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金霉素發(fā)酵過程DO自控節(jié)能報告
  • 發(fā)布日期：2009-11-19      瀏覽次數(shù)：4422

      • 金霉素發(fā)酵過程DO自控節(jié)能報告

       
      　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　華中正大 關(guān)鋒義

      一、在發(fā)酵過程中溶解氧進(jìn)行控制的意義
      ·　　在反應(yīng)器中氧參與菌體的生長、產(chǎn)物的形成和維持細(xì)胞的代謝。氧是難溶于水的氣體，在室溫及常壓條件下，純氧的溶解度僅為36mg/L，空氣中氧的溶解度僅為8mg/L。當(dāng)水中溶有糖或其它鹽類時，氧的溶解度則更低。
      ·　　 以谷氨酸發(fā)酵一、在發(fā)酵過程中溶解氧進(jìn)行控制的意義為例，同化100g葡萄糖需耗氧41.4g，而培養(yǎng)基中溶解氧只夠菌體生長14s的消耗。因此足夠的通風(fēng)供氧對好氧氨基酸發(fā)酵非常關(guān)鍵。
      ·　　 在工業(yè)發(fā)酵中產(chǎn)率是否受氧的限制，單憑通氣量的大小是難以確定的。因溶解氧的高低不僅取決于供氧、通氣攪拌等，還取決于需氧狀況。故了解溶解氧是否夠的zui簡便又有效的辦法是就地監(jiān)測發(fā)酵液中的溶解氧濃度。從溶解氧變化的情況可以了解氧的供需規(guī)律及其對生長和產(chǎn)物合成的影響。
      ·　　 在發(fā)酵過程中溶解氧低于某一臨界值，就會影響菌體的生長與產(chǎn)物的合成，但并不是維持溶解氧越高越好。即使是專性好氣菌，過高的溶解氧對生長可能不利，而且有可能改變其代謝途徑，不利于目的產(chǎn)物的合成。
      ·　　了解發(fā)酵過程中溶解氧和其他參數(shù)間的關(guān)系，可以通過觀察發(fā)酵溶解氧的異常變化，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)可能出現(xiàn)的問題，如某些操作故障或事故、中間補料是否得當(dāng)、污染雜菌等，以便盡早采取措施補救。
      ·　　 在發(fā)酵過程中進(jìn)行溶解氧的控制，可以“按需供風(fēng)”，調(diào)節(jié)不同發(fā)酵罐批不同發(fā)酵時段間的供氧水平，以達(dá)到節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本之目的。
      二、在金霉素發(fā)酵過程中溶解氧的變化規(guī)律
      ·　　金霉素生長、代謝過程可從培養(yǎng)液中溶氧濃度的變化反映出菌體的生長生理狀況。
      ·　　 在金霉素發(fā)酵過程的不同階段，隨著發(fā)酵培養(yǎng)體積的不斷增加和菌體的生長代謝的不斷變化，發(fā)酵罐內(nèi)溶氧值不同，按一定規(guī)律變化。一般情況下，發(fā)酵接種后1-5小時為適應(yīng)期，溶氧值zui高；5-15小時，經(jīng)過適應(yīng)期后，需氧量上升，溶氧值較高；15-40小時，隨著菌體的生長代謝旺盛，需氧量大增，溶氧值zui低；40-80小時，需氧量中等，溶氧值回升；80-124小時，需氧量較少，溶氧值較高。
      三、金霉素發(fā)酵罐D(zhuǎn)O控制系統(tǒng)


      ·　　1. 空氣流量檢測與控制系統(tǒng)
      ·　　1.1 空氣流量檢測系統(tǒng)使用由重慶耐德儀器儀表有限公司生產(chǎn)的渦街流量計，型號為YYW-A-125-DIII R/DBLU-20122B1PAT1P1/S/YYW-A1-
      200-DXQIIIR-B ，量程為0-2218.2m3/0-4800m3

      ·　　1.2 空氣流量控制系統(tǒng)使用ZJHP-16B-125/ZJHP-16B-200氣動單座調(diào)節(jié)閥,適用溫度-17℃－220℃、流量特性為線性。

      ·　　2. 溶解氧檢測系統(tǒng)使用由Mettler生產(chǎn)的InPro6800/120溶氧電極，可適應(yīng)發(fā)酵高溫消毒條件；DO變送器4100e ,具有自動手動自檢、編程、校準(zhǔn)等功能。


      ·　　3. 溶解氧控制系統(tǒng)采用美國Honeywell公司S9000控制系統(tǒng)/北京康拓生化公司的KT3000控制系統(tǒng)的2個PID回路組成1個串級PID調(diào)節(jié)單元。達(dá)到可分時段改變設(shè)定值，各時段空氣流量在不低于設(shè)定值前提下溶氧值按設(shè)定值調(diào)節(jié)的控制目標(biāo)。均由北京康拓生化公司集成、指導(dǎo)安裝與調(diào)試運行。

      ·　　發(fā)酵罐D(zhuǎn)O未控制罐批曲線

      ·　　發(fā)酵罐D(zhuǎn)O控制罐批曲線

      ·　　溶氧控制發(fā)酵中的一些現(xiàn)象
      ·　　溶氧控制發(fā)酵前期和后期因空氣流量較小，罐壓較低有時出現(xiàn)泡沫大的現(xiàn)象，可關(guān)小排氣閥門進(jìn)行改善。
      ·　　溶氧控制改善了發(fā)酵10-30h的過速生長現(xiàn)象。
      ·　　發(fā)酵前期偏低的通氣量會使生長遲滯，偏高的通氣量會使生長過速，失去控制溶氧的意義，前期通氣量需控制在合適的水平。

      ·　　發(fā)酵過程DO自控實施效果

      ·　　金霉素發(fā)酵DO自控試驗總結(jié)論
      ·　　采用單因素方差分析方法，分析結(jié)論為：對發(fā)酵過程進(jìn)行DO自控，與發(fā)酵zui為緊密的發(fā)酵指標(biāo)：發(fā)酵周期、發(fā)酵效價、補糖量、通氨量、提煉收率均無顯著性差異，產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)無顯著性差異。
      ·　　 通過對三個發(fā)酵車間對照組與試驗組數(shù)據(jù)對比，發(fā)現(xiàn)試驗組通氨量會有所降低（2-7%），TC會有所升高（2-3%）。
      ·　　 三個發(fā)酵車間同時實施DO自控，總節(jié)氣率為26.9％，每年可節(jié)電1200萬KW·h。