必須給每種生物工程設計出最適宜的容器系統(tǒng)，而且對 在容器里發(fā)生的生物過程，能進行監(jiān)測和控制。這種容器系 統(tǒng)就是發(fā)酵罐，它為生物催化劑提供一個物質環(huán)境，使其在 那里與底物發(fā)生相互作用。發(fā)酵罐種類很多，從簡的攪拌 罐到裝配不同水平計算機輸入信號的復雜整合系統(tǒng)。有兩種 不同類型的發(fā)酵罐或容器系統(tǒng)。
第一種主要是非無菌的，不 絕對要求用嚴格純培養(yǎng)的微生物來工作，例如釀酒、面包酵 母的生產、排水處系統(tǒng)等。
第二類是生產這些化合物，要 求嚴格無菌操作，例如杭菌素、氛基酸、多糖和細胞蛋白 的生產，在這類發(fā)酵罐中必須排除異種微生物，這使工程建 設和操作都遇到一些麻煩。
不論哪種發(fā)酵罐，主要目標還是使生物的生長和生物生 產的某一產物，處于最佳狀態(tài)。為了達到這一目的，必須設 計出最適宜的培養(yǎng)條件，包括下列各項:有能源，有滿足生 物需要的主要營養(yǎng)物質，在培養(yǎng)基中沒有起抑制作用的化合 物，接種可靠以及級最有利的物化學條件等

不論何種發(fā)酵形式，其最終目的是要保證這個發(fā)酵體系 的所有部位都處于相同的條件下。生物在發(fā)酵罐內是懸浮在液體營養(yǎng)培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基含有生物生長和產物形成所必需 的底物。所有的營養(yǎng)物，包括氧氣都必須保證擴散到每個細胞 中，而無用的產物如熱量、二氧化碳和謝廢物則必須除去。
在生物周圍的營養(yǎng)物質，濃度必須保持在一定圍內， 因為濃度低就限制了生物謝的速率，過高就要變?yōu)橛卸镜? 了。在環(huán)境參量最佳團內，生物反應進行得最有效，因而 我們必須從微觀水平上考慮來提供環(huán)境條件，以便使侮個細胞都能得到相同的最適條件。如果考慮到發(fā)酵罐規(guī)模之大就 不難解要在整個群體中達到這些條件是多么不容易?；瘜W 工程師和微生物學家的精湛技術一定要在這里聯(lián)合起來。
發(fā)酵反應是多相的，包括一個氣相(含有N2、O2和 CO2)，一個或多個液相(含水的培養(yǎng)基和液態(tài)底物)以及 微小的固相(微生物和可能存在的固相底物)。所有這些相， 彼此必須保持密切接觸，以便能迅速傳遞物質和熱最。在混合得很好的發(fā)酵堆中，所有進入體系的反應物必須立即混合 并均勻分布，以保證反應器中的均一性。
為了使發(fā)酵體系達到最佳狀態(tài)，必須堅持以下操作準 則:設計出的發(fā)酵罐要保證含有需要的生產菌，雜菌不得進 入，培養(yǎng)物體積不變(即沒有滲漏或蒸發(fā))，對好氧生物， 氧的溶解水平要保持在通氣臨界水平以上，并攪動培養(yǎng)基， 環(huán)境參最例如濃度、pH等，必須控制，培養(yǎng)液必須很好地混合。用來建造精密發(fā)酵罐的材料標準是重要的.
選用制造發(fā)酵罐的材料標準如下，
1.所有與進入發(fā)酵罐的溶液或生物培養(yǎng)基接觸的材 料，必須是抗腐蝕的，以避免痕量金屬的污染。
2.材料必須是無毒的。這樣材料或其成分的微量溶解 不會抑制被培養(yǎng)生物的生長。
3.發(fā)酵罐材料必須經受得往反復進行的高壓蒸汽滅 菌
4.發(fā)酵罐的攪拌系統(tǒng)、入料口、端板必須是易于機械 加工，并且相當堅硬，不會在機械壓力下變形或破損。
5.最好能對培養(yǎng)從和培養(yǎng)物進行目測，凡能用透明材 料的地方就盡量使用透明材料。

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