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技術文章

金霉素發酵過程DO自控節能報告

點擊次數：4854 發布時間：2009-11-19

金霉素發酵過程DO自控節能報告

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　華中正大關鋒義

一、在發酵過程中溶解氧進行控制的意義
·　　在反應器中氧參與菌體的生長、產物的形成和維持細胞的代謝。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。當水中溶有糖或其它鹽類時，氧的溶解度則更低。
·　　以谷氨酸發酵一、在發酵過程中溶解氧進行控制的意義為例，同化100g葡萄糖需耗氧41.4g，而培養基中溶解氧只夠菌體生長14s的消耗。因此足夠的通風供氧對好氧氨基酸發酵非常關鍵。
·　　在工業發酵中產率是否受氧的限制，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測發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律及其對生長和產物合成的影響。
·　　在發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，不利于目的產物的合成。
·　　了解發酵過程中溶解氧和其他參數間的關系，可以通過觀察發酵溶解氧的異常變化，及時發現生產可能出現的問題，如某些操作故障或事故、中間補料是否得當、污染雜菌等，以便盡早采取措施補救。
·　　在發酵過程中進行溶解氧的控制，可以“按需供風”，調節不同發酵罐批不同發酵時段間的供氧水平，以達到節能降耗，降低生產成本之目的。
二、在金霉素發酵過程中溶解氧的變化規律
·　　金霉素生長、代謝過程可從培養液中溶氧濃度的變化反映出菌體的生長生理狀況。
·　　在金霉素發酵過程的不同階段，隨著發酵培養體積的不斷增加和菌體的生長代謝的不斷變化，發酵罐內溶氧值不同，按一定規律變化。一般情況下，發酵接種后1-5小時為適應期，溶氧值zui高；5-15小時，經過適應期后，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、金霉素發酵罐DO控制系統

·　　1. 空氣流量檢測與控制系統
·　　1.1 空氣流量檢測系統使用由重慶耐德儀器儀表有限公司生產的渦街流量計，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 空氣流量控制系統使用ZJHP-16B-125/ZJHP-16B-200氣動單座調節閥,適用溫度-17℃－220℃、流量特性為線性。

·　　2. 溶解氧檢測系統使用由Mettler生產的InPro6800/120溶氧電極，可適應發酵高溫消毒條件；DO變送器4100e ,具有自動手動自檢、編程、校準等功能。

·　　3. 溶解氧控制系統采用美國Honeywell公司S9000控制系統/北京康拓生化公司的KT3000控制系統的2個PID回路組成1個串級PID調節單元。達到可分時段改變設定值，各時段空氣流量在不低于設定值前提下溶氧值按設定值調節的控制目標。均由北京康拓生化公司集成、指導安裝與調試運行。

·　　發酵罐DO未控制罐批曲線

·　　發酵罐DO控制罐批曲線

·　　溶氧控制發酵中的一些現象
·　　溶氧控制發酵前期和后期因空氣流量較小，罐壓較低有時出現泡沫大的現象，可關小排氣閥門進行改善。
·　　溶氧控制改善了發酵10-30h的過速生長現象。
·　　發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。

·　　發酵過程DO自控實施效果

·　　金霉素發酵DO自控試驗總結論
·　　采用單因素方差分析方法，分析結論為：對發酵過程進行DO自控，與發酵zui為緊密的發酵指標：發酵周期、發酵效價、補糖量、通氨量、提煉收率均無顯著性差異，產品質量指標無顯著性差異。
·　　通過對三個發酵車間對照組與試驗組數據對比，發現試驗組通氨量會有所降低（2-7%），TC會有所升高（2-3%）。
·　　三個發酵車間同時實施DO自控，總節氣率為26.9％，每年可節電1200萬KW·h。

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金霉素發酵過程DO自控節能報告