發(fā)酵設(shè)備是發(fā)酵工業(yè)的心臟，是連接原料和產(chǎn)物的橋梁。隨著生命科學(xué)與技術(shù)的不斷發(fā)展，發(fā)酵工業(yè)也隨之有了較大的提高。發(fā)酵罐是微生物工程中最重要的設(shè)備之一，一個優(yōu)良的培養(yǎng)裝置應(yīng)設(shè)計為具有嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)，良好的液體混合性能，高的傳質(zhì)和傳熱速率，以及可靠的檢測及控制儀表，才能獲得最大的生產(chǎn)效率。
發(fā)酵罐的主要類型：
（1）通氣機械攪拌罐
通氣機械攪拌罐是許多發(fā)酵過程的首選設(shè)備，具有高傳質(zhì)和傳熱能力，理想的氣液混合效果，較長的液體停留時間和較寬的操作氣速。但缺點也明顯，剪切力較大，損害許多剪切敏感型微生物能耗大，混合不均。因此，發(fā)揚通風(fēng)攪拌罐的優(yōu)勢，克服其缺點是當(dāng)前發(fā)酵罐研究的重點之一。通風(fēng)攪拌罐改進工作主要在攪拌系統(tǒng)，包括攪拌器和多層攪拌系統(tǒng)的優(yōu)化，攪拌器主要是采用新型攪拌器或改進標(biāo)準(zhǔn)攪拌器，目的是減少槳葉尾流的漩渦以便節(jié)能，或者改變反應(yīng)器的流態(tài)，使得剪切力可以均勻的分布，保護反應(yīng)器中的微生物。多層攪拌系統(tǒng)很早就開始使用，但由于對其工作機理研究不夠深人，多年來一直采用簡單的經(jīng)驗設(shè)計方法，沒有發(fā)揮其應(yīng)有的優(yōu)勢。
?。?）氣升式發(fā)酵罐
氣升式發(fā)酵罐有明顯的優(yōu)點，在生產(chǎn)SCP、絲狀真菌、廢水處理中已獲得廣泛應(yīng)用。氣升式發(fā)酵罐是應(yīng)用最廣泛的生物反應(yīng)設(shè)備。這類反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡單、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等優(yōu)點。有多種類型，常見的有氣升環(huán)流式、鼓泡式、空氣噴射式等，生物工業(yè)已經(jīng)大量應(yīng)用的氣升式發(fā)酵罐有氣升內(nèi)環(huán)流發(fā)酵罐、氣液雙噴射氣升環(huán)流發(fā)酵罐、設(shè)有多層分布板的塔式氣升發(fā)酵罐。而鼓泡罐則是最原始的通氣發(fā)酵罐，當(dāng)然鼓泡式反應(yīng)器內(nèi)沒有設(shè)置導(dǎo)流筒，故未控制液體的主體定向流動。
?。?）自吸式發(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)別在于攪拌器的形狀和結(jié)構(gòu)不同。自吸式發(fā)酵罐使用的是帶中央吸氣口的攪拌器。攪拌器由從罐底向上伸人的主軸帶動，葉輪旋轉(zhuǎn)時葉片不斷排開周圍的液體使其背形成真空，于是將罐外空氣通過攪拌器中心的吸氣管而吸人罐內(nèi)，吸人的空氣與發(fā)酵液充分混合后在葉輪末端排出，并立即通過導(dǎo)輪向罐壁分散，經(jīng)擋板折流涌向液面，均勻分布?？諝馕斯芡ǔＳ靡欢嗣孑S封與葉輪連接，確保不漏氣。由于空氣靠發(fā)酵液高速流動形成的真空白行吸人，氣液接觸十分良好，氣泡分散較細(xì)，從而提高了氧在發(fā)酵液中的溶解速率。以下以機械攪拌發(fā)酵罐為例，介紹其主要結(jié)構(gòu)部件及其主要功能。
發(fā)酵罐的基本條件
機械攪拌發(fā)酵罐也稱標(biāo)準(zhǔn)式或通用式發(fā)酵罐，它是利用機械攪拌器的作用，使空氣和發(fā)酵液充分混合，并溶解在發(fā)酵液中，以保證微生物的生長繁殖所需要的氧氣。為了使發(fā)酵罐發(fā)揮最大的生產(chǎn)效率，發(fā)酵罐必須滿足幾個要求：
①發(fā)酵罐必須能承受一定的壓力。
?、诎l(fā)酵罐要有適宜的徑高比。
?、郯l(fā)酵罐的攪拌通風(fēng)設(shè)備能使氣液成分混合，實現(xiàn)傳質(zhì)傳熱作用，保證微生物發(fā)酵過程中所需的溶解氧。
④發(fā)酵罐應(yīng)具有足夠的冷卻面積。
?、莅l(fā)酵罐內(nèi)應(yīng)盡量減少死角，避免藏污積垢，保證滅菌徹底，防止染菌。
?、迶嚢杵鞯妮S封要嚴(yán)密，減少泄露。
發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)
機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐主要部件包括罐身，攪拌器，擋板，冷卻裝置，空氣分布裝置。軸封等。
1、罐體是根據(jù)最大使用壓力來設(shè)計。
(1)首先罐體要密封，能承受一定的壓力。
(2)形狀為圓柱狀，兩端用橢圓型或碟形封頭焊接而成，這樣發(fā)酵罐受力均勻，死角少，物料容易排出。
(3)材料為不銹鋼或復(fù)合不銹鋼制成。
(4)高度與直徑比為1.7∽4∶1。
(5)除此外，在罐體的上面還有一些附屬設(shè)備如排氣孔，接料孔等。罐設(shè)計總的原則是罐體上接孔越少越好，能合并就合并。
2、攪拌器
作用：將空氣打碎成小的氣泡。增加氣液接觸界面，提高氧的傳質(zhì)速率，同時使發(fā)酵液充分混合，發(fā)酵液中的固型物質(zhì)保持選否浮狀態(tài)。
結(jié)構(gòu)：包括攪拌軸和攪拌葉，在攪拌軸的中央裝有圓盤，圓盤上裝有攪拌葉。
攪拌葉的形狀：平葉式，彎葉式和箭葉式三種，葉片一般為六個，少至三個，多至八個。
一般而言，在相同攪拌功率下比較粉碎氣泡的能力，平葉攪拌器大于彎葉攪拌器，彎葉攪拌器大于箭葉攪拌器，但是翻動液體的能力與以上相反。在軸上多配置幾個攪拌器對發(fā)酵有好處，但是配置的數(shù)量是根據(jù)罐內(nèi)液位高度，發(fā)酵液的特性和攪拌器直徑等因素來決定。
