发酵罐溶氧速率测定实验
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发酵罐接种和取样的实验操作流程-回复【发酵罐接种和取样的实验操作流程】在微生物发酵工程中,接种与取样是两个至关重要的环节,它们直接影响到发酵过程的效率、产物质量以及对发酵过程的控制。
以下将详细阐述发酵罐接种和取样的实验操作流程,确保实验的精确性和安全性。
一、发酵罐接种操作流程1. 前期准备:- 菌种活化:首先,需从冷冻保藏库中取出待接种的菌株,在适宜的培养基上进行复苏及活化,确认菌种活性良好。
- 设备消毒:彻底清洗并灭菌发酵罐及相关管道、接种枪等器材,确保无菌环境,防止杂菌污染。
2. 菌液制备:- 扩大培养:将活化的菌种接种于小规模液体培养基中进行扩大培养,至对数生长期或稳定期,保证菌体数量足够且活力旺盛。
- 浓度调整:通过离心浓缩或稀释等方式,将菌液浓度调整至适合接种的浓度,一般根据发酵工艺要求设定。
3. 接种操作:- 连接系统:确保发酵罐与无菌空气过滤系统、冷却水循环系统等正常连接,并开启搅拌装置预热发酵罐内环境至合适温度。
- 无菌接种:在严格的无菌条件下,使用无菌接种枪或设备将菌液注入已灭菌的发酵罐中,操作过程中尽量避免接触非无菌部位。
- 启动发酵:接种完毕后,立即开始调控发酵参数(如温度、pH值、溶解氧、搅拌速度等),正式进入发酵阶段。
二、发酵罐取样操作流程1. 取样前准备:- 工具消毒:取样瓶、移液器、试管等所有接触样品的器具均需经过高温高压灭菌处理,确保无菌状态。
- 确定取样时间点:按照实验方案或发酵进程设计,选择合适的取样时间点,以便观察和分析发酵过程中的生理变化和代谢产物积累情况。
2. 取样操作:- 停止搅拌:为防止取样瞬间造成菌体分布不均,通常在取样前短暂停止搅拌,但具体是否停止应视发酵工艺特点而定。
- 无菌取样:迅速打开取样口,用预先准备好的无菌取样瓶或管插入发酵液中抽取一定体积的样品,整个过程应在无菌罩下进行。
- 样品转移:立即将取样瓶内的样品分装至其他无菌容器中,用于后续的生化指标检测、细胞计数或其他分析实验。
发酵工程实验报告年级专业姓名学号实验题目微生物工程实验(一组)一、实验目的1.熟练掌握无菌操作技术,了解生物发酵过程中种子的扩培过程;2.掌握小型发酵罐管路消毒、空消、实消、菌种培养等技术;3.学习掌握小型发酵罐接种、取样操作系统;4.学习使用糖度仪,掌握血球计数板法;5.掌握两种生长曲线的测定方法:干重法和血球计数板法,绘制生物基质的相关曲线。
二、实验原理发酵罐,是进行液体发酵的专用设备。
发酵罐配备控制系统,它主要是对发酵过程中的各种参数如温度、pH、溶解氧、搅拌速度、空气流量、补料、泡沫水平等进行设定、显示、记录以及对这些参数进行反馈调节控制。
为了解发酵过程中菌体的生长及对培养基的利用情况,需在发酵过程中定时地取样测定,包括对菌体进行计数、测定不同时期的干重以及糖度的变化。
干重,是指细胞除去全部自由水后的重量,为80℃下烘干一定时间后的恒重,即失水后的质量。
可用离心或过滤法测定。
一般干重为湿重的10-20%。
在离心法中,将一定体积待测培养液倒入离心管中,设定一定的离心时间和转速,进行离心,并用清水离心洗涤1-5次,进行干燥。
干燥可用烘箱在105℃或100℃下烘干,或采用红外线烘干,也可在80℃或40℃下真空干燥,干燥后称重。
