發(fā)酵罐是發(fā)酵工廠常用類(lèi)型之一。它是利用機(jī)械攪拌器的作用，使空氣和發(fā)酵液充分混合，促進(jìn)氧的溶解，以保證供給微生物生長(zhǎng)繁殖和代謝所需的溶解氧。
發(fā)酵罐是借攪拌渦輪輸入混合以及相際傳質(zhì)所需要的功率。這種反應(yīng)器的適應(yīng)性最強(qiáng)，從牛頓型流體直到非牛頓型的絲狀菌發(fā)酵液，都能根據(jù)實(shí)際情況和需要，為之提供較高的傳質(zhì)速率和必要的混合速度。缺點(diǎn)是機(jī)械攪拌器的驅(qū)動(dòng)功率較高，這對(duì)大型的反應(yīng)器來(lái)說(shuō)是個(gè)巨大負(fù)擔(dān)。
發(fā)酵罐和技術(shù)在整個(gè)制藥、生物產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程中起著特別重要的作用。在眾多類(lèi)型的發(fā)酵設(shè)備中，兼具通氣又帶機(jī)械攪拌的標(biāo)準(zhǔn)式發(fā)酵罐用途最為普遍，廣泛使用于抗生素、氨基酸、檸檬酸等各個(gè)領(lǐng)域。
標(biāo)準(zhǔn)式發(fā)酵罐設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵在于攪拌技術(shù)復(fù)雜的氣液兩相流動(dòng)問(wèn)題上。機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐不僅能為制藥企業(yè)節(jié)省可觀的投資，還可大大節(jié)省能耗等運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)提高產(chǎn)品產(chǎn)量與收率。在許多過(guò)程中，氣液接觸是十分重要的，氣體需要與液體進(jìn)行充分且有效的接觸以提供足夠的質(zhì)量傳遞或熱量傳遞能力。
比如有的氯化和磺化反應(yīng)是快反應(yīng)，這需要攪拌器能提供很高的傳質(zhì)強(qiáng)度；有的反應(yīng)需要吸收難以溶解的氧氣，這又需要攪拌器能提供很高的分散能力。早期研究認(rèn)為，氣液分散是氣體直接被攪拌器剪切成細(xì)小的氣泡而形成的。但近年的研究表明，氣液分散是受氣穴控制的。
當(dāng)氣速過(guò)大或攪拌轉(zhuǎn)速過(guò)低時(shí)，整個(gè)攪拌器被氣穴包裹，氣體穿過(guò)攪拌器直接上升到液面，發(fā)生氣泛。氣液接觸過(guò)程的主要有有以下幾種：氣相和液相需要的停留時(shí)間分布、允許壓力降、相對(duì)質(zhì)量流率、是否逆流接觸、局部混合能力、是否需要補(bǔ)充或移出熱量、腐蝕條件、泡沫行為與相分離、反應(yīng)時(shí)需要的流型、反應(yīng)與傳質(zhì)的關(guān)系、層流和過(guò)渡區(qū)的流變行為等。
這些因素又大都與攪拌器關(guān)系密切。攪拌槽內(nèi)的氣體分散大致有以下幾個(gè)狀態(tài)：氣泛狀態(tài)，載氣狀態(tài)，完全分散狀態(tài)。設(shè)備結(jié)構(gòu)編輯本段回目錄機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐其基本結(jié)構(gòu)是在高徑比為2～4的罐體的頂或底部安上向罐內(nèi)延伸的攪拌軸，軸上裝上2～4個(gè)攪拌槳(常用的攪拌槳是帶有圓盤(pán)和6個(gè)矩形與扭成法向分布葉片的稱為渦輪的槳，槳葉外徑約為罐徑的1/3)。
罐底裝有無(wú)菌空氣的分布器。由于機(jī)械攪拌的作用可使進(jìn)入罐內(nèi)的空氣很好地獲得破碎和分布，以增加罐內(nèi)氣液接觸面積而有利于氧的傳遞和發(fā)酵液的混合。這種發(fā)酵罐因使用較為廣泛，故也被稱為標(biāo)準(zhǔn)式發(fā)酵罐。機(jī)械攪拌罐結(jié)構(gòu)設(shè)備主要部件包括罐身、攪拌器、軸封、消泡器中間軸承，空氣噴射器、擋板、冷卻裝置、人孔。
1、罐體由圓柱體及橢圓形或碟形封頭焊接成，材料為碳鋼或不銹鋼。為滿足工藝要求，罐需承受一定壓力，通常滅菌壓力0.25MPa。
