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　發(fā)酵罐為提高產(chǎn)物產(chǎn)量創(chuàng)造了條件

   由于發(fā)酵罐是放熱過(guò)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)基更要求快速冷卻。對(duì)大型發(fā)酵罐，發(fā)酵罐通常采用罐內(nèi)安裝的冷卻盤(pán)管或采用夾套式發(fā)酵罐進(jìn)行溫度控制，而對(duì)小型發(fā)酵罐，熱交換器多采用夾套作為換熱裝置。

   對(duì)大型發(fā)酵罐，盤(pán)管的冷卻效率要遠(yuǎn)高于夾套，而且傳熱面積可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)，但它要占用反應(yīng)器空間，并使反應(yīng)器清洗和滅菌更加困難。為了強(qiáng)化傳熱，夾套可以設(shè)計(jì)成蜂窩狀以增加冷卻介質(zhì)的流速，這樣可以彌補(bǔ)傳熱面積不足的限制。培養(yǎng)基的就地滅菌需要加熱裝置，有時(shí)細(xì)胞培養(yǎng)的開(kāi)始階段和結(jié)束階段由于細(xì)胞產(chǎn)生的代謝熱不足以維持生物反應(yīng)器內(nèi)的適溫度，需要通過(guò)熱交換器加熱。大型發(fā)酵罐培養(yǎng)基的就地滅菌一般采用直接向反應(yīng)器中通入高壓水蒸汽的方法實(shí)現(xiàn)快速加熱。小型發(fā)酵罐則通常采用夾套加熱或電加熱。

   細(xì)胞生長(zhǎng)都有適pH值，因此需要對(duì)培養(yǎng)介質(zhì)的pH進(jìn)行檢測(cè)和控制。pH控制系統(tǒng)包括pH電極、酸及堿儲(chǔ)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(shí)，發(fā)酵罐通過(guò)碳源或/和氮源的補(bǔ)料也能起到調(diào)節(jié)pH的作用。

   溶氧是好氧發(fā)酵體系重要的參數(shù)之一。傳統(tǒng)的工業(yè)發(fā)酵罐只是簡(jiǎn)單地通過(guò)人工調(diào)節(jié)空氣流量來(lái)實(shí)現(xiàn)溶氧控制，可滅菌的溶氧電極改變了這種情況，使溶解氧濃度也可以實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)和控制，為及時(shí)了解發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)程及提高產(chǎn)物產(chǎn)量創(chuàng)造了條件。有些先進(jìn)的發(fā)酵罐還配備了發(fā)酵罐尾氣分析裝置，可在線分析尾氣中的氧及二氧化碳濃度，以協(xié)助判斷發(fā)酵的過(guò)程的正常與否，對(duì)發(fā)酵動(dòng)力學(xué)及代謝流分析等都很有幫助。

   發(fā)酵罐發(fā)酵過(guò)程是微好氧過(guò)程，要求反應(yīng)體系保持很低的溶氧值，還有一些高好氧過(guò)程的氧消耗速率很快，造成發(fā)酵液中的溶解氧濃度很低，這些過(guò)低的溶氧值都可能是溶氧電極無(wú)法測(cè)量的。這種情況就需要安裝氧化還原電極以檢測(cè)細(xì)胞培養(yǎng)的正常與否。發(fā)酵罐是應(yīng)用比較廣泛的生物反應(yīng)設(shè)備，廣泛用于大規(guī)模生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白質(zhì)但不適用于高黏度或含大量固體的培養(yǎng)液。氣升式發(fā)酵罐具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。

   發(fā)酵罐可廣泛用于抗生素、氨基酸、酶制劑、維生素、有機(jī)酸等好氧性發(fā)酵過(guò)程在化工方面可用于氣-液、氣-液-固反應(yīng)過(guò)程，在環(huán)保方面可用于污水處理。目前氣升式發(fā)酵罐在國(guó)內(nèi)用于谷氨酸、抗生素、黃原膠、糖化酶、檸檬酸的生產(chǎn)，投入使用后取得了非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益。