氨基酸发酵设备

氨基酸发酵设备是用于大规模生产各类氨基酸（如谷氨酸、赖氨酸）的专用生物反应系统，通过微生物发酵（如棒状杆菌、大肠杆菌）将碳源转化为目标氨基酸。

系统具备高精度环境控制能力，可实现50-300m³规模的高效生产，转化率达50-60%。

一、设备组成

1. 主体结构：316L不锈钢罐体（径高比1:2.5）、三层六叶涡轮搅拌系统（100-600rpm）

2. 控制系统：

- 多参数联锁：DO（30-50%）、pH（6.8-7.2）、温度（32±0.2℃）

- 在线葡萄糖分析仪（检测范围0-20g/L）

3. 特殊系统：氨水补给单元（pH调节兼氮源）、消泡剂自动添加系统

4. 辅助设备：连消系统（培养基连续灭菌）、空气除菌过滤器（0.01μm）

二、工作原理

1. 菌体增殖期：控制比生长速率0.15-0.2h⁻¹、维持残糖2-5g/L

2. 氨基酸合成期：限制溶氧（10-20%）诱导代谢转向、流加葡萄糖（速率20-50g/L/h）

3. 产物分泌期：添加前体（如丙酮酸）、启动细胞通透处理

三、设计方法

1. 氧传递优化：组合式搅拌（底层Rushton+上层斜叶）、双风道通气设计（kLa＞180h⁻¹）

2. 染菌防控：双板式无菌密封、正压保护系统（0.05MPa）

3. 节能设计：热交换器回收发酵热、变频搅拌电机

四、操作流程

1. 培养基制备：碳氮比调配（葡萄糖:尿素=100:15）→连消灭菌（130℃/5min）

2. 接种发酵：10%接种量（OD600=5-8）→阶梯式升转速（150→400rpm）

3. 过程控制：动态补料（根据CER调控）→阶段调控温度（32℃→34℃）

4. 放罐处理：发酵终点（30-40h）→快速降温至15℃

五、维护保养

1. 日常维护：批间CIP清洗（碱洗→酸洗）、检查空气过滤器压差

2. 定期维护：每月校准DO电极、季度更换机械密封件

3. 关键维护：年度搅拌轴对中校正、500批次更换罐体垫圈