2、發(fā)酵罐和擋板渦輪式攪拌器的葉片有平葉式、彎葉式、箭葉式三種，其主要是打碎氣泡，加速和提高溶氧。平葉式功率消耗較大，彎葉式較小，箭葉式又次之。擋板的作用是防止液面中央產(chǎn)生旋渦，促使液體激烈翻動(dòng)，提高溶氧。擋板寬度約為（0.1-0.12）D。裝設(shè)6-4塊擋板，可滿足全擋板條件。全擋板條件是指在一定轉(zhuǎn)速下，再增加罐內(nèi)附件，軸功率仍保持不變。
要達(dá)到全擋板條件必須設(shè)備類(lèi)型編輯本段回目錄機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐主要有三種：通氣式、自吸式和表面更新式。
1、通氣式工業(yè)上約80％采用了通氣式攪拌器。通氣式常采用各種渦輪攪拌器，主要由氣體分布器、攪拌器、攪拌槽構(gòu)成。
2、自吸式自吸式機(jī)械攪拌反應(yīng)器，是攪拌槳具有開(kāi)小孔的空心軸或在攪拌軸外裝有軸套，利用葉輪將液體甩出形成的負(fù)壓從液面上部吸入氣體，再靠槳葉分散氣泡。氣-液相接觸面積的大小顯著影響反應(yīng)速率的高低，一般的攪拌設(shè)備總是圍繞如何提高新鮮補(bǔ)充氣體的分散特性而設(shè)計(jì)制造的，但補(bǔ)充的新鮮氣體流量有時(shí)是十分有限的，這就嚴(yán)重制約了反應(yīng)速率提高。而自吸式攪拌機(jī)具備將釜內(nèi)液面上的氣體重新吸入并分散于液相的顯著特點(diǎn)，可大幅度提高氣含率和氣-液相的接觸面積，從而達(dá)到提高反應(yīng)速率的目的。
發(fā)酵罐槳葉中氣泡從槳端逸出，呈球形，運(yùn)動(dòng)至釜壁，經(jīng)擋板碰擊后分別向上向下形成兩個(gè)環(huán)流流動(dòng)。就整個(gè)反應(yīng)器而言，氣泡在宏觀上分布比較均勻。
氣泡直徑大多是2-3mm的圓球形氣泡，并不象通氣式攪拌中的氣泡要發(fā)生變形。這種攪拌器不需要?dú)怏w分布器，主要用在粘度很低的流體。普通的自吸式攪拌器只適用于深度不超過(guò)2.5m的反應(yīng)器，如果配上高效軸流槳，自吸式攪拌器的操作深度可達(dá)5m。目前這種深槽操作的自吸式攪拌器已經(jīng)在工業(yè)上得到了很好的應(yīng)用，取得了良好的效果。如果用在三相反應(yīng)中，比如液相加氫中有顆粒催化劑時(shí)，自吸式攪拌器則通常要配以能懸浮催化劑顆粒的攪拌器。
3、表面更新式表面更新式攪拌器利用攪拌產(chǎn)生的湍流使氣液接觸表面不斷更新，增加氣液傳質(zhì)。但是，由于既沒(méi)有外部氣體通入，又不能像發(fā)酵罐那樣吸入氣體，因此補(bǔ)充的氣體很有限，適用在所需氣體不多的場(chǎng)合。性能參數(shù)編輯本段回目錄機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐適合微生物發(fā)酵實(shí)驗(yàn)室使用的生化反應(yīng)器系統(tǒng)。成套系統(tǒng)包括：發(fā)酵罐，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，傳感器與控制系統(tǒng)，空氣處理系統(tǒng)，控制柜，專用管閥，平臺(tái)（臺(tái)架）等。另外為用戶代配套電熱蒸汽發(fā)生器，小型空壓機(jī)等輔助設(shè)備，從而構(gòu)成完整的實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵系統(tǒng)。
發(fā)酵罐主要參數(shù)：
(1)發(fā)酵罐公稱容積為:3L-100KL，裝液系數(shù)70%。
(2)外形尺寸與動(dòng)力：3-15L為臺(tái)式，15-300L為預(yù)裝落地式。500升以上容積的發(fā)酵罐需現(xiàn)場(chǎng)安裝。
(3)材質(zhì)：采用SUS321/SUS304/SUS316L/SUS316材質(zhì)，內(nèi)外拋光。
(4)自動(dòng)控制系數(shù)：DF系列自動(dòng)控制系統(tǒng)，最多可以控制13種參數(shù)。
(5)使用電壓：220V/380V50Hz；
(6)系統(tǒng)額定功率：0.5kW以上。應(yīng)用范圍編輯本段回目錄可用于生產(chǎn)藥用酵母、飼料酵母、活性干酵母、液體曲、谷氨酸、檸檬酸、抗生素、維生素、酶制劑、食用醋、賴氨酸等。
