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  • 发酵罐的认识和使用实验报告

    分类:实验报告 时间:2016-11-07 本文已影响

    篇一:发酵罐实验

    2011级发酵工程大实验

    实验报告

    日期:2014年10月2日

    思考题:

    1、发酵设备通常由几个系统组成?

    答:发酵设备通常由灭菌系统,温控系统,发酵系统和空气动力系统组成

    2、发酵罐操作过程中最危险的阶段是什么?应如何应对?

    答:(1)发酵罐、蒸汽发生器、空气压缩机均属压力容器。操作时须小心谨慎。尤以灭菌(空消、实消)最危险。灭菌时须全程看守,不得离人。

    (2)发酵、空消、实消前所有盖板螺丝,探头、补料口螺丝须全部拧紧。将发酵罐、蒸汽发生器进水龙头打开。

    (3)发酵前,先将空压机打开,待空压机压力达到0.6MPa时,开发酵罐电源。如果灭菌,须将蒸汽发生器、空压机全部打开后,再接通发酵罐电源。

    (4)发酵过程中,发酵罐过压时(≥0.15MPa) :

    a.将进气流量设定为0,若仍不能控制,则将空压机关闭。 b.取消DO-转速关联控制,晚上无人值班时须取消DO-转速关联控制。

    (5)发酵过程中,罐压必须为正压,通常为0.02-0.05MPa

    3、发酵过程中,罐压为什么要求正压?

    答:发酵过程中罐压要求正压是为了防止外面带菌空气进入罐内引起污染,并防止轴封掉下小颗粒引起污染。而且一定压强会有利于氧气溶解,增加溶氧。罐压的另一个作用是缓冲,防止动力突然故障造成

    空气倒流,保持罐压可以使动力故障的瞬间不会空气倒流。

    4、空气压缩机在发酵过程中的作用及开启、关闭时间。

    答:空气压缩机在空消、实消、发酵、取样过程中,均须打开。功效主要为:1.保持罐压。2.提供氧气。 3.为气动阀提供动力。4.吹干空气过滤器。 空气压缩机出口处工作压力必须达到0.6MPa才能维持发酵罐的正常工作。在发酵、灭菌前打开,在放罐结束后才能关闭。发酵过程中,发酵罐过压时(≥0.15MPa),若进气流量设定为0,仍不能控制罐压,则须将空压机关闭

    5、蒸汽发生器的作用,使用时应注意什么问题?

    答:在蒸汽发生器的使用中,应该注意:

    (1)蒸汽发生器在空消、实消、取样时使用。 蒸汽发生器为压力容器,须谨慎操作。灭菌(空消、实消)及取样时,必须全程看守,不得离人。

    (2)使用时,打开蒸汽发生器的进水龙头,关

    发酵罐的认识和使用实验报告

    闭排污阀,打开蒸汽排出阀,打开发酵罐蒸汽进入总阀 。

    (3)开蒸汽发生器电源→开机 。会出现缺水报警声,水泵运转补水,达到预定水位时,停止报警,水泵停止补水。

    (4)密切注意蒸汽发生器的水位变化,若出现故障不进水,水位下降至刻度线下时,应立即关机、关电源。

    (5)蒸汽发生器加热时,暂时关闭蒸汽阀门,待压力到达工作压力时,缓开蒸汽阀门,正常使用蒸汽。

    (6)使用完毕,关机、关电源。若长时间不用,则应关闭进水龙头,

    并待蒸汽发生器冷却后,将水箱中的水排空。

    (7)蒸汽发生器通常在灭菌或取样前20-30min开始工作,蒸汽发生器的工作压力为0.4-0.7MPa。

    6、空罐灭菌的作用,如何着手空罐消毒?

