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發(fā)酵罐的定義：發(fā)酵罐是發(fā)酵生產(chǎn)中zui主要的設(shè)備,是按照發(fā)酵過程的工藝要求,保證和控制各種生化反應(yīng)條件（T,P,O2,防止雜菌污染）,以促進微生物的新陳代謝,使之能在低消耗下獲得較高的產(chǎn)量的一種設(shè)備。

發(fā)酵罐的種類：微生物有好氧和厭氧兩大類，培養(yǎng)這兩大類微生物的發(fā)酵罐有很大的區(qū)別。相應(yīng)地發(fā)酵罐可分為以下兩種：

1 好氧發(fā)酵罐：

     氨基酸、有機酸、酶制劑、抗生素和單細(xì)胞蛋白均由此方法制得。在生產(chǎn)過程中需通入無菌空氣，因此其設(shè)備的結(jié)構(gòu)要比厭氧發(fā)酵復(fù)雜些。

生產(chǎn)上根據(jù)發(fā)酵罐通風(fēng)和攪拌方式的不同可將其分為四類：機械攪拌式通風(fēng)發(fā)酵罐、自吸式發(fā)酵罐、氣升式發(fā)酵罐和塔式發(fā)酵罐。

2 厭氧發(fā)酵罐 

    厭氧發(fā)酵也稱靜止培養(yǎng)，因其不需供氧，所以設(shè)備和工藝都較好氧發(fā)酵簡單。嚴(yán)格的厭氧液體深層發(fā)酵的主要特色是排除發(fā)酵罐中的氧。罐內(nèi)的發(fā)酵液應(yīng)盡量裝滿，以便減少上層氣相的影響，有時還需充人非氧氣體。發(fā)酵罐的排氣口要安裝水封裝置，培養(yǎng)基應(yīng)預(yù)先還原。

 

注意：由于發(fā)酵時采用的菌種不同、產(chǎn)物不同或發(fā)酵類型不同，培養(yǎng)或發(fā)酵條件也就各不相同。因此，需要根據(jù)發(fā)酵過程的特點和要求來設(shè)計和選擇不同結(jié)構(gòu)和形式的發(fā)酵罐。

 

一   通用機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐

通用式發(fā)酵罐是指既具有機械攪拌又有壓縮空氣分布裝置的發(fā)酵罐。由于這種型式的罐是目前大多數(shù)發(fā)酵工廠zui常用的，所以稱為"通用式"。其容積可自20 L～200 L，有的甚至可500-50000 L。

（一）結(jié)構(gòu)

     主要由罐體、控溫部分、攪拌部分、通氣部分、進出料口、測量系統(tǒng)和附屬系統(tǒng)等組成。分別介紹各個部件的作用及其工作原理，如下：

1 罐體：為整個發(fā)酵過程提供一個密封的環(huán)境，防止雜菌污染；同時為了能在一定壓力下進行高溫滅菌，要求罐體承受的壓力至少在0。3MPa以上。

2 控溫部分：保證發(fā)酵過程在恒溫條件下進行，并將生物氧化和機械攪拌產(chǎn)生的熱量及時除去。一般的發(fā)酵罐上通常裝有測溫的傳感器及冷卻和加熱用的夾套或盤管。容積小于50000L的發(fā)酵罐一般采用外夾套作為傳熱裝置；容積大于50000L的發(fā)酵罐則采用立式蛇管作為傳熱裝置

 3 攪拌部分: 是該設(shè)備的重要組成部分。它是由安裝在一根軸上的多個渦輪式攪拌漿組成的，它可以使被攪拌的物料產(chǎn)生軸向和徑向流動，從而使罐內(nèi)物料混合良好，液體中的固形物保持懸浮狀態(tài)，有利于固體和營養(yǎng)物質(zhì)充分接觸，便于營養(yǎng)吸收；另一方面，可以打碎氣泡，增加氣液接觸面積，提高氣液間的傳質(zhì)速率，加強氧的傳遞效果及消除泡沫。

