發(fā)酵罐的主要優(yōu)勢(shì)及使用注意事項(xiàng)

一、發(fā)酵罐的主要優(yōu)勢(shì)

（一）良好的密封性

• 發(fā)酵罐設(shè)計(jì)有精密的密封結(jié)構(gòu)，能夠有效防止外界空氣和微生物的進(jìn)入，確保發(fā)酵過(guò)程在一個(gè)相對(duì)無(wú)菌的環(huán)境中進(jìn)行。例如，罐體的接口處和閥門(mén)都采用了高質(zhì)量的密封材料和密封工藝，像硅膠密封圈等，對(duì)于一些厭氧發(fā)酵過(guò)程或者對(duì)雜菌非常敏感的發(fā)酵產(chǎn)品（如某些抗生素、疫苗等）的生產(chǎn)至關(guān)重要。在這些發(fā)酵過(guò)程中，哪怕是少量雜菌的污染都可能導(dǎo)致發(fā)酵失敗，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

（二）精確的參數(shù)控制

• 溫度控制：發(fā)酵罐通常配備有先進(jìn)的溫度控制系統(tǒng)。通過(guò)夾套或者內(nèi)置的加熱 / 冷卻盤(pán)管，可以精確調(diào)節(jié)發(fā)酵過(guò)程中的溫度。例如，在啤酒發(fā)酵過(guò)程中，不同的發(fā)酵階段需要嚴(yán)格控制溫度。在主發(fā)酵階段，溫度一般控制在 8 - 12℃，這種精確的溫度控制有助于酵母的生長(zhǎng)和代謝，產(chǎn)生理想的風(fēng)味物質(zhì)。如果溫度過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)致酵母過(guò)早死亡，產(chǎn)生不良風(fēng)味；溫度過(guò)低則會(huì)使發(fā)酵速度過(guò)慢。

• pH 值控制：帶有 pH 值監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)裝置的發(fā)酵罐，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)發(fā)酵液的 pH 值，并通過(guò)自動(dòng)添加酸或堿溶液來(lái)維持 pH 值的穩(wěn)定。以酸奶發(fā)酵為例，乳酸菌在發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生乳酸，使發(fā)酵液的 pH 值下降。通過(guò) pH 值控制裝置，可以將 pH 值穩(wěn)定在適宜乳酸菌生長(zhǎng)和發(fā)酵的范圍內(nèi)（通常為 4.5 - 5.5），保證酸奶的品質(zhì)和口感。

• 溶氧控制：對(duì)于好氧發(fā)酵過(guò)程，發(fā)酵罐能夠有效地控制溶解氧的含量。通過(guò)通氣系統(tǒng)和攪拌裝置的協(xié)同作用，可以精確調(diào)節(jié)發(fā)酵液中的溶氧量。在微生物發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸的過(guò)程中，微生物的生長(zhǎng)和代謝需要充足的氧氣。發(fā)酵罐可以根據(jù)微生物的生長(zhǎng)階段和需氧量，提供合適的溶氧水平，從而提高氨基酸的產(chǎn)量和質(zhì)量。

（三）高效的攪拌功能

• 發(fā)酵罐內(nèi)的攪拌裝置可以使發(fā)酵液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、微生物細(xì)胞和溶解氧等均勻分布。攪拌槳的設(shè)計(jì)形式多樣，如槳式攪拌槳、渦輪式攪拌槳等，不同的攪拌槳適用于不同的發(fā)酵體系。在大規(guī)模的生物制藥發(fā)酵過(guò)程中，高效的攪拌能夠確保微生物細(xì)胞充分接觸到營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣，加快細(xì)胞的生長(zhǎng)和代謝速度，提高發(fā)酵效率。例如，在利用重組大腸桿菌生產(chǎn)胰島素的發(fā)酵過(guò)程中，攪拌可以使大腸桿菌均勻地分布在發(fā)酵液中，充分利用培養(yǎng)基中的葡萄糖等營(yíng)養(yǎng)成分，從而提高胰島素的合成效率。

（四）可擴(kuò)展性和適應(yīng)性

• 發(fā)酵罐有多種規(guī)格和型號(hào)，可以根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的大小進(jìn)行選擇。從小型的實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵罐（容積可能只有幾升）到大型的工業(yè)發(fā)酵罐（容積可達(dá)數(shù)百立方米），能夠滿足不同用戶的需求。同時(shí)，發(fā)酵罐的材質(zhì)（如不銹鋼、玻璃等）和內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如單攪拌軸或多攪拌軸、不同的通氣方式等）可以根據(jù)不同的發(fā)酵工藝和產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)整。例如，在食品發(fā)酵行業(yè)，對(duì)于一些傳統(tǒng)的發(fā)酵食品（如豆瓣醬），可以選擇相對(duì)簡(jiǎn)單的不銹鋼發(fā)酵罐；而在高科技生物發(fā)酵領(lǐng)域，如細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)單克隆抗體，就需要使用具有更復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)和高精度控制系統(tǒng)的發(fā)酵罐。

