Labor-Fermentationsbehälter aus EdelstahlAls Kernausrüstung für die Kultur von Mikroorganismen, die Synthese von Stoffwechselprodukten und die Forschung der Bioreaktionen wird es mit den Vorteilen der Korrosionsbeständigkeit, der einfachen Reinigung und der Temperaturpräzision in den Bereichen Mikrobiologie, Biotechnik und Lebensmittelwissenschaften weit verbreitet. Seine Betriebsnormen bestimmen direkt die Stabilität des Fermentierungssystems und die Wiederholbarkeit des Experiments, während der Sterilisierungsprozess eine entscheidende Voraussetzung für die Vermeidung von Bakterien und die Gewährleistung des Erfolgs des Experiments ist. Dieser Artikel wird den Standard-Betriebsprozess und die Kernsterilisationsmethoden von Labor-Edelstahlfermentationsbehältern ausführlich durchkämmen, um dem Experimentalisten eine praktische Anleitung zur Landung zu bieten.
I. Labor-Fermentationstank-Betriebsprozess aus Edelstahl
Der Betrieb des Labor-Edelstahl-Fermentationstanks muss der geschlossenen Loop-Logik "Vorbereitung - Inbetriebnahme - Fermentierung - Abschluss" folgen, der Kern ist die präzise Kontrolle der Temperatur, pH、 Schlüsselparameter wie gelöster Sauerstoff, Rühren, um die Bedürfnisse des mikrobiellen Wachstums und des Stoffwechsels zu erfüllen.
(1) Vorbereitung vor dem Betrieb: Grundlage für das Gefängnisexperiment
Ausrüstungsprüfung: Überprüfen Sie den Zustand der Kernkomponenten des Fermentationstanks einzeln - Tanks und Dichtungen ohne Beschädigung und Leckage; Rühren Paddel drehen flexibel ohne Karton; Temperatursensoren, pH-Elektroden, gelöste Sauerstoffelektroden und andere Sonden reinigen ohne Kratzer; Zuluftleitungen, Zusatzleitungen, Abgasleitungen und andere ohne Verstopfungen; Sicherheitselemente wie Sicherheitsventile und Druckmesser sind innerhalb der Gültigkeitsdauer der Prüfung. Überprüfen Sie gleichzeitig, ob die Zusatzgeräte (z. B. Luftkompressoren, Wasserkühler, Peristaltische Pumpen, Sterilisierungstöpfe) ordnungsgemäß funktionieren.
Materialvorbereitung: Präzise Zubereitung des Mediums nach der Fermentationsformel, um sicherzustellen, dass die Komponenten (Kohlenstoffquelle, Stickstoffquelle, anorganische Salze, Spurenelemente usw.) genau gewichtet und ausreichend gelöst sind, um Klumpen zu vermeiden. Für oxidierende oder wärmeempfindliche Komponenten müssen sie separat zusammengestellt und anschließend mittels steriler Filtration (0,22 μm Filterfilm) hinzugefügt werden. Bereiten Sie die Sortensuspension vor, um sicherzustellen, dass die Sortenaktivität und die Konzentration der Impfung entsprechen.
Rohrverbindung und Dichtung: Verbinden Sie die Leitungen nach dem Fermentierungsprozess - das Eingangsrohr verbindet das sterile Luftsystem, das Abgasrohr tritt in die Kondensationseinrichtung und das Abgasbehandlungssystem ein, das Zusatzrohr verbindet die sterile Zusatzflasche und das Probenahmeverntil ist mit einem sterilen Probenahmeverntil ausgestattet. Nach dem Anschluss werden die Schnittmuttern festgedreht, um sicherzustellen, dass die Dichtung dicht ist (durch nachfolgende Drucktests verifiziert werden kann) und das Eindringen von Gasen oder Bakterien während der Fermentation vermieden wird.