血球计数板法,血球计数板是一种有特别结构刻度和厚度的厚玻璃片,玻片上有四条沟和两条嵴,中央有一短横沟和两个平台,两嵴的表比两平台的表面高0.1mm,每个平台上刻有不同规格的格网,中央0.1mm面积上刻有400个小方格。
通过显微镜观察,统计一定大格内微生物的数量,即可算出1毫升菌液中所含的菌体数。
微生物生长曲线,是以微生物数量(活细菌个数或细菌重量)为纵坐标,培养时间为横坐标画得的曲线。
一般说,微生物(细菌)重量的变化比个数的变化更能在本质上反应出生长的过程。
曲线可分为三个阶段即生长率上升阶段(对数生长阶段)、生长率下降阶段及内源呼吸阶段。
三、实验材料及器材1.菌种酵母菌(saccharomyces)2.药品蛋白胨、葡萄糖NH4Cl、酵母浸粉、蒸馏水、种子液、无菌蒸馏水、泡敌3.培养基种子培养基发酵培养基4.仪器设备摇床1台;超净工作台6台;电炉2个;在位机械搅拌式发酵罐4台;三角烧瓶;小试管;酒精棉球若干;工业用酒精一瓶;离心机1台;振荡器6台;烘箱1台;显微镜3台玻璃棒12个;50ml量筒6个;500ml量筒6个;100ml烧杯6个;500ml烧杯6个;250ml三角烧瓶2个;500ml三角烧瓶 6个;接种环6个;酒精灯6个;棉线、纱布、报纸若干;天平6个;蒸馏水瓶6个;擦镜纸若干;滤纸若干;离心管若干;血球计数板 6个;试管架12;棉线手套4双等四、实验步骤(一)菌种的扩培1.菌种的活化(已准备)(1)将酵母菌接种于种子培养液中,摇瓶培养,180rpm,28℃,48h 。
微生物工程工艺原理实验大型综合实验实验题目:小型发酵罐的使用、微生物发酵过程及其条件控制一、实验目的1 了解小型发酵罐的基本结构。
2 掌握发酵罐的使用及其大规模培养微生物的方法。
3 掌握工业种子培养基、发酵培养制备过程4 巩固2种培养基的作用与要求。
5 巩固微生物发酵生产目的产物的工艺流程与基本操作。
二、实验原理种子培养基是用于使孢子萌发,菌体生长繁殖的培养基。
培养基营养要求速效C源,如葡萄糖;速效N源,铵盐、尿素、玉米浆、酵母膏、蛋白胨等,培养基应即应使孢子萌发与菌丝迅速生长,具有强的生活力,也应注意培养基的原料廉价。
最后一级培养基的成分应接近于发酵培养基,培养的种子在接种至生产罐后可缩短新条件下的适应期。
生物反应器是生物技术开发中的关键性设备,一个微生物技术产品从实验室到工业生产的开发过程中,需要逐级放大培养(依次进行小试,中试,生产),使得大型发酵罐的性能与小型发酵罐接近,以使大型发酵罐的生产效率与小型发酵罐的相似。
因为在不同大小的发酵罐中进行的生物反应过程虽然是相同的,但在质量、热量和动量的传递上却会有明显的差别,从而导致生物速率的差别。
再用压缩空气控干。
反应器的系统组成分为蒸汽系统、温度系统、空气系统。
发酵培养基是生产上应用培养微生物、直接生产目的产物的培养基,要求培养基的原料应价格低廉、易得、性能稳定。
便于采购运输,适合大规模储藏,能保证生产的需求。
培养基能够满足产物最经济的合成。
对微生物的生长繁殖和代谢无抑制作用的物质。
微生物的代谢产物无有害物质。
所选用的培养基应能满足总体工艺的要求。
如不应该影响通气、提取、纯化及废物处理等;发酵后所形成的副产物尽可能的少。
生产上杂菌污染使生物反应的基质或产物,因杂菌的消耗而损失,造成生产能力的下降;杂菌会产生代谢产物,这就使产物的提取更加困难,造成得率降低,产品质量下降。
有些杂菌会分解产物,使生产失败。
杂菌大量繁殖后,会改变反应液的pH值,使反应异常;如果发生噬菌体污染,生产菌细胞将被裂解,使生产失败。
