一、发酵罐的主要结构组成
1、罐体
罐体是发酵罐的主体,通常采用不锈钢材质(304或316L)制造,具有良好的耐腐蚀性和耐压性。罐体形状多为立式圆柱形,底部为椭圆形或锥形封头,便于排料和清洗。罐体上设有视镜、人孔、清洗口、取样口等接口。罐体外部设有保温层,减少热量损失。罐体容积从实验室用的小型罐(几升)到工业用的大型罐(几百立方米)不等。
2、搅拌系统
搅拌系统是发酵罐的核心部件,用于混合物料、促进传质和传热。搅拌系统由搅拌电机、减速机、搅拌轴和搅拌桨组成。搅拌桨类型包括桨式、涡轮式、推进式、锚式等,根据物料特性和发酵工艺选择。搅拌电机功率需根据罐体容积和物料粘度确定。搅拌轴需具有良好的密封性,防止泄漏。
3、加热冷却系统
加热冷却系统用于控制发酵温度,是发酵过程的关键。加热方式包括夹套加热、盘管加热和电加热。冷却方式包括夹套冷却、盘管冷却和外部循环冷却。夹套是包裹在罐体外部的双层结构,内部通入蒸汽或冷却水。盘管是安装在罐体内部的螺旋形管道,传热效率更高。外部循环冷却通过换热器将物料冷却后循环回罐体。
4、通气系统
通气系统用于向发酵罐内通入无菌空气,为好氧发酵提供氧气。通气系统由空气过滤器、空气分布器、流量计和阀门组成。空气过滤器用于去除空气中的微生物和颗粒物,确保无菌操作。空气分布器安装在罐体底部,将空气均匀分散到物料中。流量计用于监测和控制通气量。
5、进出料系统
进出料系统用于物料的加入和排出。进料口通常设在罐体顶部,用于加入培养基、种子液等。出料口设在罐体底部,用于排出发酵液。进出料管道需配备阀门,便于控制。对于大型发酵罐,还需配备输送泵。
6、控制系统
控制系统是发酵罐的“大脑”,用于监测和控制发酵过程参数。控制系统包括温度传感器、pH传感器、溶氧传感器、压力传感器、液位传感器等检测元件,以及PLC或DCS控制器、执行机构(阀门、电机等)和人机界面。控制系统可实现温度、pH、溶氧、搅拌速度、通气量等参数的自动控制。
二、如何查看发酵罐配置
1、查看技术参数表
技术参数表是了解发酵罐配置的首要资料。参数表应包含罐体容积、材质、设计压力、设计温度、搅拌电机功率、搅拌转速范围、加热冷却方式、通气量范围、控制方式等信息。通过参数表可快速了解发酵罐的基本配置。
2、查看材质证明
查看罐体、管道、阀门等部件的材质证明,确认是否采用不锈钢材质,以及不锈钢牌号(304或316L)。对于食品和制药行业,需确认材质是否符合卫生级要求。
3、查看控制系统配置
查看控制系统的品牌、型号和功能。确认是否具备温度、pH、溶氧等参数的自动控制功能。确认是否具备数据记录和远程监控功能。确认人机界面是否操作方便。
4、查看附件配置
查看发酵罐附件的配置情况,包括视镜、人孔、清洗口、取样口、排气口、安全阀、压力表等。确认附件数量、位置和规格是否满足工艺要求。
三、配置选择建议
1、根据工艺需求选择
根据发酵工艺需求选择发酵罐配置。对于高密度发酵,需选择高功率搅拌系统和高效通气系统。对于厌氧发酵,无需通气系统。对于高温发酵,需选择高效的加热冷却系统。
2、根据规模选择
根据生产规模选择发酵罐容积和配置。实验室规模选择小型罐,配置简单。中试规模选择中型罐,配置较全。生产规模选择大型罐,配置齐全,自动化程度高。
3、考虑预算
在满足工艺需求的前提下,合理控制预算。选择性价比高的配置,避免过度配置导致成本浪费。