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• 一、生物發(fā)酵工藝設(shè)備
• 二、牛糞加工成有機肥需要什么機器？
• 三、生物發(fā)酵尾氣分析有哪些常用的儀器？都在什么價位？有了解的嘛
• 四、頂置式發(fā)酵罐屬于哪種反應(yīng)器

一、生物發(fā)酵工藝設(shè)備

發(fā)酵是細胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)中最早被人們認識和利用的。發(fā)酵技術(shù)在醫(yī)藥、輕工、食品、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使這一技術(shù)在國民經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。

為了提高發(fā)酵生產(chǎn)水平，人們首先考慮的是菌種的選育或基因工程的構(gòu)建。而實際上，發(fā)酵工藝的優(yōu)化，包括生物反應(yīng)器中的工程問題，也同樣非常重要。

發(fā)酵環(huán)境條件的優(yōu)化發(fā)酵環(huán)境條件的優(yōu)化是發(fā)酵過程中最基本的要求，也是最重要、最難掌握的技術(shù)指標(biāo)。溫度、pH值、溶氧、攪拌轉(zhuǎn)速、氨離子、金屬離子、營養(yǎng)物濃度等的優(yōu)化控制，依據(jù)不同的發(fā)酵而有所不同。同時，微生物在生長的不同階段、生產(chǎn)目的代謝產(chǎn)物的不同時期，對環(huán)境條件可能會有不同的要求。因此，應(yīng)該在生物反應(yīng)器內(nèi)，使溫度、pH值、溶氧、攪拌轉(zhuǎn)速等不斷變換，始終為其提供最佳的環(huán)境條件，以提高目的產(chǎn)物的得率。

在發(fā)酵放大實驗中，一般都很注重尋找最佳的培養(yǎng)基配方和最佳的溫度、pH值、溶氧等參數(shù)，但往往忽視了細胞代謝流的變化。例如：在溶解氧濃度的測量與控制時，關(guān)心的是最佳氧濃度或其臨界值，而不注意細胞代謝時的攝氧率；用氨水調(diào)節(jié)pH值時，關(guān)心的是最佳pH值，卻不注意添加氨水時的動態(tài)變化及其與其他發(fā)酵過程的參數(shù)的關(guān)系，而這些變化對細胞的生長代謝卻非常重要。

超聲波的作用機制分為熱作用、空化作用和機械傳質(zhì)作用。熱作用是超聲波在介質(zhì)內(nèi)傳播過程中，能量不斷被介質(zhì)吸收而使介質(zhì)的溫度升高的一種現(xiàn)象，可用于殺菌或使酶失活。空化作用是超聲波在介質(zhì)中傳播時，液體中分子的平均距離隨著分子的振動而變化。當(dāng)其超過保持液體作用的臨界分子間距，就形成空化（空泡）?？张輧?nèi)可產(chǎn)生瞬間高溫高壓并伴有強大的沖擊波或射線流等，這足以改變細胞的壁膜結(jié)構(gòu)，使細胞內(nèi)外發(fā)生物質(zhì)交換。發(fā)酵罐機械傳質(zhì)作用是超聲波在介質(zhì)中傳播時，可使介質(zhì)質(zhì)點進入振動狀態(tài)，加速發(fā)酵液的質(zhì)量傳遞，提高發(fā)酵過程的反應(yīng)速度。

超聲波可廣泛應(yīng)用于生物發(fā)酵工程。不同頻率和強度的超聲波對發(fā)酵過程的作用是不同的，使用時應(yīng)視具體的發(fā)酵工藝和使用條件進行選擇。

增加前體物的合成增加目的產(chǎn)物的前體物的合成或是直接添加前體物，均有利于目的產(chǎn)物的大量積累。如：在氨基酸的發(fā)酵中，通常在微生物的培養(yǎng)中加入前體，生產(chǎn)氨基酸；在花生四烯酸的發(fā)酵中，通過增加前體物或是加強糖代謝的途徑，增加其前體物的合成，均有助于提高花生四烯酸的產(chǎn)量。

基于此，華東理工大學(xué)的張嗣良提出了“以細胞代謝流分析與控制為核心的發(fā)酵工程學(xué)”的觀點。他認為，必須高度重視細胞代謝流分布變化的有關(guān)現(xiàn)象，研究細胞代謝物質(zhì)流與生物反應(yīng)器物料流變化的相關(guān)性，高度重視細胞的生長變化，盡可能多地從生長變化中做出有實際價值的分析，進一步建立細胞生長變量與生物反應(yīng)器的操作變量及環(huán)境變量三者之間的關(guān)系，以便有效控制細胞的代謝流，實現(xiàn)發(fā)酵過程的優(yōu)化。

補料分批發(fā)酵技術(shù)該技術(shù)可以有效地減少發(fā)酵過程中培養(yǎng)基黏度升高引起的傳質(zhì)效率降低、降解物的阻遏和底物的反饋抑制的現(xiàn)象，很好地控制代謝方向，延長產(chǎn)物合成期和增加代謝物的積累。

