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液體發酵罐的(de)(de)攪拌速度是(shi)影響(xiang)發酵效果的(de)(de)重要因素之一,它對(dui)發酵過(guo)程的(de)(de)多個方面(mian)都有著顯著的(de)(de)影響(xiang),具(ju)體如下(xia):
1. 溶氧(yang)(yang)水(shui)平:在(zai)(zai)發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)過程中(zhong),微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)和(he)代謝(xie)需要充足(zu)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)氣。攪拌可以(yi)增(zeng)加(jia)液(ye)體的(de)(de)(de)湍流程度,使空(kong)氣更(geng)好地分散在(zai)(zai)發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)液(ye)中(zhong),從而提(ti)高溶氧(yang)(yang)水(shui)平。適當的(de)(de)(de)攪拌速(su)(su)度能(neng)確保(bao)發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)液(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)溶氧(yang)(yang)濃度滿足(zu)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)的(de)(de)(de)需求,促進其生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)和(he)代謝(xie)。如(ru)果攪拌速(su)(su)度過低(di),空(kong)氣難以(yi)充分分散,溶氧(yang)(yang)不足(zu),會(hui)限制微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)的(de)(de)(de)呼吸作用和(he)代謝(xie)活性,導致發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)周期延長(chang),產物(wu)產量(liang)降(jiang)低(di)。例如(ru),在(zai)(zai)青霉素(su)發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中(zhong),溶氧(yang)(yang)不足(zu)會(hui)影響(xiang)青霉素(su)的(de)(de)(de)合成(cheng)。但(dan)攪拌速(su)(su)度過高時,雖(sui)然(ran)溶氧(yang)(yang)增(zeng)加(jia),但(dan)可能(neng)會(hui)導致發(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)液(ye)中(zhong)氣泡破裂(lie)過于劇烈,產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)過大的(de)(de)(de)剪(jian)切力,對微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)細胞造(zao)成(cheng)損傷。
2. 傳質效率:攪拌(ban)能(neng)(neng)夠加(jia)速營養物(wu)(wu)(wu)(wu)質和(he)代謝(xie)產(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)在發(fa)(fa)酵(jiao)液中的(de)(de)傳遞。一(yi)方(fang)面(mian),它可以(yi)使營養物(wu)(wu)(wu)(wu)質更(geng)快(kuai)地擴(kuo)散(san)(san)到(dao)微(wei)(wei)生物(wu)(wu)(wu)(wu)細胞(bao)周圍(wei),保證微(wei)(wei)生物(wu)(wu)(wu)(wu)能(neng)(neng)夠及時獲取所需的(de)(de)養分,促(cu)進細胞(bao)的(de)(de)生長和(he)代謝(xie)。另一(yi)方(fang)面(mian),有助于將(jiang)微(wei)(wei)生物(wu)(wu)(wu)(wu)產(chan)生的(de)(de)代謝(xie)產(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)迅速分散(san)(san)到(dao)發(fa)(fa)酵(jiao)液中,避免局(ju)部積累對微(wei)(wei)生物(wu)(wu)(wu)(wu)產(chan)生反饋抑制(zhi)。例如,在氨基酸(suan)發(fa)(fa)酵(jiao)中,及時將(jiang)產(chan)生的(de)(de)氨基酸(suan)擴(kuo)散(san)(san)出(chu)去,可以(yi)解除(chu)其(qi)對合成(cheng)途徑關鍵(jian)酶的(de)(de)反饋抑制(zhi),提高(gao)氨基酸(suan)的(de)(de)產(chan)量(liang)。合適的(de)(de)攪拌(ban)速度能(neng)(neng)優化(hua)傳質過程,提高(gao)發(fa)(fa)酵(jiao)效率。
3. 溫(wen)(wen)度(du)分布(bu):發(fa)酵(jiao)過程中,微(wei)生物(wu)的(de)(de)(de)代謝活動會產生熱量,若不及時(shi)散發(fa),會導致發(fa)酵(jiao)液溫(wen)(wen)度(du)升高,影響微(wei)生物(wu)的(de)(de)(de)生長(chang)和代謝。攪拌(ban)可(ke)以促進發(fa)酵(jiao)液的(de)(de)(de)熱量傳遞,使溫(wen)(wen)度(du)分布(bu)更加(jia)均勻,避(bi)免局部過熱或過冷。適當的(de)(de)(de)攪拌(ban)速度(du)有助于維持(chi)發(fa)酵(jiao)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)穩定,為微(wei)生物(wu)提供適宜的(de)(de)(de)生長(chang)環境(jing)。但攪拌(ban)速度(du)過快時(shi),攪拌(ban)器自身的(de)(de)(de)機械摩擦(ca)產熱也(ye)會增(zeng)加(jia),可(ke)能導致發(fa)酵(jiao)液溫(wen)(wen)度(du)升高,需要增(zeng)加(jia)冷卻系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)負擔來維持(chi)溫(wen)(wen)度(du)。
4. 菌(jun)(jun)體(ti)形(xing)態:攪(jiao)(jiao)拌(ban)產生(sheng)的(de)剪切(qie)力(li)對(dui)微(wei)生(sheng)物的(de)菌(jun)(jun)體(ti)形(xing)態有重要影響(xiang)。對(dui)于一些絲(si)狀真菌(jun)(jun),如鏈霉菌(jun)(jun),過高的(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)速度會使菌(jun)(jun)絲(si)體(ti)斷(duan)裂,破壞菌(jun)(jun)絲(si)的(de)正常形(xing)態和結構,影響(xiang)其代(dai)謝活(huo)性和產物合成(cheng)能力(li)。而適當的(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)速度可(ke)以(yi)維持菌(jun)(jun)絲(si)的(de)良好形(xing)態,有利于營(ying)養物質(zhi)的(de)吸收和代(dai)謝產物的(de)分泌(mi)。對(dui)于細菌(jun)(jun)和酵(jiao)母等單細胞(bao)微(wei)生(sheng)物,過高的(de)剪切(qie)力(li)也(ye)可(ke)能導致細胞(bao)損(sun)傷,影響(xiang)細胞(bao)的(de)生(sheng)長和發酵(jiao)性能。
5. 發(fa)酵動(dong)力學:攪(jiao)(jiao)拌速(su)(su)度會影響發(fa)酵過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)動(dong)力學參數(shu),如微生(sheng)物的(de)生(sheng)長速(su)(su)率(lv)(lv)、底物消耗速(su)(su)率(lv)(lv)和產(chan)物合成(cheng)速(su)(su)率(lv)(lv)等。合適的(de)攪(jiao)(jiao)拌速(su)(su)度可以(yi)優(you)化(hua)這些動(dong)力學參數(shu),使發(fa)酵過(guo)程(cheng)(cheng)更加(jia)高(gao)效。例如,在某些發(fa)酵過(guo)程(cheng)(cheng)中,通過(guo)調(diao)整攪(jiao)(jiao)拌速(su)(su)度可以(yi)使微生(sheng)物的(de)生(sheng)長和產(chan)物合成(cheng)達(da)到的(de)平衡狀態(tai),提高(gao)產(chan)物的(de)產(chan)量和質量。
液體發(fa)酵罐的(de)攪拌(ban)速(su)(su)度對發(fa)酵效果有著多方面的(de)影響,在實(shi)際發(fa)酵生(sheng)產中,需要(yao)根據微(wei)生(sheng)物的(de)種類、發(fa)酵工藝(yi)和發(fa)酵罐的(de)特(te)點等(deng)因素,通(tong)過實(shi)驗優化來確定的(de)攪拌(ban)速(su)(su)度,以實(shi)現的(de)發(fa)酵效果。