体分散用径向流叶轮具有较强的剪切作用,有利于气泡粉碎,可提供给微生物生长用溶解氧。
宏观混合用轴向流叶轮具有排液量大、功率特征数小、控制罐内流型性能好的性能。轴-径流组合搅拌轴向流和径向流组合叶轮搅拌,下层径向流搅拌主要用于气泡分散,提高溶氧浓度,上面多层轴向流叶轮具有培养基下压流动作用,形成培养基罐内中央向下,四壁向上的宏观流动,消除罐内死区现象,提高了溶氧和气、液、固三相混合效果。

搅拌的机械设计(洁净无菌)

釜内联轴器釜内联轴器多为焊接法兰式联轴器,但法兰之间容易形成积液区从而造成染菌,此处应进行特殊设计避免积液,增强设备排液顺畅性,消除染菌风险桨叶防止叶轮处积液,增强桨叶的可清洁性及可灭菌性,减少螺栓连接,如无法避免,则需考虑螺栓处的清洁或密封釜内支撑釜内支撑(中间支撑或底支撑)同样需要考虑排液与清洗




MIXEL搅拌器在1000m³大型谷氨酸发酵项目中的应用




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德国法德尔集团旗下MIXEL(米克赛尔)成立于1969年,其前身是1920年成立的LADERACH机械制造公司。MIXEL致力于流体混合搅拌技术的研发和设备的制造,今天的MIXEL已经成为世界范围内流体搅拌整体解决方案的著名提供商,作为石油化工、食品医药、精细日化、水务环保等诸多领域的重要合作伙伴而闻名,服务超过3300位客户,遍及全球84个国家。

MIXEL(北京)搅拌器有限公司作为MIXEL法国全资子公司,成立于2005年,在中国已有19年历史。

GMM Pfaudler-法德尔集团

法德尔集团于1884年成立于德国,是集化工、制药、工艺研发等多领域的专业集团。根据客户的需求研发、设计、制造、安装和维护专业设备及配套的工业自动化系统。截至目前在全球拥有20个生产基地和2000多名员工,销售额达3.4亿美元。

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