(2) Inbetriebnahme der Ausrüstung: Präzise Einstellung der Parameter
Leerlast Inbetriebnahme: Schalten Sie die gesamte Stromversorgung des Fermentationstanks an, starten Sie das Steuersystem, testen Sie das Rührsystem (die Drehzahl auf 50-100 Umdrehungen pro Minute einstellen, um die Laufständigkeit des Rührpodels zu beobachten), das Temperaturregelsystem (37 ° C einstellen, überprüfen Sie, ob das Heiz- oder Kältemodul normal gestartet und gestoppt ist), das pH-Steuersystem (Kalibrieren Sie die pH-Elektrode mit einem Standardpuffer, um sicherzustellen, dass der Lesefehler ≤ ± 0,05 ist), das gelöste Sauerstoff-Steuersystem (Kalibrieren Sie die gelöste Sauerstoff-Elektrode, um zu beobachten, ob die Leseänderungen empfindlich sind
Medium-Füllung und Parameter-Voreinstellung: Injektieren Sie das vorbereitete Medium durch einen sterilen Trichter in den Fermentationsbehälter, und das Füllvolumen wird auf 50% -70% des effektiven Volumens des Behälters gesteuert (Vermeiden Sie das Überlaufen von Schaum oder einen Mangel an gelöstem Sauerstoff während der Fermentation). Nach dem Schließen der Zufuhröffnung werden die Kernparameter im Steuersystem vorgegeben: Temperatur (z. B. Bakterien 37 ° C, Pilze 28 ° C), Rührergeschwindigkeit (50-300 Umdrehungen pro Minute je nach Bakterienbedürfnissen eingestellt), Luftmenge (in der Regel 0,5-2 vvm, d. h. 0,5-2 Volumen sterile Luft pro Stunde pro Volumenmedium), pH-Werte (z. B. Bakterien 7,0-7,2, Hefe 4,5-5,5) und Ergänzungsstrategie (Ergänzungszeit, Ergänzungsgeschwindigkeit).
Fermentationsbetrieb: Dynamische Überwachung und Regelung
Impfvorgang: Verwenden Sie sterile Bedienungstechnik zur Impfung - die Impfmünde wird mit Alkohol gewischt und desinfiziert, nach dem Öffnen der Impfmünde wird die Bakteriensuspension schnell in den Behälter eingespritzt und die Impfmündungsmutter sofort nach der Injektion gedreht. Der Impfprozess muss schnell und reguliert sein, um die Einführung von Bakterien durch die Luft zu lange zu vermeiden.
Überwachung und Einstellung der Parameter: Die Temperatur wird alle 1 Stunde während der Fermentation erfasst. pH、 Lössener Sauerstoff, Rührgeschwindigkeit und andere Parameter können nach der Stabilisierung auf 2-4 Stunden aufgezeichnet werden. Dynamische Regelung je nach Parameterwechseln: Wenn die Temperatur von den Einstellwerten abweicht, wird durch das Heiz- oder Kältemodul angepasst; steriles Ammoniak oder NaOH-Lösung bei pH-Abfall und sterile Salzsäure oder organische Säure bei pH-Anstieg; Wenn der gelöste Sauerstoff zu niedrig ist, kann die Rührgeschwindigkeit erhöht werden, das Luftvolumen erhöht oder reinen Sauerstoff eingeführt werden; Wenn eine große Schaumsmenge auftritt, fügen Sie sterile Schaumstoffe manuell hinzu oder starten Sie das automatische Schaumstoffdämpfungssystem.
Probenahme und Prüfung: Regelmäßige Probenahme nach den Anforderungen des Experiments, alkoholische Desinfektion des Probenentnahmeventils vor der Probenahme und eine kleine Menge an Fermentationsflüssigkeit entlassen, um die Probe zu sammeln. Die Probe muss die Bakterienkonzentration (z. B. OD600-Bestimmung), den Stoffwechselgehalt (z. B. effiziente Flüssigchromatographie), die Restkomponente des Kulturmediums usw. rechtzeitig erkennen, um die Grundlage für die Beurteilung des Fermentationsprozesses und die Parameteranpassung zu bieten.
(4) Fermentationsende: Regelung von Ausfallzeiten und Reinigung
Ausfallbetrieb: Wenn die Fermentation den vorgegebenen Endpunkt erreicht hat (z. B. Bakterienkonzentrationsspitze, maximale Ausbeute von Metaboliten), schalten Sie zunächst das Heiz-/Kältemodul, das Rührsystem und das Belüftungssystem ab und schalten Sie die Gesamtstromversorgung ab. Nach dem langsamen Öffnen des Abgasventils, um den Druck im Tank auf den Normaldruck zu senken, öffnen Sie die Ausgangsöffnung, um die Fermentationsflüssigkeit zu sammeln.
Vorgereinigung: rechtzeitig entleeren Sie die übrigen Fermentationsflüssigkeiten im Behälter, spülen Sie das Innere des Behälters mit Leitungswasser, rühren Sie die Paddeln und die Sondenoberfläche, entfernen Sie offensichtliche Bakterien-Haftung und Mediumreste. Das Rohrleitungssystem kann durch Einleitung von Leitungswasser mit hohem Druck gespült werden, um keine Rückstände zu gewährleisten.