    答:(1)空消通常在实消(实际装料灭菌)前或在发酵结束清洗完发酵罐后进行。指对罐体、管道、阀门、过滤器等的灭菌消毒。

    (2)空消前打开蒸汽发生器、空压机,将pH、DO电极拔出,用堵帽螺丝塞住并拧紧。其余盖板螺丝、补料口螺丝须全部拧紧。发酵罐视镜窗口装上防护板。

    (3)空消前须将夹套中的水排空,发酵罐装入约5L水(将温度电极探头淹过即可)。

    (4)开启发酵罐电源,登陆系统,点击“启动”,进入灭菌控制→灭菌参数设定。

    空罐灭菌转速设定0rpm

    搅拌停止温度设定0℃

    灭菌稳定温度设定121℃

    灭菌时间设定10~30min,一般为20min

    灭菌完成罐压设定为0.05MPa

    灭菌完成后温度设定37℃

    灭菌完成后流量设定30.0L/min

    点击“开始”,即可自动根据灭菌参数来灭菌。

    (5)空消时,当罐体温度达到70℃时,开启底阀、放料阀通蒸汽,

    对底阀、放料阀灭菌消毒。

    (6)空罐灭菌全程须有人看管,如有报警,立即处置、报告。灭菌罐压≤0.15MPa。

    (7)空消结束后,按序关闭蒸汽发生器、发酵罐、空压机

    7、实消时,为什么不允许蒸汽通过底阀进入发酵罐?

    答:因为蒸汽的温度高于121℃,从底阀进入发酵罐,蒸汽会使培养基变质

    8、上罐发酵实验的目的是什么?

    答:上罐发酵的目的是为了获得发酵产物,和在发酵过程中pH,DO,生长量,糖残基含量等数据的动态曲线图

    9、发酵罐过压时,应采取哪些措施?

    答:发酵过程中,发酵罐过压时(≥0.15MPa) 可采取以下措施:

    (1)将进气流量设定为0,若仍不能控制,则将空压机关闭。

    (2)取消DO-转速关联控制,晚上无人值班时须取消DO-转速关联控制

    10、简述上罐发酵工作的组织流程。

    答:上罐发酵工作的组织流程主要有:

    (1)罐体清洗:对罐体、搅拌桨、各管路清洗疏通。

    (2)空罐消毒:空消兼保压试验。121℃,20min,罐压≤0.15MPa。

    (3)实际装料灭菌(实消):实消前,将校正好的pH、DO电极装入发酵罐,灭菌后,需对pH、DO电极在线校正。此过程还需对机封轴、取样阀、放料阀、Ⅱ级空气过滤器、尾气过滤器灭菌。 121℃,30min

    篇二:发酵实验报告

    《发酵工程原理》综合实验

    ——小型发酵罐的使用与发酵过程监测与分析

    学院名称:食品学院

    年级专业:09级生物工程

    实验日期2011.11.23-25

    摘 发酵罐是用于培养微生物或细胞的封闭容器或生物反应装置。可用于研究、分析或生产。有多种在材料、大小和形状上各异的产品。最常用的为全搅拌罐式反应器。 发酵罐广泛应用于乳制品、饮料、生物工程、制药、精细化工等行业,罐体设有夹层、保温层、可加热、冷却、保温。罐体与上下填充头(或雏形)均采用旋压R角加工,罐内壁经镜面抛光处理,无卫生死角,而全封闭设计确保物料始终处一无污染的状态下混合、发酵,设备配备空气呼吸孔,CIP清洗喷头,人孔等装置。

    本实验通过控制合适的培养条件,使大肠杆菌迅速持续生长,在发酵过程中定时取

    样测定不同时期发酵液的细菌浊度及残留还原糖的变化了解发酵过程中菌体生长及对培养基的利用情况。

    关键词:大肠杆菌 液体发酵 最大比生长速率 平均细胞得率系数

    目 录

    前 言 ........................................................................................................................................................... 3

    1 材料与设备 ................................................................................................................................................... 4

    1.1 材料 ................................................................................................................................................... 4

    1.1.1 菌种 ....................................................................................................................................... 4

