生物发酵工艺过程装备主要有以下几种:
作用:是生物发酵的核心设备,为微生物生长和代谢提供适宜的环境。
结构:通常由罐体、搅拌系统、传热系统、通气系统、温度控制系统、pH 控制系统等组成。
罐体:一般采用不锈钢材质,具有良好的耐腐蚀性和密封性。
搅拌系统:包括搅拌器和驱动装置,用于搅拌发酵液,使物料均匀混合,促进传质和传热。
传热系统:通过夹套或盘管等方式,利用热水、冷水或蒸汽等介质来调节发酵罐内的温度。
通气系统:提供微生物发酵所需的氧气,并排出二氧化碳等废气。
温度控制系统:监测和调节发酵罐内的温度,确保微生物在适宜的温度下生长和代谢。
pH 控制系统:通过添加酸、碱等物质来调节发酵液的 pH 值,维持微生物生长的适宜酸碱度。
作用:用于培养和扩大发酵所需的种子微生物,为发酵罐提供优质的种子液。
结构:与发酵罐类似,但一般体积较小,结构相对简单。
作用:制备发酵所需的培养基,为微生物提供营养物质。
组成:包括原料储存罐、配料罐、灭菌设备等。
原料储存罐:用于储存培养基的各种原料,如碳源、氮源、无机盐等。
配料罐:将各种原料按照一定的比例进行混合,制备成培养基。
灭菌设备:对培养基进行灭菌处理,杀死其中的杂菌,确保发酵过程的无菌环境。
作用:为发酵过程提供无菌空气,满足微生物对氧气的需求。
组成:包括空气过滤器、空气压缩机、冷却器等。
空气过滤器:过滤空气中的杂质和微生物,确保进入发酵罐的空气无菌。
空气压缩机:提供压缩空气,满足发酵过程中对空气压力的需求。
冷却器:对压缩空气进行冷却,去除其中的水分和油雾。
作用:对发酵产物进行分离和纯化,得到高纯度的产品。
组成:根据不同的发酵产物和分离纯化方法,可包括离心机、过滤器、层析柱、蒸发器等设备。
离心机:用于分离发酵液中的固体和液体成分,如菌体、细胞碎片等。
过滤器:进一步过滤发酵液,去除细小的杂质。
层析柱:利用不同物质在固定相和流动相之间的分配系数差异,实现对发酵产物的分离和纯化。
蒸发器:用于浓缩发酵产物,提高产品的浓度。
作用:对发酵过程中的温度、pH 值、溶氧、搅拌速度等参数进行监测和控制,确保发酵过程的稳定和高效。
组成:包括传感器、控制器、执行机构等。
传感器:用于检测发酵过程中的各种参数,如温度传感器、pH 传感器、溶氧传感器等。
控制器:根据传感器检测到的参数,通过算法计算出控制信号,控制执行机构的动作。
执行机构:如加热器、冷却器、搅拌电机、空气调节阀等,根据控制信号进行动作,调节发酵过程中的参数。