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• 一、生物發(fā)酵工藝設(shè)備
• 二、牛糞加工成有機(jī)肥需要什么機(jī)器？
• 三、生物發(fā)酵尾氣分析有哪些常用的儀器？都在什么價位？有了解的嘛
• 四、頂置式發(fā)酵罐屬于哪種反應(yīng)器

一、生物發(fā)酵工藝設(shè)備

發(fā)酵是細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)中最早被人們認(rèn)識和利用的。發(fā)酵技術(shù)在醫(yī)藥、輕工、食品、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使這一技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。

為了提高發(fā)酵生產(chǎn)水平，人們首先考慮的是菌種的選育或基因工程的構(gòu)建。而實際上，發(fā)酵工藝的優(yōu)化，包括生物反應(yīng)器中的工程問題，也同樣非常重要。

發(fā)酵環(huán)境條件的優(yōu)化發(fā)酵環(huán)境條件的優(yōu)化是發(fā)酵過程中最基本的要求，也是最重要、最難掌握的技術(shù)指標(biāo)。溫度、pH值、溶氧、攪拌轉(zhuǎn)速、氨離子、金屬離子、營養(yǎng)物濃度等的優(yōu)化控制，依據(jù)不同的發(fā)酵而有所不同。同時，微生物在生長的不同階段、生產(chǎn)目的代謝產(chǎn)物的不同時期，對環(huán)境條件可能會有不同的要求。因此，應(yīng)該在生物反應(yīng)器內(nèi)，使溫度、pH值、溶氧、攪拌轉(zhuǎn)速等不斷變換，始終為其提供最佳的環(huán)境條件，以提高目的產(chǎn)物的得率。

在發(fā)酵放大實驗中，一般都很注重尋找最佳的培養(yǎng)基配方和最佳的溫度、pH值、溶氧等參數(shù)，但往往忽視了細(xì)胞代謝流的變化。例如：在溶解氧濃度的測量與控制時，關(guān)心的是最佳氧濃度或其臨界值，而不注意細(xì)胞代謝時的攝氧率；用氨水調(diào)節(jié)pH值時，關(guān)心的是最佳pH值，卻不注意添加氨水時的動態(tài)變化及其與其他發(fā)酵過程的參數(shù)的關(guān)系，而這些變化對細(xì)胞的生長代謝卻非常重要。

超聲波的作用機(jī)制分為熱作用、空化作用和機(jī)械傳質(zhì)作用。熱作用是超聲波在介質(zhì)內(nèi)傳播過程中，能量不斷被介質(zhì)吸收而使介質(zhì)的溫度升高的一種現(xiàn)象，可用于殺菌或使酶失活?？栈饔檬浅暡ㄔ诮橘|(zhì)中傳播時，液體中分子的平均距離隨著分子的振動而變化。當(dāng)其超過保持液體作用的臨界分子間距，就形成空化（空泡）。空泡內(nèi)可產(chǎn)生瞬間高溫高壓并伴有強(qiáng)大的沖擊波或射線流等，這足以改變細(xì)胞的壁膜結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞內(nèi)外發(fā)生物質(zhì)交換。發(fā)酵罐機(jī)械傳質(zhì)作用是超聲波在介質(zhì)中傳播時，可使介質(zhì)質(zhì)點進(jìn)入振動狀態(tài)，加速發(fā)酵液的質(zhì)量傳遞，提高發(fā)酵過程的反應(yīng)速度。

超聲波可廣泛應(yīng)用于生物發(fā)酵工程。不同頻率和強(qiáng)度的超聲波對發(fā)酵過程的作用是不同的，使用時應(yīng)視具體的發(fā)酵工藝和使用條件進(jìn)行選擇。

增加前體物的合成增加目的產(chǎn)物的前體物的合成或是直接添加前體物，均有利于目的產(chǎn)物的大量積累。如：在氨基酸的發(fā)酵中，通常在微生物的培養(yǎng)中加入前體，生產(chǎn)氨基酸；在花生四烯酸的發(fā)酵中，通過增加前體物或是加強(qiáng)糖代謝的途徑，增加其前體物的合成，均有助于提高花生四烯酸的產(chǎn)量。

