食品機(jī)械設(shè)備網(wǎng)
詳細(xì)介紹
一、蒸汽滅菌發(fā)酵罐的定義：
蒸汽滅菌發(fā)酵罐就是常說(shuō)的生物反應(yīng)器，是為一個(gè)特定生物化學(xué)過(guò)程的操作提供良好而滿(mǎn)意的環(huán)境的容器。對(duì)于某些工藝來(lái)說(shuō)，蒸汽滅菌發(fā)酵罐是個(gè)密閉容器，同時(shí)附帶精密控制系統(tǒng)； 不銹鋼發(fā)酵罐是為發(fā)酵生產(chǎn)中的重要設(shè)備，是化工、食品等行業(yè)發(fā)酵制品*的設(shè)備。平時(shí)說(shuō)的發(fā)酵主要是指工業(yè)發(fā)酵，泛指利用生物細(xì)胞制造某些產(chǎn)品或凈化環(huán)境的過(guò)程，它包括厭氧培養(yǎng)的生產(chǎn)過(guò)程，如酒精、丙酮丁醇、乳酸等，以及通氣（有氧）培養(yǎng)的生產(chǎn)過(guò)程，如抗生素、氨基酸、酶制劑等的生產(chǎn)。產(chǎn)品即有細(xì)胞代謝產(chǎn)物，也包括菌體細(xì)胞、酶等。因此，發(fā)酵罐也就是生物發(fā)酵反應(yīng)的場(chǎng)所。
二、蒸汽滅菌發(fā)酵罐的組成：
蒸汽滅菌發(fā)酵罐的種類(lèi)很多，常見(jiàn)的有（1）機(jī)械攪拌發(fā)酵罐（2）氣升式發(fā)酵罐（3）自吸式發(fā)酵罐（4）伍式發(fā)酵罐（5）文氏管發(fā)酵罐。機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐是發(fā)酵工廠類(lèi)型。機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐是一種密封式受壓設(shè)備，其主要部件包括：罐身、軸封、消泡器、攪拌器、聯(lián)軸器、中間軸承、擋板、空氣分布管、換熱裝置和人孔以及管路等。
（1）罐體：發(fā)酵罐的罐體由圓柱體及橢圓形或碟形封頭焊接而成，小型發(fā)酵罐罐頂和罐身采用法蘭連接，材料一般為不銹鋼。為了便于清洗，小型發(fā)酵罐頂設(shè)有清洗用的手孔。中大型發(fā)酵罐配備快開(kāi)人孔及清洗用的快開(kāi)手孔。罐頂還裝有視鏡及燈鏡。在發(fā)酵罐的罐頂上的接管有：進(jìn)料管、補(bǔ)料管、排氣管、接種管和壓力表、安全閥等接管。在罐身上的接管有冷卻水進(jìn)出管、進(jìn)空氣管、取樣管、溫度計(jì)管和pH、DO電極接口。
（2）罐體的尺寸比例：罐體各部分的尺寸有一定的比例，罐的高度與直徑之比一般為1.7~4左右。發(fā)酵罐通常裝有兩組攪拌器，，大型發(fā)酵罐以及高徑比大的，可安裝三組或三組以上的攪拌器。
（3）攪拌器： 攪拌器的作用是打碎氣泡，使空氣與溶液均勻接觸，使氧溶解于發(fā)酵液中。攪拌器有軸向式（槳葉式、螺旋式）和徑向式（渦輪式：平直葉、彎葉、箭葉）兩種。
（4）擋板：擋板的作用是改變液流的方向，由徑向流改為軸向流，促使液體劇烈翻動(dòng)，增加溶解氧。發(fā)酵罐一般設(shè)置4-6塊擋板。
（5）消泡器：消泡器的作用是將泡沫打破。消泡器常用的形式有鋸齒式、梳狀式及孔板式?？装迨降目讖郊s10~20毫米。消泡器的長(zhǎng)度約為罐徑的0.65倍。
（6）聯(lián)軸器：大型發(fā)酵罐攪拌軸較長(zhǎng)，常分為二至三段，用聯(lián)軸器使上下攪拌軸成牢固的剛性聯(lián)接。常用的聯(lián)軸器有鼓形及夾殼形兩種。小型的發(fā)酵罐可采用法蘭將攪拌軸連接，軸的連接應(yīng)垂直，中心線(xiàn)對(duì)正。
