攪拌在(zai)發酵(jiao)罐中的作(zuo)用(yong)有哪些？

攪拌在(zai)發酵(jiao)罐中通(tong)過機(ji)械(xie)運動(dong)實現(xian)多重關(guan)鍵作(zuo)用(yong)，直接(jie)影(ying)響發(fa)酵效率和(he)產物(wu)質量，主(zhu)要功能(neng)包(bao)括以(yi)下方面：  

壹、物(wu)料(liao)混(hun)合(he)均(jun)勻化  

- 消除濃(nong)度梯(ti)度：通(tong)過槳(jiang)葉(ye)推(tui)動(dong)液(ye)體(ti)流動(dong)，使培(pei)養基中(zhong)的營(ying)養物(wu)質（如碳源(yuan)、氮源(yuan)、無機(ji)鹽(yan)）、菌(jun)體(ti)與代謝產物(wu)均勻(yun)分布(bu)，避免(mian)局(ju)部營(ying)養過(guo)剩或缺(que)乏(fa)。  

- 促進接種均勻(yun)性(xing)：在(zai)接種(zhong)階(jie)段(duan)快(kuai)速分散菌(jun)種(zhong)，確保菌(jun)體(ti)在(zai)罐內(nei)同步(bu)生(sheng)長(chang)，減(jian)少(shao)因接種不(bu)均(jun)導(dao)致(zhi)的發(fa)酵(jiao)周期(qi)差異(yi)。  

- 適用(yong)場景：尤其對高(gao)粘度發酵液（如多糖發酵(jiao)）或(huo)含固體(ti)顆粒（如纖維原料(liao)）的體(ti)系，攪拌是(shi)實現(xian)均壹(yi)化的核(he)心(xin)手段(duan)。

二、強(qiang)化傳(chuan)質過程  

1. 溶氧(yang)傳(chuan)遞（好(hao)氧發(fa)酵(jiao)關(guan)鍵）  

- 氣液(ye)界面更新(xin)：攪拌槳打(da)碎(sui)通(tong)入的空(kong)氣(qi)氣泡，形成微小氣泡群(qun)，擴(kuo)大(da)氣液接(jie)觸面積(ji)（如Rushton渦輪(lun)槳的強(qiang)剪(jian)切(qie)作(zuo)用(yong)）；  

- 湍流(liu)擴(kuo)散加(jia)速：高(gao)速攪拌產生湍(tuan)流(liu)，縮(suo)短(duan)溶(rong)氧(yang)從(cong)氣泡到菌(jun)體(ti)表(biao)面的擴(kuo)散路(lu)徑，提升溶解(jie)氧（DO）的傳(chuan)遞效率，滿(man)足(zu)好氧(yang)菌(jun)的代謝需(xu)求（如青黴(mei)素(su)發(fa)酵(jiao)需(xu)維持(chi)DO≥30%飽和(he)度）。  

2. 代謝產物(wu)排出(chu)  

- 推(tui)動(dong)菌(jun)體(ti)分泌(mi)的產物(wu)（如乙(yi)醇、乳(ru)酸(suan)）從(cong)細胞(bao)周圍(wei)向(xiang)液相主(zhu)體(ti)擴(kuo)散，避免(mian)局(ju)部積(ji)累(lei)抑(yi)制(zhi)菌(jun)體(ti)活(huo)性(xing)。 

三、優化傳(chuan)熱效率  

- 控制發(fa)酵溫(wen)度：發酵過程中(zhong)菌(jun)體(ti)代謝產熱（如抗生(sheng)素(su)發(fa)酵(jiao)放(fang)熱顯著(zhu)），攪拌可加(jia)速熱量從(cong)發熱區域(yu)（如菌(jun)體(ti)聚(ju)集(ji)處(chu)）向(xiang)冷卻(que)夾套(tao)或盤(pan)管(guan)的傳(chuan)遞，配(pei)合(he)溫(wen)控系統(tong)維持(chi)罐(guan)內(nei)溫(wen)度均勻（溫(wen)差≤±0.5℃）。  

- 應對冷熱沖擊：在(zai)滅菌(jun)後(hou)冷卻(que)階(jie)段(duan)，攪拌可加(jia)速培(pei)養基與(yu)冷卻(que)介質的熱交(jiao)換(huan)，減(jian)少(shao)高(gao)溫(wen)對營(ying)養成(cheng)分(fen)的破壞（如防(fang)止(zhi)葡萄糖焦化）。 