Sterilisierungsprozess im Labor-Fermentationstank aus Edelstahl
Mikrobielle Verunreinigung ist eine der Hauptursachen für den Scheitern der Fermentationsexperimente, Labor Edelstahl Fermentationstank Sterilisation muss dem Prinzip der "umfassenden Abdeckung, gründliche Zerstörung" folgen, Kern für Tanks, Kulturmedium, Rohrleitungen und Zubehör Sterilisation, die häufig verwendete Methode ist Nass-Wärme-Sterilisation (Hochdruckdampf-Sterilisation), spezielle Szenarien können mit trockener Wärme-Sterilisation oder chemischer Sterilisation zusammenarbeiten.
Vorbereitung vor Sterilisation: Prüfung und Vorbehandlung
Inspektion von Geräten und Rohrleitungen: Stellen Sie sicher, dass die Fermentationstankdichtungen (wie Silikondichtungsringe) keine Alterung haben und die Rohrleitungsschnittstelle nicht locker ist; Überprüfen Sie, ob der Sterilisierungstopfwasserniveau den Standard entspricht und das Sicherheitsventil und das Abgasventil normal funktionieren. Die Komponenten, die nicht gegen hohe Temperaturen bestanden sind (z. B. einige pH-Elektroden, gelöste Sauerstoffelektroden), müssen vorzeitig entfernt und durch eine spezielle Sterilisierungsstufe oder eine separate sterile Behandlung ersetzt werden.
Vorbehandlung von Behältern und Rohrleitungen: Spülen Sie Behälter und Rohrleitungen mit deionisiertem Wasser, um Restreinigungsmittel oder Verunreinigungen zu entfernen. Nach der Injektion des Mediums in den Behälter, öffnen Sie das Rührplattel und rühren Sie für 5-10 Minuten, um sicherzustellen, dass das Medium gleichmäßig verteilt ist und vermieden wird, dass lokale Klumpen die Sterilisierungswirkung beeinflussen.
(2) Kernsterilisationsmethode: Nass-Wärme-Sterilisation (häufig verwendet)
Nass-thermische Sterilisation mit hoher Temperatur (121 ° C) und hoher Luftfeuchtigkeit von Hochdruckdampf, um Mikroben und Bakterien zu töten, eignet sich für Tanks, Kulturmedien, Rohrleitungen und andere hochtemperaturbeständige Komponenten, wie folgt:
Dichtung und Einluftung: Schließen Sie alle Öffnungen des Fermentationsbehälters (Zulauf, Probenahme, Auslauf) und drehen Sie die Schnittmuttern fest, um sicherzustellen, dass der Behälter dicht ist. Verbinden Sie das Abgasrohr, das Zuluftrohr des Fermentationsbehälters mit dem Sterilisierungstopf oder einem speziellen Sterilisierungsdampfgenerator, öffnen Sie das Zuluftventil, gelangen Sie langsam in den Dampf und entfernen Sie die kalte Luft im Behälter und in den Rohrleitungen (kalte Luftrückstände führen zu einer unzureichenden lokalen Temperatur und einer unvollständigen Sterilisierung).
Druckerhöhung und Isolierung: Schließen Sie das Abgasventil und beginnen Sie mit der Druckerhöhung, nachdem das Abgasrohr kontinuierlich gleichmäßigen Dampf abgibt (keine kalte Luftmischung). Wenn der Druck im Behälter auf 0,1 MPa (Oberdruck) steigt, erreicht die Temperatur 121 ° C und hält diesen Druck und die Temperatur für 30-60 Minuten (entsprechend der Zusammensetzung des Mediums angepasst: Stärke, Proteine und andere sterilisierbare Komponenten werden auf 60 Minuten verlängert, das normale Medium kann 30 Minuten dauern). Druck und Temperatur werden während der Sterilisation genau überwacht und Dampf muss rechtzeitig aufgefüllt werden, wenn der Druck sinkt.
Druckminderung und Kühlung: Nach Sterilisation öffnen Sie das Abgassventil langsam, um den Druck auf 0,02 MPa zu senken, und öffnen Sie das Kühlsystem (z. B. den Wasserkühler), um den Tank zu kühlen. Wenn die Temperatur im Behälter auf 40-50 ° C sinkt (vermeiden Sie, dass eine übermäßige Temperatur zur Inaktivierung der Bakterien führt und zu niedrige Temperaturen zur Kognition des Mediums führen), schalten Sie das Kühlsystem ab, um die Impfung vorzubereiten.
(3) Zusatzsterilisierung: Anpassung an spezielle Szenarien
Trockenhärme-Sterilisation: Für Komponenten, die nicht mit Nass-Wärme-Sterilisation verwendet werden können (z. B. Metallprobenlöffel, Zubehör im sterilen Arbeitstisch), in den Trockenhärme-Sterilisierungskasten, bei 160-180 ° C für 2-3 Stunden sterilisiert und nach der Sterilisation natürlich auf Raumtemperatur zurückgekühlt.
