【微生物發酵罐深層補料裝置】
功能、作用介紹：
微生物發酵罐是微生物發酵的主要設備。在微生物發酵過程中常常需要進行補料。常見的實驗型發酵罐補料裝置多采用灌頂滴加的補料方式，當補加的液料比重輕于發酵液時，液料將浮于發酵液表面，導致液料與發酵液的接觸面積小，影響液料在發酵液中的溶解效率。同時，隨著通氣的進行，發酵液表面常產生氣泡，浮于表面的液料將被氣泡頂起而脫離發酵液，進一步降低補加的液料在發酵液中的溶解效果。此外，補加易揮發液料時，液料滴落過程中，容易被發酵液中流出的尾氣吹走，影響補加效果，并會造成尾氣無菌濾器的污染。
針對教學中出現的上述問題，我們設計了微生物發酵罐深層補料裝置，它由深層補料管、灌頂接口、3個閥門、補料管接口和蒸汽管等部件組成。該裝置可裝配在實驗型發酵罐上，使補加的液料通過深層補料管到達發酵液底部。補加比重輕于發酵液的液料時，液料從深層補料管末端流出后將上升至葉輪處，被旋轉的葉輪打散為微小液滴，之后在緩慢上升過程中與整個發酵液充分接觸，這將大大增加液料與發酵液的接觸面，提高其溶解效果，并解決被氣泡頂起而脫離發酵液的問題。補加易揮發的液料時，由于液料直接到達發酵液內部，可直接進行溶解，解決了隨發酵液中流出的尾氣揮發吹走的問題。
此外，微生物發酵多為純種發酵，因此補料裝置也需在開始純種培養前進行滅菌。常見的實驗型發酵罐補料裝置由于補料口開口在灌頂，接觸的是發酵液上方的空氣，因此多采用發酵罐內熱蒸汽流出的方式滅菌。但深層補料裝置的開口在發酵液中，無法使用原有滅菌方式。針對該問題，我們對發酵罐的蒸汽管路進行了改裝，如結構示意圖所示。發酵罐滅菌時，打開閥1，微開閥2，關閉閥3，可使熱蒸汽流經補料管接口，對補料管接口進行滅菌;之后打開閥1，關閉閥2，打開閥3，可使熱蒸汽通過深層補料管流入罐內，對補料管和罐內培養基進行滅菌。滅菌結束后，關閉閥1，在補料管接口上接上補料管，打開閥2、閥3，則可通過蠕動泵實現液料的深層補加。
微生物發酵罐深層補料裝置所有部件均由304不銹鋼材質制作，具有高強度、耐高溫、耐腐蝕的特點;所有管件均為國標件，可與常見發酵罐管件順利對接，從而應用于多種型號的實驗型發酵罐，具有良好的通用性。所有閥門及管件接口均為快接接口，可方便快捷的拆卸、更換，便于進行維修和維護。與罐體通過原有補料口進行對接，無需對原有發酵罐體進行改裝，使用方便，接口處設有硅膠密封墊，保證了發酵罐的密封性。在教學實踐中的應用表明，該系統具有良好的安全性和穩定性，操作簡便，適于本科教學應用。
作品名稱：微生物發酵罐深層補料裝置
完成單位：南開大學生命科學學院