    1.1.2 培养基 ................................................................................................................................... 4

    1.1.3 其他材料 ............................................................................................................................... 4

    1.2 设备 ................................................................................................................................................... 4

    2 实验方法 ....................................................................................................................................................... 4

    2.1 流程 ................................................................................................................................................... 4

    2.2 菌种准备 ........................................................................................................................................... 5

    2.2.1 配制培养基 ........................................................................................................................... 5

    2.2.2 接种与培养 ........................................................................................................................... 5

    2.3 上罐前的准备 ................................................................................................................................... 5

    2.4 实罐灭菌 ........................................................................................................................................... 6

    2.5 发酵操作 ........................................................................................................................................... 6

    2.5.1 取样 ........................................................................................................................................ 6

    2.5.2 接种 ........................................................................................................................................ 7

    2.5.3 电脑监控 ................................................................................................................................ 7

    2.5.4 发酵管理 ............................................................................................................................... 7

    2.6 发酵过程中各项生理指标的测定 ................................................................................................... 7

    2.6.1 OD值测定 .............................................................................................................................. 7

    2.6.2 葡萄糖测定 ........................................................................................................................... 7

    2.7 放罐清洗 ........................................................................................................................................... 8

    3 结果与分析 ................................................................................................................................................... 9

    3.1 菌体浓度与吸光值关系标准曲线 ................................................................................................... 9

    3.2 发酵过程各参数变化规律 ............................................................................................................... 9

    3.2.1干菌体浓度 ............................................................................................................................ 9

    3.2.2 葡萄糖浓度 ......................................................................................................................... 10

    3.2.3 pH值、DO值和其他一些参数 ........................................................................................... 10

    3.3 各参数整理与分析 ......................................................................................................................... 11

    3.4 最大比生长速率 ............................................................................................................................. 13

    3.5 平均细胞得率系数 ......................................................................................................................... 15

    3.6实验操作对实验结果的影响 .......................................................................................................... 15

    3.6.1 菌种活化与一级菌种、二级菌种的制备 ......................................................................... 15

    3.6.2 摇床 ..................................................................................................................................... 15

    3.6.3 上罐前管理 ......................................................................................................................... 15

    3.6.4 实罐灭菌 ............................................................................................................................. 16

    3.6.5 接种时管理 ......................................................................................................................... 16

    3.6.6 发酵时管理 ......................................................................................................................... 16

    3.6.7 OD值测定 ............................................................................................................................ 17

    3.6.8 还原糖测定 ......................................................................................................................... 17

    3.6.9 试验中遇到的问题及猜想 ................................................................................................. 17

    参 考 文 献 ................................................................................................................................................... 18

    前 言

    发酵罐是进行液体发酵的专用设备。实验室使用的小型发酵罐,其体积可从1L至数百升。一般5L以下是用耐压玻璃制作罐体,10L以上用不锈钢板或钢板制作罐体。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。

    大肠杆菌(E.coli)是遗传工程研究过程中常用的受体菌,对大肠杆菌的遗传背景和生理特性研究已相当彻底,已有很多不同抗药性、不同营养依赖型和不同校正突变型

    的菌种供选择应用,可以根据不同的载体而选择不同的菌种。大肠杆菌在营养条件充足时,20~30min即可繁殖一代,而且大规模发酵成本低,具有巨大的生产潜力

    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。包括对菌体进行镜检、测定不同时期发酵液的细菌浊度及残留还原糖(RG)的变化等。

    1 材料与设备

    1.1 材料

    1.1.1 菌种

    大肠杆菌(E.coli)