Chemische Sterilisation: Die Rohrleitungen oder Oberflächen, die nicht gegen hohe Temperaturen beständig sind (z. B. Teile von Kunststoffleitungen, Sensorsonden), mit 75% Alkohol abwischen oder 30 Minuten einweichen und anschließend mit sterilem physiologischem Salzwasser spülen, um den restlichen Alkohol zu entfernen, um die Unterdrückung der Bakterien durch chemische Reagenzien zu vermeiden.
Sterile Luftsystem Sterilisation: Die Luft, die während der Fermentation eintritt, muss steril sein und kann durch Sterilisation bei hoher Temperatur (die Luft auf 121 ° C erhitzt wird für 30 Minuten) oder Filterfilter (mit 0,22 μm sterilen Filterfilter) behandelt werden, um sicherzustellen, dass die Luft, die in den Tank eintritt, frei von Bakterien ist.
4. Überprüfung und Wartung nach Sterilisation
Sterilisierungswirkungsprüfung: kann die "leere Kulturmethode" überprüfen - nach der Sterilisierung keine Impfung, die Fermentationsbehälter bei der Fermentationseinstellungstemperatur für 24-48 Stunden kultiviert werden, wenn das Kulturmedium nicht trüb ist, das Wachstum von Bakterien zeigt, dass die Sterilisation qualifiziert ist; Biologische Indikatoren können auch verwendet werden (z. B. Bacillus bacteriophilis), Indikatoren für die Kultivierung nach Sterilisation, wenn der Indikator nicht verfärbt wird, sind sterilisiert.
Zurücksetzung und Aufbewahrung der Komponenten: Nach der Sterilisation werden die vorzeitig demontierten Sonden (z. B. pH-Wert, gelöste Sauerstoffelektroden) mit sterilem physiologischem Salzwasser gespült und installiert, um sicherzustellen, dass die Schnittstelle dicht ist. Der Fermentationstank, der nicht sofort verwendet wird, muss trocken gehalten werden, kann in sterile Luft getrocknet werden und alle Öffnungen geschlossen werden.
Wichtige Vorsichtspunkte für den Betrieb und die Sterilisation
Sicherheit Priorität: es ist streng verboten, den Behälter oder den Sterilisierungstopf während der Sterilisation zu öffnen, der Druck muss langsam betrieben werden, um einen abrupten Druckabfall zu vermeiden, der zum Kochen des Kulturmediums führt; Bei der Bedienung des Rührsystems ist es verboten, Hände oder Werkzeuge in den Behälter zu stecken, um mechanische Schäden zu verhindern.
Der sterile Betrieb durchläuft den gesamten Prozess: Impfung, Probenahme, Ergänzungen und andere Teile müssen im sterilen Arbeitstisch durchgeführt werden, und der Bediener muss sterile Kleidung, Handschuhe und Masken tragen, um die künstliche Einführung von Bakterien zu vermeiden.
Regelmäßige Wartung der Ausrüstung: monatliche Überprüfung der Alterung der Fermentationstankdichtungen und rechtzeitiger Austausch; Kalibrieren Sie alle 3-6 Monate Temperatursensoren, pH-Elektroden, gelöste Sauerstoffelektroden und Druckmesser, um die Präzision der Parameter zu gewährleisten; Reinigen Sie den Tank rechtzeitig nach der Sterilisation, um die Korrosion der Innenwände von Edelstahl durch Mediumreste zu vermeiden.
Vollständige Aufzeichnung der Parameter: Detaillierte Aufzeichnung der Temperatur während des Betriebsprozesses, pH、 Parameter wie gelöster Sauerstoff, Rührgeschwindigkeit sowie Informationen wie Druck, Temperatur und Isolationszeit zur Sterilisation bilden die Grundlage für die Wiederholung von Experimenten und die Problembehandlung.
Zusammenfassend,Labor-Fermentationsbehälter aus EdelstahlDer Betrieb und der Sterilisierungsprozess müssen dem Kernprinzip der "Präzisionssteuerung und sterilen Sicherheit" entsprechen. Der spezifische Betriebsprozess gewährleistet die Stabilität der Fermentationsparameter und verbessert die Wiederholbarkeit des Experiments; Der strenge Sterilisierungsprozess kann die Bakterienverkontamination von der Quelle aus vermeiden und den Erfolg des Experiments gewährleisten. Durch die Fähigkeit, die oben genannten Prozesse und Vorsichtspunkte zu beherrschen, können Sie den experimentellen Wert der Fermentationsbehälter voll nutzen und eine zuverlässige Unterstützung für mikrobiologische Forschung und Bioengineering-Experimente bieten.