另外，由于攪拌器在攪拌過程中使培養(yǎng)液產(chǎn)生漩渦，因此可以在發(fā)酵罐的壁面上安裝適當(dāng)寬度及數(shù)量的擋板，使沿罐壁旋轉(zhuǎn)流動的液體折向中心，達到消除漩渦的目的；還可以使接近罐壁的液體的剪切速度增加，有利于物料混合均勻。但需要注意的是，擋板和罐壁之間應(yīng)有一定的空隙，以免出現(xiàn)死角并積垢。

4 通氣部分: 是從罐的底部向罐內(nèi)通入無菌空氣，一般入口處的壓力為0.1-0.2MPa ，罐頂部有空氣出口。該設(shè)備一般采用空氣分布器將無菌空氣引入到發(fā)酵液中。空氣分布器一般用單孔管，開口向下，避免培養(yǎng)液中的固體物料在管口堆積而增加污染的機會。

5 進出料口：是進料和出料的裝置，同時還配有補料口裝置。

6 測量系統(tǒng)：包括溫度、酸度和溶解氧的數(shù)據(jù)監(jiān)控、傳感器和測量裝置

（三）發(fā)酵罐的特點

 

        優(yōu)點：  適用性強，保障氧氣的供應(yīng)，通入的是無菌的空氣，減少雜菌污染

        缺點：  成本較高

 

（四）適用于大多數(shù)產(chǎn)品的發(fā)酵

二  自吸發(fā)酵罐

自吸式發(fā)酵罐罐體的結(jié)構(gòu)大致上與通用式發(fā)酵罐相同，主要區(qū)別在大攪拌器的形狀和結(jié)構(gòu)不同。自吸式發(fā)酵罐使用的是帶*吸氣口的攪拌器。

（一）工作原理：

 

         該發(fā)酵罐利用攪拌旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的抽吸力吸入空氣，不需要空氣壓縮機提供壓縮空氣，從而省去了空氣系統(tǒng)，使設(shè)備成本降低。它的攪拌器是一個空心葉輪，葉輪快速旋轉(zhuǎn)時液體由于離心作用而被甩出，并在葉輪空心部分形成負(fù)壓，從而將罐外的空氣吸到罐內(nèi)。同時空氣因受到高速流動液體的摩擦剪切作用而變成細(xì)小的氣泡，均勻分散在液體之中，然后借助導(dǎo)輪流將氣液混合物導(dǎo)入發(fā)酵液中并與之混合。

（三） 特點

 

     優(yōu)點：  不需要空氣壓縮機，降低設(shè)備成本

     缺點：  進罐空氣處于負(fù)壓狀態(tài)，雜菌容易侵染，攪拌轉(zhuǎn)速高有可能切斷微生物菌絲影響細(xì)胞生長。

 

（四）多用于乙酸和酵母增殖的發(fā)酵生產(chǎn)

三  氣升發(fā)酵罐

包括內(nèi)環(huán)流式和外環(huán)流式兩種

（一）工作原理：

      借助在環(huán)流管底部的噴嘴將空氣以250-300m/s的高速噴入環(huán)流管，使氣泡分散在培養(yǎng)基中。由于環(huán)流管內(nèi)部的液體溶有大量氣泡，其密度明顯小于反應(yīng)器主體中培養(yǎng)液的密度。該反應(yīng)器正是借助這兩者之間的密度差是培養(yǎng)液在環(huán)流關(guān)于反應(yīng)主體間作循環(huán)式運動，把反應(yīng)主體中由于菌體代謝而溶氧量低的培養(yǎng)液送入環(huán)流管，待培養(yǎng)液補充氧氣后再送回反應(yīng)主體，從而為菌體生長提供良好充足的氧氣供應(yīng)。

（三）特點

 

     優(yōu)點：  無攪拌裝置，借助培養(yǎng)液的密度差完成液體的，循環(huán)節(jié)能和降低了設(shè)備成本

                 

     缺點： 不適于黏度大或含有大量固體的培養(yǎng)液中應(yīng)用

 

（四）適用于生產(chǎn)SCP和處理廢水

 發(fā)酵罐 編輯：北京靜鑫機械--蔣大偉  87607599