    1.1.2 培养基

    种子培养基:葡萄糖10g,蛋白胨10g,牛肉膏10g,酵母膏5g,氯化钠5g,水

    1000mL。pH7.0。

    发酵培养基:葡萄糖20g,蛋白胨10g,牛肉膏10g,酵母膏10g,氯化钠5g,氯

    化铵5g,水1000mL。pH7.0。

    全部用自来水配制培养基。

    1.1.3 其他材料

    泡敌、斐林试剂、0.1%标准葡萄糖溶液、40%氢氧化钠等。

    1.2 设备

    BIOTECH-7BGZ发酵罐1套(配套蠕动泵、pH电极、溶氧(DO)电极、空压机及所有连接管)、分光光度计、旋转式摇床、离心机、恒温培养箱等。

    2 实验方法

    2.1 流程

    菌种斜面一级种子

    37℃(250mL摇瓶)37℃

    培养10h二级种子(500mL摇

    罐取分析测定 发酵罐管路准备罐

    灭菌

    图1 发酵过程流程

    2.2 菌种准备

    2.2.1 配制培养基

    配制种子固体培养基100mL,分装试管,0.1Mpa(121℃)灭菌20min,摆成斜面。 配制种子培养液600mL,分别分装50mL于两个250mL三角瓶中(作一级种子瓶),余下550mL平均分装于三个500mL三角瓶中(作二级种子用),同上灭菌备用。

    2.2.2 接种与培养

    2.2.2.1 菌种活化

    上罐前两天,从冰箱中取出菌种转接斜面,37℃培养24h。

    2.2.2.2 接一级种

    上罐前一天,由斜面菌种转接一级种子瓶,37℃振荡(125r/min)培养12h。分别测接种前和培养结束时的OD值,计算出净增OD,并作记录。

    2.2.2.3 接二级种

    将一级种转接二级种子,接种量5%。之后,37℃振荡(125r/min)培养10h。

    2.3 上罐前的准备

    洗净发酵罐及各联接胶管。

    配制发酵培养基5000mL,置发酵罐内,加入几滴泡敌。

    校正pH电极和溶氧(DO)电极。

    安装好发酵罐,把电极插口、取样管、补料口、消泡剂料瓶等固定、密封好后,开夹套出、进水阀V2、W1,使夹套充满水。

    篇三:发酵实验报告

    微生物工程实验报

    学 院: 生命科学学院

    专 业: 生物技术

    年 级:

    学 号:

    学生姓名:

    组 别:第一组 指导老师:郭旭辉老师

    时 间:2012年6月15日

    目录

    目 录 ……………………………………………1 摘 要………………………..……………………2

    关键词 ………………..…………………………..2 前 言……………………..………………………3

    实验材料与方法……………………………………..5

    实验结果与分析……………………………………..8

    展望……..………………………………………..11

    附录………..……………………………………..12 原始数据………………………………………….13 参考文献………………………………………….14

    摘要:发酵工程属于生物技术的范畴,生物技术又称生物工艺学现代生物技术作为一门新兴的高科技术产业,在发酵技术中一般包括微生物细胞或动植物细胞的悬浮培养,或利用固定化酶,固定化细胞所做的反应器加工底物,以及培养加工后产物大规模的分离提取等工艺。主要是在生物反应过程中提供各种所需的最适环境条件。试验采用L1523小型发酵罐对枯草芽孢杆菌进行发酵生产,发酵液为液体牛肉膏蛋白胨培养基。运用吸光光度法来表示生物量,绘制此过程枯草芽孢杆菌的生长曲线,通过革兰氏染色确定芽孢产生情况,确定放罐时间等。

    Abstract: Fermentation engineering are the areas of biotechnology, biotechnology, also known as biotechnology, modern biotechnology as a new High-Tech Industry.In fermentation technology in general, including microbial cells or animal and plant cell suspension culture, or the use of immobilized enzyme, the immobilized cell reactor made processing of the substrate, as well as a product of the culture after processing large-scale separation and extraction process. Mainly provide all the necessary optimum environmental conditions in the bioreactor process. Using L1523 small fermentation tank fermentation of Bacillus subtilis fermentation broth for the liquid beef extract peptone medium. Then using photometric method to represent the biomass this process is the growth curve of Bacillus subtilis, Gram stain to determine Bacillus produce a situation to determine the time of the release tank.