（7）軸承：為了減少震動(dòng)，中型發(fā)酵罐—般在罐內(nèi)裝有底軸承，而大型發(fā)酵罐裝有中間軸承，底軸承和中間軸承的水平位置應(yīng)能適當(dāng)調(diào)節(jié)。罐內(nèi)軸承不能加潤(rùn)滑油，應(yīng)采用液體潤(rùn)滑的塑料軸瓦(如聚四氟乙烯等)，軸瓦與 軸之間的間隙常取軸徑的0.4~0.7％。為了防止軸頸磨損，可以在與軸承接觸處的軸上增加一個(gè)軸套。
（8）變速裝置：試驗(yàn)罐采用無(wú)級(jí)變速裝置。發(fā)酵罐常用的變速裝置有三角皮帶傳動(dòng)，圓柱或螺旋圓錐齒輪減速裝置，其中以三角皮帶變速傳動(dòng)較為簡(jiǎn)便。
（9）軸封：軸封的作用是使罐頂或罐底與軸之間的縫隙加以密封，防止泄漏和污染雜菌。常用的軸封有填料函和端面軸封兩種。
（10）發(fā)酵罐的換熱裝置：①夾套式換熱裝置 ：這種裝置多應(yīng)用于容積較小的發(fā)酵罐、種子罐；夾套的高度比靜止液面高度稍高即可。
②豎式蛇管換熱裝置 ：這種裝置是豎式的蛇管分組安裝于發(fā)酵罐內(nèi)，有四組、六組或八組不等，根據(jù)管的直徑大小而定，容積5 m³ 以上的發(fā)酵罐多用這種換熱裝置。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是：冷卻水在管內(nèi)的流速大；傳熱系數(shù)高。這種冷卻裝置適用于冷卻用水溫度較低的地區(qū)，水的用量較少。但是氣溫高的地區(qū)，冷卻用水溫度較高，則發(fā)酵時(shí)降溫困難，發(fā)酵溫度經(jīng)常超過(guò)40℃， 影響發(fā)酵產(chǎn)率，因此應(yīng)采用冷凍鹽水或冷凍水冷卻，這樣就增加了設(shè)備投資及生產(chǎn)成本。此外，彎曲位置比較容易蝕穿。 ③豎式列管(排管)換熱裝置： 這種裝置是以列管形式分組對(duì)稱(chēng)裝于發(fā)酵罐內(nèi)。其優(yōu)點(diǎn)是：加工方便，適用于氣溫較高，水源充足的地區(qū)。這種裝置的缺點(diǎn)是：傳熱系數(shù)較蛇管低，用水量較大。
三、蒸汽滅菌發(fā)酵罐的功能：
蒸汽滅菌發(fā)酵罐具有加熱、冷卻、滅菌、恒溫等功能，能為微生物生長(zhǎng)提供一個(gè)微環(huán)境，即適宜的溫度和壓力。發(fā)酵罐內(nèi)的介質(zhì)則為微生物生長(zhǎng)提供了微生物生長(zhǎng)所需的碳、氮、氧、生長(zhǎng)因子、水等。發(fā)酵罐罐體主要用來(lái)培養(yǎng)發(fā)酵各種菌體和發(fā)酵各種發(fā)酵制品的。發(fā)酵罐具有自動(dòng)控溫、自動(dòng)調(diào)節(jié)pH、自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)、自動(dòng)補(bǔ)料等功能，大大簡(jiǎn)化了操作，減少了染菌的機(jī)會(huì)，是現(xiàn)代發(fā)酵設(shè)備的主要生物反應(yīng)器。
四、蒸汽滅菌發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)特性：
（1）蒸汽滅菌發(fā)酵罐具有適宜的徑高比；發(fā)酵罐的高度與直徑之比一般為1.7~4倍左右，罐身越長(zhǎng)，氧的利用率較高，傳熱系數(shù)越好。
蒸汽滅菌發(fā)酵罐就是常說(shuō)的生物反應(yīng)器，是為一個(gè)特定生物化學(xué)過(guò)程的操作提供良好而滿(mǎn)意的環(huán)境的容器。對(duì)于某些工藝來(lái)說(shuō)，蒸汽滅菌發(fā)酵罐是個(gè)密閉容器，同時(shí)附帶精密控制系統(tǒng)； 不銹鋼發(fā)酵罐是為發(fā)酵生產(chǎn)中的重要設(shè)備，是化工、食品等行業(yè)發(fā)酵制品*的設(shè)備。平時(shí)說(shuō)的發(fā)酵主要是指工業(yè)發(fā)酵，泛指利用生物細(xì)胞制造某些產(chǎn)品或凈化環(huán)境的過(guò)程，它包括厭氧培養(yǎng)的生產(chǎn)過(guò)程，如酒精、丙酮丁醇、乳酸等，以及通氣（有氧）培養(yǎng)的生產(chǎn)過(guò)程，如抗生素、氨基酸、酶制劑等的生產(chǎn)。產(chǎn)品即有細(xì)胞代謝產(chǎn)物，也包括菌體細(xì)胞、酶等。因此，發(fā)酵罐也就是生物發(fā)酵反應(yīng)的場(chǎng)所。
