微生物工程,是大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)工藝的總稱,就是利用微生物發(fā)酵作用,通過(guò)現(xiàn)代工程技術(shù)手段來(lái)生產(chǎn)有用物質(zhì),或者把微生物直接應(yīng)用于生物反應(yīng)器的技術(shù)。它是在發(fā)酵工藝基礎(chǔ)上吸收基因工程、細(xì)胞工程和酶工程以及其他技術(shù)的成果而形成的。
微型生物反應(yīng)器(后面簡(jiǎn)稱發(fā)酵罐)是許多發(fā)酵過(guò)程的首選設(shè)備,具有高傳質(zhì)和傳熱能力,理想的氣液混合效果,較長(zhǎng)的液體停留時(shí)間和較寬的操作氣速。但缺點(diǎn)也明顯,郾剪切力較大,損害許多剪切敏感型微生物能耗大,混合不均。因此,發(fā)揚(yáng)通風(fēng)攪拌罐的優(yōu)勢(shì),克服其缺點(diǎn)是當(dāng)前發(fā)酵罐研究的重點(diǎn)之一。微型生物反應(yīng)器改進(jìn)工作主要在攪拌系統(tǒng),包括攪拌器和多層攪拌系統(tǒng)的優(yōu)化,攪拌器主要是采用新型攪拌器或改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)攪拌器,目的是減少槳葉尾流的漩渦以便節(jié)能,或者改變反應(yīng)器的流態(tài),使得剪切力可以均勻的分布,保護(hù)反應(yīng)器中的微生物。多層攪拌系統(tǒng)很早就開始使用,但由于對(duì)其工作機(jī)理研究不夠深人,多年來(lái)一直采用簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,沒(méi)有發(fā)揮其應(yīng)有的優(yōu)勢(shì)。
在微生物的連續(xù)培養(yǎng)操作中,通常將不含有菌體或產(chǎn)物的物料(培養(yǎng)液、污水等)連續(xù)加入微型生物反應(yīng)器,同時(shí)連續(xù)將含有微生物細(xì)胞和產(chǎn)物的反應(yīng)混合液取出。該操作方法具有轉(zhuǎn)化率易于控制,反應(yīng)穩(wěn)定,勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn),目前已廣泛應(yīng)用于各種細(xì)胞物質(zhì)的生產(chǎn)等領(lǐng)域。
微生物的連續(xù)培養(yǎng)有以下幾個(gè)特點(diǎn):一是可以對(duì)微生物施加一定的環(huán)境條件,進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定的培養(yǎng)。二是可以對(duì)微生物進(jìn)行篩選培養(yǎng)。如選擇一個(gè)比生長(zhǎng)速率,使得只有最大比生長(zhǎng)速率大于稀釋率的微生物才能生長(zhǎng);通過(guò)緩慢增加稀釋率、改變溫度、PH或培養(yǎng)基的組成等條件,為微生物提供一個(gè)特殊的生長(zhǎng)條件,從而篩選出特定條件下能生長(zhǎng)的微生物。三是連續(xù)培養(yǎng)中可以獨(dú)立改變的參數(shù)多,適用于微生物生理生化特性的研究。四是微生物連續(xù)培養(yǎng)中最大的困難是染菌,因此連續(xù)操作適用于對(duì)純培養(yǎng)要求不高的情況。
自吸式發(fā)酵罐罐體的結(jié)構(gòu)微型生物反應(yīng)器體的結(jié)構(gòu)自吸式發(fā)酵罐罐體的結(jié)構(gòu)自吸式發(fā)酵罐罐體的結(jié)構(gòu)大致上與通用式發(fā)酵罐相同,主要區(qū)別在于攪拌器的形狀和結(jié)構(gòu)不同。自吸式發(fā)酵罐使用的是帶中央吸氣口的攪拌器。微型生物反應(yīng)器由從罐底向上伸人的主軸帶動(dòng),葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片不斷排開周圍的液體使其背傻g形成真空,于是將罐外空氣通過(guò)攪拌器中心的吸氣管而吸人罐內(nèi),吸人的空氣與發(fā)酵液充分混合后在葉輪末端排出,并立即通過(guò)導(dǎo)輪向罐壁分散,經(jīng)擋板折流涌向液面,均勻分布??諝馕斯芡ǔS靡欢嗣孑S封與葉輪連接,確保不漏氣。