大肠杆菌发酵罐​

大肠杆菌发酵罐是一种精密控制的生物反应系统，用于在最优环境下规模化培养大肠杆菌，以生产重组蛋白、质粒DNA等目标产物。其核心在于对温度、pH、溶氧、营养

供给等参数进行自动化监测与调节，实现高密度、高效率的工业化生产。

一、设备组成

主要包含罐体系统、环境调控系统和监控系统。罐体通常为不锈钢材质，配有机械搅拌桨、通气装置、温控夹套/盘管和消泡机构。监控系统整合了pH电极、溶氧电极、温

度传感器等在线探头，以及可编程逻辑控制器（PLC）或计算机，用于数据采集与自动控制。

二、工作原理

基于对大肠杆菌生长代谢规律的响应。通过搅拌与通气维持溶氧；通入无菌空气并自动添加氨水或酸液以稳定pH；夹套循环水精确控温；采用补料-分批策略，在培养过程

中流加浓缩营养物（如葡萄糖），既支持菌体高密度生长，又避免有害代谢物（如乙酸）的积累，从而最大化目标产率。

三、设计方法

设计需兼顾生物学需求与工程学原则。关键参数包括保证混合与氧气传递的效率（如基于单位体积功率输入、传氧系数kLa设计搅拌与通气），确保无菌性（如采用在位灭

菌、双机械密封），并实现传感器与执行机构的可靠集成。放大过程需遵循相似性准则，系统计算以维持小试工艺的关键环境参数。

四、操作流程

流程始于培养基配制与发酵罐在位灭菌。冷却后接入种子液，进入分批培养阶段。当基础营养消耗至一定程度，启动预设的补料程序，进入高密度生长期。到达适宜菌浓后，

可能加入诱导剂启动目标产物表达。过程中持续监控并调节参数。发酵结束，进行收获、清洗与灭菌。

五、维护保养

日常维护至关重要，包括每次发酵后的彻底清洁与检查。定期对关键传感器（如pH、溶氧电极）进行校准、维护与更换。检查机械密封的完整性、搅拌系统的振动与润滑，以

及所有阀件与过滤器的性能。制定预防性维护计划，确保设备长期稳定运行，防止因故障导致的批次失败。