二、蒸汽滅菌發(fā)酵罐的組成：
蒸汽滅菌發(fā)酵罐的種類(lèi)很多，常見(jiàn)的有（1）機(jī)械攪拌發(fā)酵罐（2）氣升式發(fā)酵罐（3）自吸式發(fā)酵罐（4）伍式發(fā)酵罐（5）文氏管發(fā)酵罐。機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐是發(fā)酵工廠類(lèi)型。機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐是一種密封式受壓設(shè)備，其主要部件包括：罐身、軸封、消泡器、攪拌器、聯(lián)軸器、中間軸承、擋板、空氣分布管、換熱裝置和人孔以及管路等。
（1）罐體：發(fā)酵罐的罐體由圓柱體及橢圓形或碟形封頭焊接而成，小型發(fā)酵罐罐頂和罐身采用法蘭連接，材料一般為不銹鋼。為了便于清洗，小型發(fā)酵罐頂設(shè)有清洗用的手孔。中大型發(fā)酵罐配備快開(kāi)人孔及清洗用的快開(kāi)手孔。罐頂還裝有視鏡及燈鏡。在發(fā)酵罐的罐頂上的接管有：進(jìn)料管、補(bǔ)料管、排氣管、接種管和壓力表、安全閥等接管。在罐身上的接管有冷卻水進(jìn)出管、進(jìn)空氣管、取樣管、溫度計(jì)管和pH、DO電極接口。
（2）罐體的尺寸比例：罐體各部分的尺寸有一定的比例，罐的高度與直徑之比一般為1.7~4左右。發(fā)酵罐通常裝有兩組攪拌器，，大型發(fā)酵罐以及高徑比大的，可安裝三組或三組以上的攪拌器。
（3）攪拌器： 攪拌器的作用是打碎氣泡，使空氣與溶液均勻接觸，使氧溶解于發(fā)酵液中。攪拌器有軸向式（槳葉式、螺旋式）和徑向式（渦輪式：平直葉、彎葉、箭葉）兩種。
（4）擋板：擋板的作用是改變液流的方向，由徑向流改為軸向流，促使液體劇烈翻動(dòng)，增加溶解氧。發(fā)酵罐一般設(shè)置4-6塊擋板。
（5）消泡器：消泡器的作用是將泡沫打破。消泡器常用的形式有鋸齒式、梳狀式及孔板式?？装迨降目讖郊s10~20毫米。消泡器的長(zhǎng)度約為罐徑的0.65倍。
（6）聯(lián)軸器：大型發(fā)酵罐攪拌軸較長(zhǎng)，常分為二至三段，用聯(lián)軸器使上下攪拌軸成牢固的剛性聯(lián)接。常用的聯(lián)軸器有鼓形及夾殼形兩種。小型的發(fā)酵罐可采用法蘭將攪拌軸連接，軸的連接應(yīng)垂直，中心線(xiàn)對(duì)正。
（7）軸承：為了減少震動(dòng)，中型發(fā)酵罐—般在罐內(nèi)裝有底軸承，而大型發(fā)酵罐裝有中間軸承，底軸承和中間軸承的水平位置應(yīng)能適當(dāng)調(diào)節(jié)。罐內(nèi)軸承不能加潤(rùn)滑油，應(yīng)采用液體潤(rùn)滑的塑料軸瓦(如聚四氟乙烯等)，軸瓦與 軸之間的間隙常取軸徑的0.4~0.7％。為了防止軸頸磨損，可以在與軸承接觸處的軸上增加一個(gè)軸套。
（8）變速裝置：試驗(yàn)罐采用無(wú)級(jí)變速裝置。發(fā)酵罐常用的變速裝置有三角皮帶傳動(dòng)，圓柱或螺旋圓錐齒輪減速裝置，其中以三角皮帶變速傳動(dòng)較為簡(jiǎn)便。
（9）軸封：軸封的作用是使罐頂或罐底與軸之間的縫隙加以密封，防止泄漏和污染雜菌。常用的軸封有填料函和端面軸封兩種。