二、發(fā)酵罐的使用注意事項(xiàng)

（一）安裝與放置

• 基礎(chǔ)要求：發(fā)酵罐應(yīng)該安裝在堅(jiān)固、平整的基礎(chǔ)上。如果基礎(chǔ)不牢固，在發(fā)酵罐運(yùn)行過(guò)程中，尤其是攪拌裝置和通氣系統(tǒng)工作時(shí)，可能會(huì)引起振動(dòng)，導(dǎo)致設(shè)備損壞或者管道接口松動(dòng)，引發(fā)泄漏。對(duì)于大型發(fā)酵罐，需要專門(mén)設(shè)計(jì)和建造混凝土基礎(chǔ)，并確保基礎(chǔ)的承載能力符合發(fā)酵罐的重量和運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)負(fù)荷要求。

• 環(huán)境要求：放置發(fā)酵罐的環(huán)境應(yīng)該保持干燥、通風(fēng)良好，避免陽(yáng)光直射。潮濕的環(huán)境可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備生銹，特別是對(duì)于一些金屬部件。通風(fēng)良好有助于散發(fā)發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的熱量和廢氣。同時(shí)，要避免發(fā)酵罐放置在有腐蝕性氣體或者化學(xué)物質(zhì)的附近，防止罐體和管道等部件受到腐蝕。

（二）操作過(guò)程

• 無(wú)菌操作：在接種、進(jìn)料、取樣等操作過(guò)程中，必須嚴(yán)格遵循無(wú)菌操作原則。操作人員要穿戴無(wú)菌工作服、手套和口罩等防護(hù)用品。在接種前，要對(duì)種子液和接種口進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌處理。例如，使用酒精棉球擦拭接種口周?chē)?，并用火焰灼燒接種口，以殺死可能存在的雜菌。

• 參數(shù)監(jiān)測(cè)與調(diào)整：在發(fā)酵過(guò)程中，要密切關(guān)注溫度、pH 值、溶解氧等參數(shù)的變化。這些參數(shù)的波動(dòng)可能會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)和發(fā)酵產(chǎn)物的質(zhì)量。操作人員要根據(jù)發(fā)酵工藝的要求，及時(shí)調(diào)整參數(shù)。但是，參數(shù)的調(diào)整應(yīng)該是漸進(jìn)式的，避免突然的大幅度變化對(duì)微生物造成沖擊。例如，在調(diào)節(jié)溫度時(shí)，升溫或降溫的速度不宜過(guò)快，一般控制在每小時(shí) 1 - 2℃的變化范圍內(nèi)。

• 防止泡沫過(guò)多：發(fā)酵過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生泡沫，過(guò)多的泡沫可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵液溢出，還可能堵塞通氣管道和傳感器接口?？梢酝ㄟ^(guò)添加適量的消泡劑來(lái)控制泡沫。但是，消泡劑的種類和用量要根據(jù)發(fā)酵工藝和產(chǎn)品要求進(jìn)行選擇，因?yàn)橛行┫輨┛赡軙?huì)對(duì)微生物生長(zhǎng)或者發(fā)酵產(chǎn)物質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。

（三）維護(hù)與保養(yǎng)

• 定期清洗：發(fā)酵罐使用后要及時(shí)清洗，以去除發(fā)酵液殘留和污垢。清洗應(yīng)該包括罐體內(nèi)部、攪拌裝置、管道和閥門(mén)等各個(gè)部分。可以使用專門(mén)的清洗劑，按照規(guī)定的清洗程序進(jìn)行清洗。例如，對(duì)于一些粘性較大的發(fā)酵液殘留，可以先使用熱水浸泡，然后再用清洗劑清洗。清洗后，要用清水沖洗干凈，確保無(wú)清洗劑殘留。

• 部件檢查與更換：定期檢查攪拌槳、閥門(mén)、傳感器等部件的磨損情況。攪拌槳如果磨損嚴(yán)重，可能會(huì)影響攪拌效果，導(dǎo)致發(fā)酵液混合不均勻。閥門(mén)的密封件如果老化或損壞，會(huì)引起泄漏。傳感器的精度也會(huì)隨著使用時(shí)間而下降，需要定期校準(zhǔn)或更換。例如，溫度傳感器可能會(huì)出現(xiàn)漂移現(xiàn)象，需要定期使用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，一般建議每 3 - 6 個(gè)月校準(zhǔn)一次。

• 設(shè)備存儲(chǔ)：當(dāng)發(fā)酵罐長(zhǎng)時(shí)間不使用時(shí)，要將其內(nèi)部清理干凈，關(guān)閉所有閥門(mén)，保持設(shè)備的干燥?？梢栽诠摅w內(nèi)放置干燥劑，防止受潮。同時(shí)，要對(duì)設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)，避免灰塵和其他雜物進(jìn)入。如果可能的話，用防塵罩將發(fā)酵罐罩起來(lái)。

本廠閑置二手立式發(fā)酵罐