    关键词:发酵工程、生物技术、分离、提取

    Keyword:Fermentation engineering、biotechnology、separation、extraction

    前 沿:

    发酵工程(Fermentation Engineering)属于生物技术的范畴,生物技术又称生物工艺学现代生物技术作为一门新兴的高科技术产业,它的生命力在于他对社会经济和发展的各个方面都带来了极大冲击和影响。

    发酵工程是指在最适发酵条件下,发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的技术。发酵工程由于涉及到生物催化剂,因而与化学反应有关。由于生物技术的最终目标是建立工业生产过程为社会服务,因而该生产过程可称为生物反应过程(亦称为生化反应过程)。

    在发酵技术中一般包括微生物细胞或动植物细胞的悬浮培养,或利用固定化酶,固定化细胞所做的反应器加工底物(即有生化催化剂参加),以及培养加工后产物大规模的分离提取等工艺。主要是在生物反应过程中提供各种所需的最适环境条件。如酸碱度、湿度、底物浓度、通气量以及保证无菌状态等研究内容。

    生物技术产品具有多样性,各个学校的教学资源和课时不同,所进行的实验种类不同。本实验内容根据本校的具体条件进行安排。安排的思路是以最简洁有效的方式针对发酵过程的重要要素进行实验,便于学生对教学内容有个较好的认识,理顺学习思路,为进行社会科学实践打下良好基础。

    小型发酵罐是实验室进行小规模试验研究的必备装置,瑞士比欧生物工程公司生产的L1523型小型发酵罐主要由罐体、通气系统、搅拌系统、加热及控温系统、监测及控制系统等几个部分组成。

    罐体:罐体是发酵生产微生物菌体或代谢产物的场所,一般由不锈钢、陶瓷或特种玻璃制成,其体积根据需要可从0.1升到100升不等。L1523型发酵罐的体积为19升,发酵罐的外形由罐盖、罐体和罐底组成。罐盖:由耐腐蚀的不锈钢构成,其上有十二个圆孔,分别用于安装pH探头、温度探头、溶解氧探头、气压表、调节pH的补酸、补碱管、排气管过滤器、通气管、放样管和安全阀,靠近外侧的两个孔一般用塞子塞住,主要用于接种、加消泡剂等。罐体:由耐高温、高压的特种玻璃制成,其内

    有各种探头、通气管、放样管、搅拌器和挡板等。罐底:由具夹层的不锈钢制成,夹层内与加热器和冷却水联通,通过此夹层与发酵罐进行热交换,以控制罐内温度。搅拌器也是通过罐底进入罐体的,称为下搅拌,此外在罐底还有空气分布器,能使压缩空气均匀分布于发酵罐中。

    通气系统:L1523型发酵罐适用于好气性微生物的发酵生产,其空气来源于空气压缩机。由空压机压缩的高压空气经除油、除水和减压装置减压后,通过预先灭菌的空气过滤器过滤除菌,然后再经空气分布器、搅拌器和挡板等的共同作用,使无菌空气均匀地分布到整个发酵罐。

    搅拌系统:发酵罐的搅拌装置可分为上搅拌和下搅拌两种类型,L1523型发酵罐属于下搅拌,其搅拌器由搅拌电机驱动,转速高达1000rpm。

    加热与控温系统:L1523发酵罐为原位灭菌发酵罐,利用自带的小型加热器(锅炉),可进行培养基的灭菌和保温,再借助于冷却水(自来水)可使发酵罐内的灭菌温度和发酵温度精确地保持恒定(误差为±0.1℃)。

    监测及控制系统:小型发酵罐一般都配备有监测控制系统,可以监测和控制搅拌器的转速、灭菌和发酵的温度、pH值、溶解氧量等。L1523型发酵罐可通过计算机实现自动控制,中间可借助蠕动泵和补料系统自动补料和调节pH值等。

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