微生物工程,是大規模發酵生產工藝的總稱,就是利用微生物發酵作用,通過現代工程技術手段來生產有用物質,或者把微生物直接應用于生物反應器的技術。它是在發酵工藝基礎上吸收基因工程、細胞工程和酶工程以及其他技術的成果而形成的。
微型生物反應器(后面簡稱發酵罐)是許多發酵過程的首選設備,具有高傳質和傳熱能力,理想的氣液混合效果,較長的液體停留時間和較寬的操作氣速。但缺點也明顯,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,發揚通風攪拌罐的優勢,克服其缺點是當前發酵罐研究的重點之一。微型生物反應器改進工作主要在攪拌系統,包括攪拌器和多層攪拌系統的優化,攪拌器主要是采用新型攪拌器或改進標準攪拌器,目的是減少槳葉尾流的漩渦以便節能,或者改變反應器的流態,使得剪切力可以均勻的分布,保護反應器中的微生物。多層攪拌系統很早就開始使用,但由于對其工作機理研究不夠深人,多年來一直采用簡單的經驗設計方法,沒有發揮其應有的優勢。
在微生物的連續培養操作中,通常將不含有菌體或產物的物料(培養液、污水等)連續加入微型生物反應器,同時連續將含有微生物細胞和產物的反應混合液取出。該操作方法具有轉化率易于控制,反應穩定,勞動強度低等優點,目前已廣泛應用于各種細胞物質的生產等領域。
微生物的連續培養有以下幾個特點:一是可以對微生物施加一定的環境條件,進行長期穩定的培養。二是可以對微生物進行篩選培養。如選擇一個比生長速率,使得只有最大比生長速率大于稀釋率的微生物才能生長;通過緩慢增加稀釋率、改變溫度、PH或培養基的組成等條件,為微生物提供一個特殊的生長條件,從而篩選出特定條件下能生長的微生物。三是連續培養中可以獨立改變的參數多,適用于微生物生理生化特性的研究。四是微生物連續培養中最大的困難是染菌,因此連續操作適用于對純培養要求不高的情況。
自吸式發酵罐罐體的結構微型生物反應器體的結構自吸式發酵罐罐體的結構自吸式發酵罐罐體的結構大致上與通用式發酵罐相同,主要區別在于攪拌器的形狀和結構不同。自吸式發酵罐使用的是帶中央吸氣口的攪拌器。微型生物反應器由從罐底向上伸人的主軸帶動,葉輪旋轉時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攪拌器中心的吸氣管而吸人罐內,吸人的空氣與發酵液充分混合后在葉輪末端排出,并立即通過導輪向罐壁分散,經擋板折流涌向液面,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。