現(xiàn)在大家一般都知道微生物發(fā)酵碰到新工藝或者新菌株時(shí)，需經(jīng)過逐級(jí)放大摸索，即用小發(fā)酵罐開始逐級(jí)放大至大生產(chǎn)規(guī)模。但對(duì)于有些一工作就直接面對(duì)并最終習(xí)慣于大規(guī)模生產(chǎn)的同志，需要將大罐規(guī)模再縮小到小發(fā)酵罐，并開始一些工作任務(wù)時(shí)就可能不知道怎么辦了。如有同志問到，知道380m3大罐攪拌最大頻率22HZ，最大通氣比0.45vvm,罐壓最大0.06MPa，如何利用5L小罐開始實(shí)驗(yàn)。這其實(shí)是工藝認(rèn)知與調(diào)整，本質(zhì)上涉及到對(duì)小發(fā)酵罐的認(rèn)識(shí)與定位。
對(duì)于小發(fā)酵罐的認(rèn)識(shí)，一般認(rèn)為從搖瓶到小發(fā)酵罐是最關(guān)鍵的一次質(zhì)變，相比于搖瓶是第一次增加反饋與控制，相比于大規(guī)模發(fā)酵罐其也有許多優(yōu)點(diǎn)。
小發(fā)酵罐雖小，但其反饋與控制系統(tǒng)與之后的大發(fā)酵罐相當(dāng)，包括攪拌調(diào)控系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、補(bǔ)料（泵）系統(tǒng)與供排氣系統(tǒng)等幾個(gè)系統(tǒng)，且各系統(tǒng)反饋與控制的延滯差異小，這是其優(yōu)于大規(guī)模發(fā)酵罐的其一；小發(fā)酵罐罐體本身為透明鋼化玻璃，其附屬的補(bǔ)料系統(tǒng)、供排氣系統(tǒng)中傳遞物料的管道一般采用透明的乳膠管，這些又造就了小發(fā)酵罐"全方位易目測(cè)"的特點(diǎn)，易于理性數(shù)據(jù)與感性現(xiàn)象的對(duì)應(yīng)，這是其優(yōu)于大規(guī)模發(fā)酵罐的其二；另外，小發(fā)酵罐的表面積與體積比較大，單位體積的攪拌功率一般也比較大，攪拌模擬設(shè)計(jì)與現(xiàn)實(shí)偏差小，使得整體上小發(fā)酵罐的傳質(zhì)傳熱效率較高，這是其優(yōu)于大規(guī)模發(fā)酵罐的其三。
當(dāng)然，相比于大規(guī)模發(fā)酵的完整控制體系，小發(fā)酵罐的供氣系統(tǒng)無法控制其進(jìn)罐溫度與濕度，這是其不足一；還有，小發(fā)酵罐基礎(chǔ)料體積及高徑比都較小，即使壓力與流速相同的空氣，其氧吸收率較低，這是其不足二；取樣時(shí)對(duì)罐壓的影響，過程取樣量占總發(fā)酵體積比，都比較高，這是其不足三。
對(duì)于小發(fā)酵罐的定位，一般認(rèn)為不僅是承前啟后的設(shè)備，其還有顯得的不少用途。
一是認(rèn)為小發(fā)酵罐可以用來測(cè)試菌株性能，摸索基本的工藝指導(dǎo)中試放大。小發(fā)酵罐在發(fā)酵過程中的各種正常的現(xiàn)象作為放大的指引，在放大過程中不停地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，得到菌種的產(chǎn)物最高產(chǎn)量與最高效率作為放大的目標(biāo)。一般認(rèn)為像5L小發(fā)酵罐的工藝條件，可以作為噸級(jí)以內(nèi)規(guī)模的罐的起始條件，而不能作為百噸級(jí)罐的起始條件。
二是即使在更高規(guī)模放大摸索時(shí)，可反復(fù)利用小發(fā)酵罐以提升摸索效率降低試錯(cuò)成本。在發(fā)酵放大過程中，利用好小發(fā)酵罐也是提升摸索效率，降低試錯(cuò)成本的唯一辦法。比如增大補(bǔ)料量與增大帶放，以提升產(chǎn)能的前期工藝摸索；比如更換關(guān)鍵碳源、氮源時(shí)的前期工藝摸索；還有如更換攪拌后工藝配合調(diào)整后的前期小試驗(yàn)證。
三是對(duì)現(xiàn)實(shí)問題原因的再確認(rèn)，配合大發(fā)酵罐解決現(xiàn)實(shí)的問題。如染菌原因的確認(rèn)，在懷疑某一操作前可無菌樣取出后與大罐平行培養(yǎng)；如導(dǎo)致工藝異常原因的確認(rèn)，在懷疑某一控制時(shí)，刻意重復(fù)或者避開某個(gè)控制點(diǎn)。
再回到本文開頭，知道大罐工藝，再設(shè)定不同的小罐工藝就很好理解了。
小發(fā)酵罐的罐壓可比大罐低一些，一是沒必要，因?yàn)樾“l(fā)酵罐的裝料系數(shù)可以低一些，泡沫可觀易控；二是罐壓更低一些利于廢氣交換排放，使發(fā)酵環(huán)境更接近能提供的最佳條件。所以大罐0.06MPa時(shí)，小罐微起壓，或者在進(jìn)氣閥處設(shè)定0.02MPa即可。
小發(fā)酵罐的通氣比一定要比大發(fā)酵罐大些，因?yàn)橐话阈“l(fā)酵罐的高徑比低，氧氣利用率低。如上即使大發(fā)酵罐最大通氣比0.45vvm，小發(fā)酵罐可先設(shè)定為1vvm。
不建議以大發(fā)酵罐攪拌的最大線速度相等來線性折算小發(fā)酵罐的轉(zhuǎn)速，因?yàn)閭€(gè)人曾經(jīng)以大規(guī)模罐的藍(lán)圖參數(shù)與相應(yīng)的放大工藝控制來對(duì)比5L發(fā)酵罐的情況，相差很大。小發(fā)酵罐一般設(shè)定起始轉(zhuǎn)速為200rpm，這也剛好與通用的搖床轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)。之后再根據(jù)溶氧還是菌絲情況提升轉(zhuǎn)速。
最后再發(fā)散地綜合考慮一下攪拌情況，直葉槳+直葉槳，直葉槳+六箭葉圓盤渦輪槳或者其他搭配，可根據(jù)大罐的情況做一定的對(duì)應(yīng)，再通過調(diào)整攪拌槳的間距調(diào)整即可。
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