简单叙述发酵罐的一些冷知识

发酵设备是发酵工业的心脏，是连接原料和产物的桥梁。随着生命科学与技术的不断发展，发酵工业也随之有了较大的提高。发酵罐是微生物工程中最重要的设备之一，一个优良的培养装置应设计为具有严密的结构，良好的液体混合性能，高的传质和传热速率，以及可靠的检测及控制仪表，才能获得最大的生产效率。



　　一、发酵罐的主要类型：

　　（1）通气机械搅拌罐

　　通气机械搅拌罐是许多发酵过程的首选设备，具有高传质和传热能力，理想的气液混合效果，较长的液体停留时间和较宽的操作气速。但缺点也明显，剪切力较大，损害许多剪切敏感型微生物能耗大，混合不均。因此，发扬通风搅拌罐的优势，克服其缺点是当前发酵罐研究的重点之一。通风搅拌罐改进工作主要在搅拌系统，包括搅拌器和多层搅拌系统的优化，搅拌器主要是采用新型搅拌器或改进标准搅拌器，目的是减少桨叶尾流的漩涡以便节能，或者改变反应器的流态，使得剪切力可以均匀的分布，保护反应器中的微生物。多层搅拌系统很早就开始使用，但由于对其工作机理研究不够深人，多年来一直采用简单的经验设计方法，没有发挥其应有的优势。

　　（2）气升式发酵罐

　　气升式发酵罐有明显的优点，在生产SCP、丝状真菌、废水处理中已获得广泛应用。气升式发酵罐是应用最广泛的生物反应设备。这类反应器具有结构简单、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等优点。有多种类型，常见的有气升环流式、鼓泡式、空气喷射式等，生物工业已经大量应用的气升式发酵罐有气升内环流发酵罐、气液双喷射气升环流发酵罐、设有多层分布板的塔式气升发酵罐。而鼓泡罐则是最原始的通气发酵罐，当然鼓泡式反应器内没有设置导流筒，故未控制液体的主体定向流动。

　　（3）自吸式发酵罐

　　自吸式发酵罐罐体的结构大致上与通用式发酵罐相同，主要区别在于搅拌器的形状和结构不同。自吸式发酵罐使用的是带中央吸气口的搅拌器。搅拌器由从罐底向上伸人的主轴带动，叶轮旋转时叶片不断排开周围的液体使其背形成真空，于是将罐外空气通过搅拌器中心的吸气管而吸人罐内，吸人的空气与发酵液充分混合后在叶轮末端排出，并立即通过导轮向罐壁分散，经挡板折流涌向液面，均匀分布。空气吸人管通常用一端面轴封与叶轮连接，确保不漏气。由于空气靠发酵液高速流动形成的真空白行吸人，气液接触十分良好，气泡分散较细，从而提高了氧在发酵液中的溶解速率。以下以机械搅拌发酵罐为例，介绍其主要结构部件及其主要功能。

　　二、发酵罐的基本条件

　　机械搅拌发酵罐也称标准式或通用式发酵罐，它是利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液充分混合，并溶解在发酵液中，以保证微生物的生长繁殖所需要的氧气。为了使发酵罐发挥最大的生产效率，发酵罐必须满足几个要求：

　　①发酵罐必须能承受一定的压力。

　　②发酵罐要有适宜的径高比。

　　③发酵罐的搅拌通风设备能使气液成分混合，实现传质传热作用，保证微生物发酵过程中所需的溶解氧。

　　④发酵罐应具有足够的冷却面积。

　　⑤发酵罐内应尽量减少死角，避免藏污积垢，保证灭菌彻底，防止染菌。

　　⑥搅拌器的轴封要严密，减少泄露。

　　三、发酵罐的结构

　　机械搅拌通风发酵罐主要部件包括罐身，搅拌器，挡板，冷却装置，空气分布装置。轴封等。


　　1、罐体是根据最大使用压力来设计。

　　(1)首先罐体要密封，能承受一定的压力。

　　(2)形状为圆柱状，两端用椭圆型或碟形封头焊接而成，这样发酵罐受力均匀，死角少，物料容易排出。

　　(3)材料为不锈钢或复合不锈钢制成。

　　(4)高度与直径比为1.7∽4∶1。

　　(5)除此外，在罐体的上面还有一些附属设备如排气孔，接料孔等。罐设计总的原则是罐体上接孔越少越好，能合并就合并。

　　2、搅拌器

　　作用：将空气打碎成小的气泡。增加气液接触界面，提高氧的传质速率，同时使发酵液充分混合，发酵液中的固型物质保持选否浮状态。

　　结构：包括搅拌轴和搅拌叶，在搅拌轴的中央装有圆盘，圆盘上装有搅拌叶。

　　搅拌叶的形状：平叶式，弯叶式和箭叶式三种，叶片一般为六个，少至三个，多至八个。