發(fā)酵罐
?、侔l(fā)酵罐應(yīng)具有適宜的高徑比。一般高徑比為2.5-4。
?、诎l(fā)酵罐能承受一定的壓力。由于發(fā)酵罐在消毒和正常工作時(shí)，罐內(nèi)有一定的壓力和溫度，因此罐體各部件要有一定的強(qiáng)度，能承受一定的壓力。
③發(fā)酵罐的通風(fēng)攪拌裝置要能使氣泡分散細(xì)碎，氣液充分混合，保證發(fā)酵液必須的溶解氧，提高氧的利用率。
④發(fā)酵罐應(yīng)具有足夠的冷卻面積。
⑤發(fā)酵灌內(nèi)應(yīng)拋光，盡量減少死角，避免藏垢積污，使滅菌徹底，避免染菌。
?、迶嚢杵鞯妮S封嚴(yán)密，盡量減少泄漏。
發(fā)酵罐
1、如進(jìn)氣管與出水管接頭漏氣，當(dāng)旋緊接頭不解決問(wèn)題時(shí)，應(yīng)添加或更換填料。
2、壓力表與安全閥應(yīng)定期檢查，如有故障要及時(shí)調(diào)換或修理。
3、清洗發(fā)酵罐時(shí)，請(qǐng)用軟毛刷進(jìn)行刷洗，不要用硬器刮擦，以免損傷發(fā)酵罐表面。
4、配套儀表應(yīng)每年校驗(yàn)一次，以確保正常使用。
5、電器、儀表、傳感器等電氣設(shè)備嚴(yán)禁直接與水、汽接觸，防止受潮。
6、設(shè)備停止使用時(shí)，應(yīng)及時(shí)清洗干凈，排盡發(fā)酵罐及各管道中的余水；松開(kāi)發(fā)酵罐罐蓋及手孔螺絲，防止密封圈產(chǎn)生永久變形。
7、操作平臺(tái)、恒溫水箱等碳鋼設(shè)備應(yīng)定期刷油漆，防止銹蝕。
8、經(jīng)常檢查減速器油位，如潤(rùn)滑油不夠，需及時(shí)增加。
9、定期更換減速器潤(rùn)滑油，以延長(zhǎng)其使用壽命。
10、如果發(fā)酵罐暫時(shí)不用，則需對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行空消，并排盡罐內(nèi)及各管道內(nèi)的余水。
發(fā)酵罐實(shí)驗(yàn)及生產(chǎn)型恒溫、恒濕固態(tài)發(fā)酵罐
1、可對(duì)不同形狀對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基物料進(jìn)行輕微抖動(dòng)、按一定角度往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)及正反轉(zhuǎn)圓周轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行梳理式攪拌。達(dá)到不破壞菌絲的生長(zhǎng)，不破壞培養(yǎng)基的發(fā)酵狀態(tài)又可使物料互不粘連，還能使其充分通氧的作用。
2、具有恒溫、恒濕、恒壓、恒氧量技術(shù)特點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi)隨意設(shè)定參數(shù)，并可實(shí)時(shí)任意調(diào)節(jié)。對(duì)一次采集信號(hào)進(jìn)行甄別處理方法，使計(jì)測(cè)信號(hào)精確穩(wěn)定。
3、可容0.1~1噸的物料。這樣可以獲得可靠的研究分析數(shù)據(jù)。已接近中試效果。故可作為生產(chǎn)型使用。
4、根據(jù)故態(tài)發(fā)酵工藝特點(diǎn)，自行開(kāi)發(fā)和建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型，使故態(tài)發(fā)酵中各種參數(shù)、運(yùn)行響應(yīng)、實(shí)時(shí)檢測(cè)的結(jié)果隨時(shí)存儲(chǔ)輸出。利用一臺(tái)計(jì)算機(jī)和自行設(shè)計(jì)的軟件在自控電路操控下既可完成從參數(shù)設(shè)定至最后數(shù)據(jù)記錄打印全部工作。脫開(kāi)計(jì)算機(jī)自控系統(tǒng)仍能自行進(jìn)行操控作業(yè)。
5、在發(fā)酵過(guò)程中原位進(jìn)行滅菌、接種和取樣操作不需停機(jī)。