基于此，華東理工大學(xué)的張嗣良提出了“以細(xì)胞代謝流分析與控制為核心的發(fā)酵工程學(xué)”的觀點。他認(rèn)為，必須高度重視細(xì)胞代謝流分布變化的有關(guān)現(xiàn)象，研究細(xì)胞代謝物質(zhì)流與生物反應(yīng)器物料流變化的相關(guān)性，高度重視細(xì)胞的生長變化，盡可能多地從生長變化中做出有實際價值的分析，進(jìn)一步建立細(xì)胞生長變量與生物反應(yīng)器的操作變量及環(huán)境變量三者之間的關(guān)系，以便有效控制細(xì)胞的代謝流，實現(xiàn)發(fā)酵過程的優(yōu)化。

補料分批發(fā)酵技術(shù)該技術(shù)可以有效地減少發(fā)酵過程中培養(yǎng)基黏度升高引起的傳質(zhì)效率降低、降解物的阻遏和底物的反饋抑制的現(xiàn)象，很好地控制代謝方向，延長產(chǎn)物合成期和增加代謝物的積累。

所需營養(yǎng)物限量的補加，常用來控制營養(yǎng)缺陷型突變菌種，使代謝產(chǎn)物積累到最大。氨基酸發(fā)酵中采用這種補料分批技術(shù)最普遍，實現(xiàn)了準(zhǔn)確的代謝調(diào)控。

超聲波的應(yīng)用超聲波有很強(qiáng)的生物學(xué)效應(yīng)?？蓱?yīng)用于發(fā)酵過程的上、中、下游三個階段。其在發(fā)酵工藝上的應(yīng)用，可增加細(xì)胞膜的通透性和選擇性，促進(jìn)酶的變性或分泌，增強(qiáng)細(xì)胞代謝過程，從而縮短發(fā)酵時間，改善生物反應(yīng)條件，提高生物產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。

去除代謝終產(chǎn)物改變細(xì)胞膜的通透性，把屬于反饋控制因子的終產(chǎn)物迅速不斷地排出細(xì)胞外，不使終產(chǎn)物積累到可引起反饋調(diào)節(jié)的濃度，即可以預(yù)防反饋控制。

發(fā)酵工藝優(yōu)化的方法有很多，它們之間不是孤立的，而是相互聯(lián)系的。在一種發(fā)酵中，往往是多種優(yōu)化方法的結(jié)合，其目的就是要控制發(fā)酵，按照自己的設(shè)計，生產(chǎn)出更多、更好的產(chǎn)品。

二、牛糞加工成有機(jī)肥需要什么機(jī)器？

將牛糞加工成有機(jī)肥一般需要槽式翻堆機(jī)、鏟車、有機(jī)肥半濕物料粉碎機(jī)、臥式攪拌機(jī)、牛糞有機(jī)肥造粒機(jī)、滾筒篩分機(jī)、全自動包裝秤等機(jī)器。

1、槽式翻堆機(jī)：該機(jī)器能攪拌發(fā)酵池中發(fā)酵物，使發(fā)酵物充分腐熟。

2、鏟車：該機(jī)器能將發(fā)酵好的有機(jī)肥移至半成品堆放區(qū)中。

3、有機(jī)肥半濕物料粉碎機(jī)：該機(jī)器會篩選出石頭等雜物，并粉碎大塊物料。

4、臥式攪拌機(jī)：該機(jī)器能混合N、P、K等元素以及經(jīng)過粉碎的有機(jī)肥，提高有機(jī)肥的營養(yǎng)。

簡介

自走式翻堆機(jī)（自行式翻堆機(jī)）是生產(chǎn)生物有機(jī)肥專用成套設(shè)備中的主機(jī)，該機(jī)采取四輪行走設(shè)計，可前進(jìn)、倒退、轉(zhuǎn)彎，由一人操控駕駛。行駛中整車騎跨在予先堆置的長條形肥基上，由機(jī)架下掛裝的旋轉(zhuǎn)刀軸對肥基原料實施翻拌、蓬松、移堆，車過之后篡成新的條形垛堆。