生物工程设备中溶氧系数的测定方法在生物工程的世界里,有一个东西可以说是“生命之水”,那就是氧气。
没错,就是我们日常生活中习以为常的空气中的氧气。
在各种生物反应中,氧气可是个不可或缺的角色,尤其是在那些需要氧气的微生物和细胞培养中。
今天,我们就来聊聊在生物工程设备中,如何测定这个“生命之水”的溶氧系数。
相信我,这可是门大学问啊!1. 什么是溶氧系数?溶氧系数,简单来说,就是水中溶解氧的含量。
这就像你喝的水,水里如果没氧气,那就有点“死水一潭”的感觉了。
溶氧系数的高低直接影响着生物的生存和生长,就像我们人类需要呼吸新鲜空气,水里的小生物也需要氧气。
溶氧系数一般用毫克每升(mg/L)来表示,通常来说,110 mg/L的氧气含量适合大多数的细菌和细胞培养,而对于一些要求更高的生物,可能需要更多的氧气。
1.1 溶氧系数的重要性哎呀,说到重要性,那真是无处不在。
试想一下,如果在一个发酵罐里,溶氧系数过低,细菌们就会“憋屈”,生长缓慢,甚至出现死亡,整场“派对”就会变得无趣极了。
而如果溶氧系数太高,又可能导致一些有害物质的产生,让反应变得不稳定。
所以,掌握好这个溶氧系数,就像掌握了“命门”,至关重要呀!1.2 溶氧测定的基本方法那么,如何测定这个溶氧系数呢?这就要提到几种常用的方法了。
首先最传统的就是“溶氧电极法”,也叫做极谱法。
这种方法通过电极在水中测量氧气的浓度,过程简单直接,精度也不错。
其次还有“化学滴定法”,不过这个方法需要一些化学试剂,对实验者的操作要求比较高,有点“难度系数”。
2. 溶氧测定的步骤2.1 准备工作首先,你得准备好实验设备,像是溶氧电极、培养液、以及一些必要的试剂。
别忘了,安全第一,做好实验室的安全措施,保护好自己!然后,你得把溶氧电极插入到培养液中,等待一会儿,让电极和液体的反应达成平衡。
这就像是给电极一点时间,去“感受”水中的氧气。
2.2 测量过程接下来就是正式的测量啦!当电极与培养液达到平衡后,仪器就会显示出一个溶氧值。
发酵罐溶氧电极校准方法1. 引言嘿,朋友们!今天咱们聊聊发酵罐里的“溶氧电极校准”,听起来是不是有点高大上?但别担心,咱们用简单易懂的方式来捋一捋这个事儿。
你可能会想,这溶氧电极跟我有什么关系?实际上,如果你有发酵的项目,比如酿酒、做酸奶,甚至是一些生物制药,这个东西可就跟你息息相关了。
首先,溶氧电极就像发酵罐里的“呼吸器”,它负责监测发酵液里的氧气含量。
要知道,氧气对微生物的生长可重要了,缺氧的环境就像是在煮水时没放盐,味儿就差很多。
所以,保持电极的准确度就显得尤为关键。
那么,校准这个动作就必不可少啦!2. 校准的重要性2.1 为什么要校准?好啦,咱们先来聊聊为什么要校准这个电极。
想象一下,你正在进行一次精心的酿酒过程,结果电极的读数总是跟你的预期差得远,那可真是让人心塞。
校准就好比给电极“打个鸡血”,让它在关键时刻表现得像个超人,确保你能在发酵的过程中把控每一个细节。
2.2 校准的频率那么,校准到底多久做一次呢?就像我们定期体检一样,电极也需要“复查”。
一般来说,建议每个月校准一次,尤其是在温度、压力变化大的情况下,你更要关注哦。
记住,养成习惯是最重要的,别等到出问题了才想着补救。
3. 校准的方法3.1 准备工作行,咱们终于要进入正题了。
首先,准备工作少不了,得确保你有一个新鲜的氧气饱和液体,通常可以用蒸馏水加点饱和氧气,别问我这怎么做,网上教程一大堆,手到擒来!还有,别忘了清洁你的电极,像给爱车洗澡一样,保持清爽,才能让它在关键时刻“出彩”。