四、防(fang)止(zhi)固液(ye)分(fen)離與沈(chen)降  

- 懸(xuan)浮(fu)固體(ti)顆粒：對於(yu)含(han)不(bu)溶(rong)性(xing)底物(wu)（如澱粉(fen)顆粒、微生物(wu)菌(jun)體(ti)）的發(fa)酵(jiao)體(ti)系，攪拌通(tong)過流(liu)體(ti)曳力(li)維持(chi)顆粒懸(xuan)浮(fu)，避免(mian)沈(chen)積(ji)導(dao)致(zhi)罐(guan)底局部(bu)過熱或營(ying)養利(li)用(yong)不(bu)充(chong)分。  

- 避免(mian)菌(jun)體(ti)貼壁(bi)：錨(mao)式或(huo)框(kuang)式攪拌槳貼近(jin)罐(guan)壁(bi)旋(xuan)轉，可刮除附(fu)著在(zai)罐壁(bi)的菌(jun)體(ti)或粘性(xing)物(wu)料(liao)，防(fang)止(zhi)死角(jiao)滋生(sheng)雜(za)菌(jun)或(huo)影響(xiang)傳(chuan)熱。  

五、輔(fu)助工(gong)藝(yi)操(cao)作  

- 在(zai)線監測(ce)支(zhi)持(chi)：攪拌使罐內(nei)參數（如pH、DO、溫(wen)度）均勻，確保傳(chuan)感器（如pH電(dian)極）測(ce)得(de)的數(shu)據(ju)真實反(fan)映(ying)整(zheng)體(ti)狀態，避免(mian)因局部差異(yi)導(dao)致(zhi)控制偏(pian)差。  

- 加(jia)料(liao)混(hun)合(he)輔(fu)助：在(zai)補(bu)料(liao)發(fa)酵(jiao)中（如分批(pi)補(bu)料(liao)培(pei)養），攪拌可快(kuai)速混(hun)勻(yun)新加(jia)入的物(wu)料(liao)（如補(bu)加(jia)葡萄糖溶液(ye)），避免(mian)局(ju)部滲(shen)透(tou)壓驟(zhou)變(bian)損(sun)傷(shang)菌(jun)體(ti)。  

關(guan)鍵考(kao)量(liang)：攪拌的“雙-刃(ren)劍"效應  

- 正向(xiang)作用(yong)：通(tong)過合(he)理(li)設計槳型(xing)（如推(tui)進式、渦(wo)輪(lun)式、螺帶式）、轉(zhuan)速(su)（50~500 rpm）和(he)擋板配置(zhi)，可平衡混(hun)合(he)效果與能(neng)耗。  

- 潛(qian)在(zai)風(feng)險：  

 - 剪(jian)切(qie)力(li)損(sun)傷(shang)：高(gao)轉速或(huo)渦(wo)輪(lun)槳可能(neng)對脆(cui)弱菌(jun)體(ti)（如動(dong)物(wu)細胞(bao)、真菌(jun)菌(jun)絲(si)）造(zao)成機(ji)械損傷(shang)，需選用低剪(jian)切(qie)槳(jiang)（如螺旋(xuan)槳）或降低轉速(su)；  

 - 能(neng)耗與成本：過度攪拌會增(zeng)加(jia)電(dian)機負(fu)荷(he)，導(dao)致(zhi)能(neng)耗上升（發酵(jiao)罐(guan)能(neng)耗中攪拌占比(bi)可達30%~50%），需通(tong)過計算流(liu)體(ti)力(li)學（CFD）模(mo)擬優化攪拌方案(an)。 

攪拌的功能(neng)定位

攪拌是(shi)發酵(jiao)罐實現(xian)“工(gong)程化放大"的核(he)心(xin)技術(shu)之壹(yi)，其本質是(shi)通(tong)過流(liu)體(ti)力(li)學作用優化物(wu)理環境(jing)（混(hun)合(he)、傳(chuan)質、傳(chuan)熱），為微生物(wu)生長(chang)和代謝提供穩(wen)定且高(gao)效的條(tiao)件(jian)。實際(ji)應用中(zhong)需(xu)根據(ju)發酵類型(xing)（好氧/厭(yan)氧(yang)）、菌(jun)體(ti)特性(xing)（剪(jian)切(qie)敏感性(xing)）和(he)產物(wu)類型(xing)（胞(bao)內(nei)/胞(bao)外(wai)）動(dong)態(tai)調(tiao)整(zheng)攪拌策略，以達到產量與(yu)成(cheng)本的最-優平衡。