即可在開闊場地，也可在車間大棚中實施作業(yè)。該機(jī)一大技術(shù)突破在于整合了物料發(fā)酵后期的破碎功能。隨著物料逐漸脫水，加裝破碎裝置的刀軸可有效地破碎肥料在發(fā)酵過程中形成的板塊，不僅省去了一臺粉碎機(jī)，更主要的大大提高了粉碎的效率，降低了成本，從根本上解決了生產(chǎn)量受粉碎機(jī)制約的問題。



三、生物發(fā)酵尾氣分析有哪些常用的儀器？都在什么價位？有了解的嘛

目前，常見的生物發(fā)酵尾氣檢測儀器有兩種，一種為基于質(zhì)譜原理的發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀，一種是基于不分光紅外（CO2）和順磁/電化學(xué)方法（O2）的發(fā)酵尾氣分析儀。下面，我們就對兩者的不同點進(jìn)行分析。
1、 工作原理
發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀采用的為質(zhì)譜原理，當(dāng)發(fā)酵尾氣進(jìn)入進(jìn)樣系統(tǒng)后被送入電子轟擊型離子源（EI）內(nèi)，EI可產(chǎn)生一定能量的電子，并在電離室中將待發(fā)酵尾氣電離形成分子離子碎片及碎片離子，由質(zhì)量分析器篩選所需離子后按質(zhì)荷比大小依次抵達(dá)檢測器，信號經(jīng)過放大、記錄得到發(fā)酵尾氣濃度變化趨勢圖。
發(fā)酵尾氣分析儀則僅可測定發(fā)酵尾氣中的CO2和O2，且測定兩者的原理不同，測定CO2的原理為不分光紅外線的方法，而O2則采用順磁的方法。不分光紅外線CO2氣體分析原理是：CO2的紅外吸收峰在2.6-2.9μm和4.1-4.5μm之間有兩個吸收峰，根據(jù)吸收峰值可以計算出CO2所含的濃度。采用順磁的方法測定O2的原理為：O2具有高順磁性，將發(fā)酵尾氣通入磁場后，磁場由于O2的濃度不同而產(chǎn)生不同的磁場變化，從而計算出O2的含量。采用電化學(xué)的方法測定O2的原理為：不同O2含量的發(fā)酵氣體進(jìn)入電極后產(chǎn)生的電流不同從而推算出O2的含量。
2、 檢測組分
從以上原理可知，基于質(zhì)譜原理的發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀，其測定的組分無限制，可對發(fā)酵氣體進(jìn)行全組分的分析，如O2、CO2、N2、H2、乙醇、CO、Ar等氣體及其它可揮發(fā)分子組分。結(jié)合生物過程多參數(shù)在線監(jiān)測，可得到DO、OUR、CER、RQ、Kla等細(xì)胞生理代謝狀態(tài)參數(shù)，用于微生物細(xì)胞培養(yǎng)過程宏觀生理代謝特性參數(shù)的采集與分析；還可得到13CO2、13C/12C用于13C同位素胞內(nèi)代謝途徑通量的分析。
而基于不分光紅外線和順磁等方法的發(fā)酵尾氣分析儀則僅可測定發(fā)酵尾氣中的O2和CO2，由于測定組分的限制，結(jié)合生物過程多參數(shù)在線監(jiān)測軟件，只能得到OUR、CER和RQ三個代謝參數(shù)，對于全面了解發(fā)酵過程具有一定的限制性。
3、 檢測范圍
基于質(zhì)譜原理的發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀其線性范圍廣、測量精度高，可對發(fā)酵尾氣中0～100%濃度范圍內(nèi)的氣體進(jìn)行分析，且連續(xù)30天RSD≤0.5%。而發(fā)酵尾氣分析儀由于其原理的限制，導(dǎo)致測量的O2和CO2需在一定的量程范圍內(nèi)，例如CO2需在0～10%范圍內(nèi)，O2需在0～30%范圍內(nèi)。
