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2025-05-27
嫌気性菌発酵槽培養時の空気飽和度は？
嫌気性発酵槽培養時の空気飽和度に関する公式説明書
嫌気性発酵プロセスでは、空気飽和度が重要な環境パラメータであり、微生物の代謝活性と生成物の合成効率に直接影響します。実験室での研究と産業実践の検証を経て、関連する技術パラメータと制御ポイントを以下のように説明します。
I.コアパラメータの基準
嫌気性発酵環境では、溶存酸素濃度を非常に低く維持する必要があります。
- 溶存酸素閾値空気飽和度≤ 0.5%（従来の発酵プロセス）
- 限界制御値。空気飽和度≤ 0.1%（特殊嫌気性菌培養）
2.パラメータ制御の原理
- 微生物の代謝抑制：
- 好気性細菌は0.2%の空気飽和度で代謝を阻害する。
- 溶存酸素が0.5%以上の環境では、嫌気性嫌気性菌（メタン産生菌など）の成長が停滞する。
- 発酵タンクの設計仕様：
- タンクシールレベル≧ 0.5、酸素率≦ 0.01cm 3/m²·d·
- デュアルメカニカルシールシステムを装備し、残留酸素透過率≤ 0.05 mL/min
- ガス交換プロセス：
- 前処理段階では3回以上の窒素置換サイクルが必要
- 排気ガス酸素分析器のリアルタイムモニタリングにより、残留酸素が0.1%以下になることを確認
III.検出と制御技術
- オンライン監視システム：
- 蛍光溶存酸素プローブ、応答時間≤5秒
- 自動校正装置を搭載し、24時間ごとにゼロ点チェックを実施
- 動的な規制戦略：
- 溶存酸素濃度が0.3%を超えると、窒素パルスを開始します。
- 酸素マスフローコントローラ搭載、調整精度± 0.01 L/min
- 異常な処置計画：
- 溶存酸素が0.5%以上増加した場合は、直ちに緊急圧力放出手順を開始します。
- 吸気フィルターの破損、攪拌シャフトのシール漏れなどの危険性の調査
四、工程検証要件
- 細菌適応性試験：
- 接種前の24時間嫌気性培養
- 菌体の酸化還元電位を測定し、≦-300 mVを確認
- ロット安定性検证：
- 連続3バッチ発酵中の溶存酸素変動≤± 0.1%
- 主要代謝物収率の標準偏差≤ 2%
五、設備保守の規範
- シールサイクルマネジメント：
- メカニカルシールは5，000時間ごとに交換
- タンクフランジガスケットの製造後検査
- 試験装置の校正：
- 溶存酸素プローブの毎月のゼロ/レンジ校正
- 酸素分析器は四半期ごとに測定機関に送られます
企業が嫌気性発酵プロセスを実施する場合、溶存酸素、pH値、温度を含む3次元モニタリングシステムを確立し、独立した冗長センサを備えて相互検証する必要があります。インテリジェント専門家制御システムを採用し、ファジーアルゴリズムによって環境パラメータの動的平衡を実現し、微生物活性の最大化を確保すると同時に、溶存酸素濃度を厳密にプロセス要求範囲内に制御し、発酵過程の高効率安定運転を保障することを提案する。
