银河娱乐网站网址大全app下载中心 微生物发酵浅谈（四）：对小发酵罐的认识与定位

       现在大家一般都知道微生物发酵碰到新工艺或者新菌株时，需经过逐级放大摸索，即用小发酵罐开始逐级放大至大生产规模。但对于有些一工作就直接面对并最终习惯于大规模生产的同志，需要将大罐规模再缩小到小发酵罐，并开始一些工作任务时就可能不知道怎么办了。如有同志问到，知道380m3大罐搅拌最大频率22HZ，最大通气比0.45vvm,罐压最大0.06MPa，如何利用5L小罐开始实验。这其实是工艺认知与调整，本质上涉及到对小发酵罐的认识与定位。

       对于小发酵罐的认识，一般认为从摇瓶到小发酵罐是最关键的一次质变，相比于摇瓶是第一次增加反馈与控制，相比于大规模发酵罐其也有许多优点。

       小发酵罐虽小，但其反馈与控制系统与之后的大发酵罐相当，包括搅拌调控系统、温控系统、补料（泵）系统与供排气系统等几个系统，且各系统反馈与控制的延滞差异小，这是其优于大规模发酵罐的其一；小发酵罐罐体本身为透明钢化玻璃，其附属的补料系统、供排气系统中传递物料的管道一般采用透明的乳胶管，这些又造就了小发酵罐"全方位易目测"的特点，易于理性数据与感性现象的对应，这是其优于大规模发酵罐的其二；另外，小发酵罐的表面积与体积比较大，单位体积的搅拌功率一般也比较大，搅拌模拟设计与现实偏差小，使得整体上小发酵罐的传质传热效率较高，这是其优于大规模发酵罐的其三。

       当然，相比于大规模发酵的完整控制体系，小发酵罐的供气系统无法控制其进罐温度与湿度，这是其不足一；还有，小发酵罐基础料体积及高径比都较小，即使压力与流速相同的空气，其氧吸收率较低，这是其不足二；取样时对罐压的影响，过程取样量占总发酵体积比，都比较高，这是其不足三。

       对于小发酵罐的定位，一般认为不仅是承前启后的设备，其还有显得的不少用途。

       一是认为小发酵罐可以用来测试菌株性能，摸索基本的工艺指导中试放大。小发酵罐在发酵过程中的各种正常的现象作为放大的指引，在放大过程中不停地发现问题、解决问题，得到菌种的产物最高产量与最高效率作为放大的目标。一般认为像5L小发酵罐的工艺条件，可以作为吨级以内规模的罐的起始条件，而不能作为百吨级罐的起始条件。

       二是即使在更高规模放大摸索时，可反复利用小发酵罐以提升摸索效率降低试错成本。在发酵放大过程中，利用好小发酵罐也是提升摸索效率，降低试错成本的唯一办法。比如增大补料量与增大带放，以提升产能的前期工艺摸索；比如更换关键碳源、氮源时的前期工艺摸索；还有如更换搅拌后工艺配合调整后的前期小试验证。

       三是对现实问题原因的再确认，配合大发酵罐解决现实的问题。如染菌原因的确认，在怀疑某一操作前可无菌样取出后与大罐平行培养；如导致工艺异常原因的确认，在怀疑某一控制时，刻意重复或者避开某个控制点。

       再回到本文开头，知道大罐工艺，再设定不同的小罐工艺就很好理解了。

       小发酵罐的罐压可比大罐低一些，一是没必要，因为小发酵罐的装料系数可以低一些，泡沫可观易控；二是罐压更低一些利于废气交换排放，使发酵环境更接近能提供的最佳条件。所以大罐0.06MPa时，小罐微起压，或者在进气阀处设定0.02MPa即可。

       小发酵罐的通气比一定要比大发酵罐大些，因为一般小发酵罐的高径比低，氧气利用率低。如上即使大发酵罐最大通气比0.45vvm，小发酵罐可先设定为1vvm。

       不建议以大发酵罐搅拌的最大线速度相等来线性折算小发酵罐的转速，因为个人曾经以大规模罐的蓝图参数与相应的放大工艺控制来对比5L发酵罐的情况，相差很大。小发酵罐一般设定起始转速为200rpm，这也刚好与通用的摇床转速对应。之后再根据溶氧还是菌丝情况提升转速。

       最后再发散地综合考虑一下搅拌情况，直叶桨+直叶桨，直叶桨+六箭叶圆盘涡轮桨或者其他搭配，可根据大罐的情况做一定的对应，再通过调整搅拌桨的间距调整即可。

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