4、 進(jìn)樣系統(tǒng)
發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀采用進(jìn)口的16通道旋轉(zhuǎn)閥，可同時測定16路氣體，其中一路接壓縮空氣作為對比，另外15路可同時接15個發(fā)酵罐，一臺質(zhì)譜儀可同時檢測多路發(fā)酵尾氣，最大限度地節(jié)省儀器采購成本。
發(fā)酵尾氣分析儀通常則采用的是1-4通路進(jìn)樣，僅可接1-4個發(fā)酵罐。
5、 數(shù)據(jù)穩(wěn)定時間
發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀無需穩(wěn)定時間，樣品進(jìn)入儀器后即可測定到正確的數(shù)據(jù)，而發(fā)酵尾氣分析儀則不同，它每個通道需要穩(wěn)定5-10min左右，如需測定4路發(fā)酵氣體，則需20-40min的穩(wěn)定時間。
6、 氣體前處理裝置
發(fā)酵尾氣含有大量的水分，并含有泡沫顆粒等雜質(zhì)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度和壓力也有較大的變動，這樣的尾氣直接進(jìn)入檢測儀器會造成儀器的損害并且測量誤差也會很大。針對此情況，舜宇恒平結(jié)合大量的客戶現(xiàn)場情況開發(fā)了氣體前處理系統(tǒng)，創(chuàng)新的多通道樣氣處理技術(shù)，具備除塵、除濕、除泡沫及樣氣壓力調(diào)節(jié)等功能，經(jīng)過在線氣體前處理系統(tǒng)的處理，能使樣氣在進(jìn)入分析器時，達(dá)到近于標(biāo)準(zhǔn)氣的品質(zhì)，確保在線分析儀器系統(tǒng)長期連續(xù)運行的可靠性和安全性。而發(fā)酵尾氣分析儀則僅僅采用裝滿活性炭的緩沖瓶，這一方法即可能改變氣體組分，也不能很好的凈化發(fā)酵尾氣，會影響檢測數(shù)據(jù)。
7、 流量需求
發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀對流量要求不大，只需大于100ml/min即可。而發(fā)酵尾氣分析儀對發(fā)酵氣體的流量要求較高，雖不同品牌尾氣分析儀要求不同，但基本都是需要1-3L/min較恒定的流量。而很多發(fā)酵客戶在實驗過程中，發(fā)酵罐中產(chǎn)生不了這么多的氣體的，為了解決這個問題，發(fā)酵尾氣分析儀廠家一般會采取進(jìn)樣口加泵的方法，這樣很有可能會對影響發(fā)酵的正常進(jìn)程。

以上為對發(fā)酵尾氣分析儀與質(zhì)譜儀在工作原理、檢測組分、范圍、進(jìn)樣系統(tǒng)、穩(wěn)定時間、前處理及流量需求上的對比，綜合以上不難發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀由于其優(yōu)點突出，對發(fā)酵客戶而言誘惑力更強(qiáng)。

四、頂置式發(fā)酵罐屬于哪種反應(yīng)器

生物反應(yīng)器。頂置式發(fā)酵罐包括罐體、底座、與罐體密封連接的封頭和頂置式混合器，為啟動生物培養(yǎng)實驗和研發(fā)微生物培養(yǎng)與細(xì)胞培養(yǎng)過程工藝的優(yōu)良品質(zhì)設(shè)備，是工業(yè)上的一種生物反應(yīng)器。發(fā)酵罐是指用來進(jìn)行微生物發(fā)酵的裝置，通過優(yōu)化微生物的發(fā)酵條件來提高發(fā)酵效率，根據(jù)所培養(yǎng)微生物的好氧和厭氧性，發(fā)酵罐可分為好氧型與厭氧型。

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