3.2 校准步骤接下来,就让咱们开始校准的流程吧!首先,把电极放进准备好的饱和氧气液体里,等一会儿,让它适应环境。
接着,拿出你的校准仪器,按照说明书上的步骤,慢慢调节,直到显示的数值跟你知道的氧气饱和值一致。
简单吧?这就像把鸡蛋煮熟一样,时间到了就完美。
再提醒一下,电极在校准过程中,要时不时摇一摇,别让它“沉睡”。
校准完成后,别忘了记录数据,这可是你日后查阅的宝贵资料哦!有时候,发酵过程就像打麻将,牌局瞬息万变,记录好能帮你下次赢得胜利!4. 结语好啦,朋友们,校准溶氧电极的步骤就到这里了。
发酵罐溶氧速率测定实验
一、实验目的
了解机械搅拌通风式发酵罐的搅拌功率、搅拌转速及通风量三者之间的关系
及其对溶氧速率的影响。学习测量液体中溶解氧的方法。
二、实验任务
1、测定不同风量、不同转速下的溶氧速率及功率消耗
2、研究风量、转速及功率消耗对溶氧速率的影响
三、实验装置
本实验装置的主要组成部分是一台小型机械搅拌通风式反应器(发酵罐),
总容积5 L,装有两档六弯叶涡轮搅拌器。搅拌器可无级变速,这是通过调压变
压器改变输入搅拌电机的电压实现的,其实际转速由转速数字显示仪配合光电转
速传感器测量和显示,所消耗功率由电流表和电压表显示。
四、实验原理及方法
好气性微生物在深层液体中培养是利用溶解状态的氧,所以反应器的溶氧速
率是标志该反应器性能的一个重要参数。通常,在恒定搅拌转速时,风量增大,
溶氧速率应增大,风量一定时,搅拌转速的改变能改变气泡的分散度,亦即改变
气-液两相接触界面和接触时间,液体中含气量的变化会引起液体密度的变化,
从而使搅拌功率发生变化。
本实验是测取常压状态下,不同风量、不同转速时的溶氧速率及其功率消耗,
具体步骤如下:
1、向反应器内注入3.5L自来水,在慢速搅拌下加入1.07g硫酸铜作催化剂,加
入0.4g无水亚硫酸钠以除去水中的氧。
2、当溶氧值降至0%时,通入空气,保持低通风量一段时间,以确保无水亚硫
酸钠反应完全。在溶氧值升至12%左右,调准所要求的风量及搅拌转速、记录此
时的搅拌功率。
3、液体中溶氧值开始升高后,用秒表记录溶氧值升至20%、30%、40%、50%、
60%所需要的时间。
4、当溶氧值大于60%后,停止通风,搅拌器维持低速搅拌,重新加入0.4g 无
水亚硫酸钠去氧,然后重复2、3步骤,测取另一组数据。
五、实验结果(由溶氧浓度12%开始计时)
1、搅拌转速为100r/min时,其电流恒为0.13A,电压为15V,其他各项数据为:
表一:
通 风 量 溶 氧 L / h-1 浓 度 % 60 150 210
300
氧 饱 和 时 间 s 20 87 70 43 45
30 197 141 101 95
40 325 222 172 150
50 473 319 250 216
60 666 443 6 5
2、搅拌转速为150r/min时,其电流恒为0.13A,电压为20V,其他各项数据为:
表二:
通 风 量 溶 氧 L / h-1 浓 度 % 60 150 210
300
氧 饱 和 时 间 s 20 110 58 54 39
30 246 142 122 93
40 388 232 200 152
50 539 332 280 214
60 12 450 390 5
3、搅拌转速为200r/min时,其电流恒为0.13A,电压为25V,其他各项数据为:
表三:
通 风 量 溶 氧 L / h-1 浓 度 % 60 150 210
300
氧 饱 和 时 间 s 20 69 46 41 29
30 149 104 92 68
40 234 168 150 108
50 326 234 208 156
60 438 5 270 214
六、数据整理及分析
由于机器原因,在溶氧率的测定时,数字会产生跳动,以致在第2,第3组数据
的20%和60%的测定时刻产生误差,甚至漏测,所以选择了30%——50%的数据,
较为准确。
氧饱和时间 = 时刻(50%) — 时刻(30%)
已知发酵罐的电流不变,以调节电压改变转速,所以由以上数据得出下表四:
表四
100 150 200
60 功率 电压/V 14 19 24
电流/A 0.13 0.13 0.13
氧饱和时间/s 276 293 177
150 功率 电压/V 14 19 24
电流/A 0.13 0.13 0.13
氧饱和时间/s 178 190 130
210 功率 电压/V 14 19 24
电流/A 0.13 0.13 0.13
氧饱和时间/s 149 158 116
300 功率 电压/V 14 19 24
电流/A 0.13 0.13 0.13
氧饱和时间/s 121 121 88
本实验的测取是在常压状态下,而在标准大气压下20℃时氧在纯水中的饱
和溶解度是9.02 mg/L,因此根据氧溶解度从30%上升到50%时候的氧的溶解
量可计算出功率转速风量各因素与溶氧的关系(表五)。
搅
拌
速
率
r*min-1
功
率
及
溶
氧
风
量
L*h-1
表五:功率转速风量与溶氧的关系
100 150 200
60 功率/W 1.82 2.47 3.12
溶氧速率/mg*L-1*h-1 23.53 22.164 36.69
150 功率/W 1.82 2.47 3.12
溶氧速率/mg*L-1*h-1 36.486 34.18 49.956
210 功率/W 1.82 2.47 3.12
溶氧速率/mg*L-1*h-1 43.586 41.104 55.986
300 功率/W 1.82 2.47 3.12
溶氧速率/mg*L-1*h-1 53.672 53.672 73.8
七 结果讨论
1 作出功率、转速、风量与溶氧速度的关系曲线图,并分析讨论各参数对溶氧速
率的影响,在本实验条件下,哪个因素对溶氧速率的影响较为显著。
答:
以下三图为功率、转速、风量与溶氧速度的关系曲线图:
从上图可以得出:总体上,溶氧速率与转速成正比,随着转速的增加溶氧速
率增大。
搅
拌
速
率
r*min-1
功
率
及
溶
氧
风
量
L*h-1
从上图可以得出:溶氧速率与功率成正比,虽然溶氧速率中间有所降低,但
总体上随着功率的增加溶氧速率增大。
从上图可以得出:在同一转速下,溶氧速率与通风量成正比,随着通风量的增加
溶氧速率增大,且增大的幅度较为明显。
因此,通过对以上三图的比较可以得出:在本实验条件下,通风量对溶氧速
率的影响较为显著。
2 若试验介质不用水,而是实际生产中的发酵液。在相同的操作条件下,你认为
溶氧速率如何变化?为什么?
答:实际生产中溶氧速率将降低。
因为在发酵液中,微生物的大量繁殖以及利用培养基生成的产物,会引起培
养液的物理性质的改变,特别是黏度等,从而影响气泡的大小、气泡的稳定性和
氧的传递效率。也因为发酵液的黏度明显比水要大得多,相同的功率得到的转速
没有水中的大,也降低了溶氧速率。