所需營養(yǎng)物限量的補加，常用來控制營養(yǎng)缺陷型突變菌種，使代謝產(chǎn)物積累到最大。氨基酸發(fā)酵中采用這種補料分批技術(shù)最普遍，實現(xiàn)了準(zhǔn)確的代謝調(diào)控。

超聲波的應(yīng)用超聲波有很強的生物學(xué)效應(yīng)?？蓱?yīng)用于發(fā)酵過程的上、中、下游三個階段。其在發(fā)酵工藝上的應(yīng)用，可增加細胞膜的通透性和選擇性，促進酶的變性或分泌，增強細胞代謝過程，從而縮短發(fā)酵時間，改善生物反應(yīng)條件，提高生物產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。

去除代謝終產(chǎn)物改變細胞膜的通透性，把屬于反饋控制因子的終產(chǎn)物迅速不斷地排出細胞外，不使終產(chǎn)物積累到可引起反饋調(diào)節(jié)的濃度，即可以預(yù)防反饋控制。

發(fā)酵工藝優(yōu)化的方法有很多，它們之間不是孤立的，而是相互聯(lián)系的。在一種發(fā)酵中，往往是多種優(yōu)化方法的結(jié)合，其目的就是要控制發(fā)酵，按照自己的設(shè)計，生產(chǎn)出更多、更好的產(chǎn)品。

二、牛糞加工成有機肥需要什么機器？

將牛糞加工成有機肥一般需要槽式翻堆機、鏟車、有機肥半濕物料粉碎機、臥式攪拌機、牛糞有機肥造粒機、滾筒篩分機、全自動包裝秤等機器。

1、槽式翻堆機：該機器能攪拌發(fā)酵池中發(fā)酵物，使發(fā)酵物充分腐熟。

2、鏟車：該機器能將發(fā)酵好的有機肥移至半成品堆放區(qū)中。

3、有機肥半濕物料粉碎機：該機器會篩選出石頭等雜物，并粉碎大塊物料。

4、臥式攪拌機：該機器能混合N、P、K等元素以及經(jīng)過粉碎的有機肥，提高有機肥的營養(yǎng)。

簡介

自走式翻堆機（自行式翻堆機）是生產(chǎn)生物有機肥專用成套設(shè)備中的主機，該機采取四輪行走設(shè)計，可前進、倒退、轉(zhuǎn)彎，由一人操控駕駛。行駛中整車騎跨在予先堆置的長條形肥基上，由機架下掛裝的旋轉(zhuǎn)刀軸對肥基原料實施翻拌、蓬松、移堆，車過之后篡成新的條形垛堆。

即可在開闊場地，也可在車間大棚中實施作業(yè)。該機一大技術(shù)突破在于整合了物料發(fā)酵后期的破碎功能。隨著物料逐漸脫水，加裝破碎裝置的刀軸可有效地破碎肥料在發(fā)酵過程中形成的板塊，不僅省去了一臺粉碎機，更主要的大大提高了粉碎的效率，降低了成本，從根本上解決了生產(chǎn)量受粉碎機制約的問題。