（10）發(fā)酵罐的換熱裝置：①夾套式換熱裝置 ：這種裝置多應(yīng)用于容積較小的發(fā)酵罐、種子罐；夾套的高度比靜止液面高度稍高即可。
②豎式蛇管換熱裝置 ：這種裝置是豎式的蛇管分組安裝于發(fā)酵罐內(nèi)，有四組、六組或八組不等，根據(jù)管的直徑大小而定，容積5 m³ 以上的發(fā)酵罐多用這種換熱裝置。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是：冷卻水在管內(nèi)的流速大；傳熱系數(shù)高。這種冷卻裝置適用于冷卻用水溫度較低的地區(qū)，水的用量較少。但是氣溫高的地區(qū)，冷卻用水溫度較高，則發(fā)酵時(shí)降溫困難，發(fā)酵溫度經(jīng)常超過(guò)40℃， 影響發(fā)酵產(chǎn)率，因此應(yīng)采用冷凍鹽水或冷凍水冷卻，這樣就增加了設(shè)備投資及生產(chǎn)成本。此外，彎曲位置比較容易蝕穿。 ③豎式列管(排管)換熱裝置： 這種裝置是以列管形式分組對(duì)稱(chēng)裝于發(fā)酵罐內(nèi)。其優(yōu)點(diǎn)是：加工方便，適用于氣溫較高，水源充足的地區(qū)。這種裝置的缺點(diǎn)是：傳熱系數(shù)較蛇管低，用水量較大。
三、蒸汽滅菌發(fā)酵罐的功能：
蒸汽滅菌發(fā)酵罐具有加熱、冷卻、滅菌、恒溫等功能，能為微生物生長(zhǎng)提供一個(gè)微環(huán)境，即適宜的溫度和壓力。發(fā)酵罐內(nèi)的介質(zhì)則為微生物生長(zhǎng)提供了微生物生長(zhǎng)所需的碳、氮、氧、生長(zhǎng)因子、水等。發(fā)酵罐罐體主要用來(lái)培養(yǎng)發(fā)酵各種菌體和發(fā)酵各種發(fā)酵制品的。發(fā)酵罐具有自動(dòng)控溫、自動(dòng)調(diào)節(jié)pH、自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)、自動(dòng)補(bǔ)料等功能，大大簡(jiǎn)化了操作，減少了染菌的機(jī)會(huì)，是現(xiàn)代發(fā)酵設(shè)備的主要生物反應(yīng)器。
四、蒸汽滅菌發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)特性：
（1）蒸汽滅菌發(fā)酵罐具有適宜的徑高比；發(fā)酵罐的高度與直徑之比一般為1.7~4倍左右，罐身越長(zhǎng)，氧的利用率較高，傳熱系數(shù)越好。
（2）蒸汽滅菌發(fā)酵罐能承受一定壓力，屬于壓力容器；
（3）蒸汽滅菌發(fā)酵罐的攪拌通風(fēng)裝置能使氣液充分混合，保證發(fā)酵液必須的溶解氧；
（4）蒸汽滅菌發(fā)酵罐具有足夠的冷卻面積；
（5）蒸汽滅菌發(fā)酵罐內(nèi)應(yīng)盡量減少死角，避免藏垢積污，滅菌能*，避免染菌；
（6）攪拌器的軸封嚴(yán)密，以減少泄漏。
（7）內(nèi)罐體鏡面拋光Ra≤0.4，衛(wèi)生*。外罐體2B、拉絲處理。
（8）管口采用拉伸翻邊工藝圓弧過(guò)渡，光滑易清洗*，保證生產(chǎn)過(guò)程的可靠性、穩(wěn)定性、符合GMP 的要求。
五、發(fā)酵罐的管口配置：
蒸汽滅菌發(fā)酵罐罐體配有人孔、火焰接種口、進(jìn)料口、出料口、視鏡、射燈、呼吸口、CIP（配衛(wèi)生萬(wàn)向清洗球）、SIP口、無(wú)菌取樣口、PH計(jì)接口（支持SIP）、DO檢測(cè)口、溫度表、溫度傳感器、冷熱介質(zhì)進(jìn)出口等工藝管口。
六、蒸汽滅菌發(fā)酵罐參數(shù)選型：
（3）蒸汽滅菌發(fā)酵罐的攪拌通風(fēng)裝置能使氣液充分混合，保證發(fā)酵液必須的溶解氧；
（4）蒸汽滅菌發(fā)酵罐具有足夠的冷卻面積；
（5）蒸汽滅菌發(fā)酵罐內(nèi)應(yīng)盡量減少死角，避免藏垢積污，滅菌能*，避免染菌；