三、生物發(fā)酵尾氣分析有哪些常用的儀器？都在什么價位？有了解的嘛

目前，常見的生物發(fā)酵尾氣檢測儀器有兩種，一種為基于質(zhì)譜原理的發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀，一種是基于不分光紅外（CO2）和順磁/電化學(xué)方法（O2）的發(fā)酵尾氣分析儀。下面，我們就對兩者的不同點進行分析。
1、 工作原理
發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀采用的為質(zhì)譜原理，當(dāng)發(fā)酵尾氣進入進樣系統(tǒng)后被送入電子轟擊型離子源（EI）內(nèi)，EI可產(chǎn)生一定能量的電子，并在電離室中將待發(fā)酵尾氣電離形成分子離子碎片及碎片離子，由質(zhì)量分析器篩選所需離子后按質(zhì)荷比大小依次抵達檢測器，信號經(jīng)過放大、記錄得到發(fā)酵尾氣濃度變化趨勢圖。
發(fā)酵尾氣分析儀則僅可測定發(fā)酵尾氣中的CO2和O2，且測定兩者的原理不同，測定CO2的原理為不分光紅外線的方法，而O2則采用順磁的方法。不分光紅外線CO2氣體分析原理是：CO2的紅外吸收峰在2.6-2.9μm和4.1-4.5μm之間有兩個吸收峰，根據(jù)吸收峰值可以計算出CO2所含的濃度。采用順磁的方法測定O2的原理為：O2具有高順磁性，將發(fā)酵尾氣通入磁場后，磁場由于O2的濃度不同而產(chǎn)生不同的磁場變化，從而計算出O2的含量。采用電化學(xué)的方法測定O2的原理為：不同O2含量的發(fā)酵氣體進入電極后產(chǎn)生的電流不同從而推算出O2的含量。
2、 檢測組分
從以上原理可知，基于質(zhì)譜原理的發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀，其測定的組分無限制，可對發(fā)酵氣體進行全組分的分析，如O2、CO2、N2、H2、乙醇、CO、Ar等氣體及其它可揮發(fā)分子組分。結(jié)合生物過程多參數(shù)在線監(jiān)測，可得到DO、OUR、CER、RQ、Kla等細胞生理代謝狀態(tài)參數(shù)，用于微生物細胞培養(yǎng)過程宏觀生理代謝特性參數(shù)的采集與分析；還可得到13CO2、13C/12C用于13C同位素胞內(nèi)代謝途徑通量的分析。
而基于不分光紅外線和順磁等方法的發(fā)酵尾氣分析儀則僅可測定發(fā)酵尾氣中的O2和CO2，由于測定組分的限制，結(jié)合生物過程多參數(shù)在線監(jiān)測軟件，只能得到OUR、CER和RQ三個代謝參數(shù)，對于全面了解發(fā)酵過程具有一定的限制性。
3、 檢測范圍
基于質(zhì)譜原理的發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀其線性范圍廣、測量精度高，可對發(fā)酵尾氣中0～100%濃度范圍內(nèi)的氣體進行分析，且連續(xù)30天RSD≤0.5%。而發(fā)酵尾氣分析儀由于其原理的限制，導(dǎo)致測量的O2和CO2需在一定的量程范圍內(nèi)，例如CO2需在0～10%范圍內(nèi)，O2需在0～30%范圍內(nèi)。
4、 進樣系統(tǒng)
發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀采用進口的16通道旋轉(zhuǎn)閥，可同時測定16路氣體，其中一路接壓縮空氣作為對比，另外15路可同時接15個發(fā)酵罐，一臺質(zhì)譜儀可同時檢測多路發(fā)酵尾氣，最大限度地節(jié)省儀器采購成本。
發(fā)酵尾氣分析儀通常則采用的是1-4通路進樣，僅可接1-4個發(fā)酵罐。
5、 數(shù)據(jù)穩(wěn)定時間
發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀無需穩(wěn)定時間，樣品進入儀器后即可測定到正確的數(shù)據(jù)，而發(fā)酵尾氣分析儀則不同，它每個通道需要穩(wěn)定5-10min左右，如需測定4路發(fā)酵氣體，則需20-40min的穩(wěn)定時間。
6、 氣體前處理裝置
發(fā)酵尾氣含有大量的水分，并含有泡沫顆粒等雜質(zhì)，隨著反應(yīng)的進行，溫度和壓力也有較大的變動，這樣的尾氣直接進入檢測儀器會造成儀器的損害并且測量誤差也會很大。針對此情況，舜宇恒平結(jié)合大量的客戶現(xiàn)場情況開發(fā)了氣體前處理系統(tǒng)，創(chuàng)新的多通道樣氣處理技術(shù)，具備除塵、除濕、除泡沫及樣氣壓力調(diào)節(jié)等功能，經(jīng)過在線氣體前處理系統(tǒng)的處理，能使樣氣在進入分析器時，達到近于標(biāo)準(zhǔn)氣的品質(zhì)，確保在線分析儀器系統(tǒng)長期連續(xù)運行的可靠性和安全性。而發(fā)酵尾氣分析儀則僅僅采用裝滿活性炭的緩沖瓶，這一方法即可能改變氣體組分，也不能很好的凈化發(fā)酵尾氣，會影響檢測數(shù)據(jù)。
7、 流量需求
發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀對流量要求不大，只需大于100ml/min即可。而發(fā)酵尾氣分析儀對發(fā)酵氣體的流量要求較高，雖不同品牌尾氣分析儀要求不同，但基本都是需要1-3L/min較恒定的流量。而很多發(fā)酵客戶在實驗過程中，發(fā)酵罐中產(chǎn)生不了這么多的氣體的，為了解決這個問題，發(fā)酵尾氣分析儀廠家一般會采取進樣口加泵的方法，這樣很有可能會對影響發(fā)酵的正常進程。

以上為對發(fā)酵尾氣分析儀與質(zhì)譜儀在工作原理、檢測組分、范圍、進樣系統(tǒng)、穩(wěn)定時間、前處理及流量需求上的對比，綜合以上不難發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵尾氣質(zhì)譜儀由于其優(yōu)點突出，對發(fā)酵客戶而言誘惑力更強。

四、頂置式發(fā)酵罐屬于哪種反應(yīng)器

生物反應(yīng)器。頂置式發(fā)酵罐包括罐體、底座、與罐體密封連接的封頭和頂置式混合器，為啟動生物培養(yǎng)實驗和研發(fā)微生物培養(yǎng)與細胞培養(yǎng)過程工藝的優(yōu)良品質(zhì)設(shè)備，是工業(yè)上的一種生物反應(yīng)器。發(fā)酵罐是指用來進行微生物發(fā)酵的裝置，通過優(yōu)化微生物的發(fā)酵條件來提高發(fā)酵效率，根據(jù)所培養(yǎng)微生物的好氧和厭氧性，發(fā)酵罐可分為好氧型與厭氧型。

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