（6）攪拌器的軸封嚴(yán)密，以減少泄漏。
（7）內(nèi)罐體鏡面拋光Ra≤0.4，衛(wèi)生*。外罐體2B、拉絲處理。
（8）管口采用拉伸翻邊工藝圓弧過(guò)渡，光滑易清洗*，保證生產(chǎn)過(guò)程的可靠性、穩(wěn)定性、符合GMP 的要求。
五、發(fā)酵罐的管口配置：
蒸汽滅菌發(fā)酵罐罐體配有人孔、火焰接種口、進(jìn)料口、出料口、視鏡、射燈、呼吸口、CIP（配衛(wèi)生萬(wàn)向清洗球）、SIP口、無(wú)菌取樣口、PH計(jì)接口（支持SIP）、DO檢測(cè)口、溫度表、溫度傳感器、冷熱介質(zhì)進(jìn)出口等工藝管口。
六、蒸汽滅菌發(fā)酵罐參數(shù)選型：
蒸汽滅菌發(fā)酵罐設(shè)計(jì)選型時(shí)需明確發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵菌種或者其特性、發(fā)酵是否需要自動(dòng)調(diào)節(jié)pH、對(duì)溶氧的要求、對(duì)攪拌的要求、對(duì)補(bǔ)料的要求等，詳細(xì)可電詢(xún)。
| 型號(hào) | 10L-100L | 20L-200L | 30L-300L | 50L-500L | |
| 100L-1000L | 200L-2000L | 300L-3000L | 500L-5000L | ||
| 罐體材質(zhì) | SUS 304 ／ SUS 316L | ||||
| 裝液系數(shù) | 60%-80% | ||||
| 攪拌方式 | 根據(jù)客戶(hù)要求選配:平葉/斜葉/彎葉/箭葉 | ||||
| 攪拌轉(zhuǎn)速 | 根據(jù)客戶(hù)工藝要求 | ||||
| 密封方式 | 機(jī)械密封 | ||||
| 攪拌驅(qū)動(dòng)方式 | 交流減速電機(jī)，變頻器調(diào)速。 | ||||
| 滅菌方式 | 在位滅菌。 | ||||
| 標(biāo)準(zhǔn)接口 | PH、DO、溫控、接種口、消泡報(bào)警口、補(bǔ)酸、補(bǔ)堿、補(bǔ)料、進(jìn)出液口等 | ||||
| 控制方式 | 液晶觸摸屏操作界面，PLC控制器。對(duì)溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、pH值、DO值、消泡、多路補(bǔ)料、加酸、加堿、壓力、通氣量等參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量和自動(dòng)控制。具有數(shù)字化設(shè)定、快速校正、測(cè)量數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)及打印、密碼管理等。并備有通訊接口，可以與上位機(jī)連接。該控制可以選配。 | ||||
| 設(shè)備特點(diǎn) | 在位滅菌，安全可靠；特殊機(jī)械密封，無(wú)泄漏；罐體頂部安裝12V（安全電壓）供電的視鏡燈，超大側(cè)視鏡使罐體內(nèi)觀察清晰；采用火焰接種法，避免了染菌；轉(zhuǎn)速可調(diào)，溶氧可控，外型美觀大方，操作靈活方便；拆裝簡(jiǎn)便快捷。 | ||||
| 可選配套設(shè)備 | 1、三級(jí)空氣過(guò)濾系統(tǒng)及流量計(jì)等。 2、無(wú)油無(wú)水空氣壓縮機(jī)及冷干機(jī) 3、蒸汽發(fā)生器及軟水器 4、平臺(tái) 5、成品儲(chǔ)罐、調(diào)配罐、過(guò)濾器等成套配套設(shè)備。 | ||||
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