一、發(fā)酵罐概述

發(fā)酵一般是指通過對各類微生物(或動植物細(xì)胞)的生長培養(yǎng)和化學(xué)變化诊乐，大量產(chǎn)生和積累專門的代謝產(chǎn)物的反應(yīng)過程烧乙。因此發(fā)酵罐就是為微生物的發(fā)酵過程完成提供場合和條件的罐。發(fā)酵罐根據(jù)發(fā)酵的產(chǎn)品或發(fā)酵的菌種或發(fā)酵形式等的不同赫捕，常見的有機械通風(fēng)發(fā)酵罐馋首、厭氧發(fā)酵罐、固體發(fā)酵罐、液體發(fā)酵罐鳞皂、全自動發(fā)酵罐發(fā)酵罐壶碴、不銹鋼發(fā)酵罐、菌種發(fā)酵罐愧增、小型發(fā)酵罐撼予、啤酒發(fā)酵罐、葡萄酒發(fā)酵罐悟民、食用菌發(fā)酵罐坝辫、二聯(lián)發(fā)酵罐、三聯(lián)發(fā)酵罐等射亏。發(fā)酵罐具有加熱近忙、冷卻、滅菌智润、恒溫等功能及舍，能為微生物生長提供一個適宜的發(fā)酵環(huán)境，即適宜的溫度和壓力做鹰、營養(yǎng)击纬。

發(fā)酵罐內(nèi)的培養(yǎng)基則為微生物生長提供了所需的碳、氮钾麸、氧更振、生長因子、水等饭尝。發(fā)酵罐罐體主要用來培養(yǎng)發(fā)酵各種菌體和發(fā)酵各種發(fā)酵制品的肯腕。發(fā)酵罐具有自動控溫、自動調(diào)節(jié)pH坏表、自動記錄數(shù)據(jù)缆月、自動補料等功能，大大簡化了操作幢堕，減少了染菌的機會践涧，是現(xiàn)代發(fā)酵設(shè)備的主要生物反應(yīng)器。

　　二山乐、發(fā)酵罐產(chǎn)品主要用途

用于厭氣發(fā)酵(如生產(chǎn)酒精岩视、溶劑)的發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)可以較簡單。用于好氧發(fā)酵(如生產(chǎn)抗生素插凳、氨基酸颓蛀、有機酸、維生素等)的發(fā)酵罐因需向罐中連續(xù)通入大量無菌空氣姥胳，并為考慮通入空氣的利用率鹰坐，故在發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)上較為復(fù)雜好啸，常用的有機械攪拌式發(fā)酵罐、鼓泡式發(fā)酵罐和氣升式發(fā)酵罐迷啄。

乳制品渊季、酒類發(fā)酵過程是一個無菌、無污染的過程审残，發(fā)酵罐采用了無菌系統(tǒng)梭域，避免和防止了空氣中微生物的污染，大大延長了產(chǎn)品的保質(zhì)期和產(chǎn)品的純正搅轿，罐體上特別設(shè)計安裝了無菌呼吸氣孔或無菌正壓發(fā)酵系統(tǒng)病涨。罐體上設(shè)有米洛板或迷宮式夾套，可通入加熱或冷卻介質(zhì)來進(jìn)行循環(huán)加熱或冷卻璧坟。

發(fā)酵罐的容量由300-15000L多種不同規(guī)格既穆。發(fā)酵罐按使用范圍可分為實驗室小型發(fā)酵罐、中試生產(chǎn)發(fā)酵罐雀鹃、大型發(fā)酵罐等幻工。發(fā)酵罐廣泛應(yīng)用于乳制品、飲料黎茎、生物工程囊颅、制藥、精細(xì)化工等行業(yè)傅瞻，罐體設(shè)有夾層刺勇、保溫層、可加熱迟摹、冷卻觅氢、保溫。罐體與上下填充頭(或錐形)均采用旋壓R角加工跋章，罐內(nèi)壁經(jīng)鏡面拋光處理虐恋，無衛(wèi)生死角，而全封閉設(shè)計確保物料始終處一無污染的狀態(tài)下混合往姆、發(fā)酵馒符，設(shè)備配備空氣呼吸孔，CIP清洗噴頭宏湾，人孔等裝置住龙。

三、發(fā)酵罐的分類

發(fā)酵罐的分類：按照發(fā)酵罐的設(shè)備笛驴，分為機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐和非機械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐;按照微生物的生長代謝需要，分為好氧型發(fā)酵罐和厭氣氧型發(fā)酵灌芽接。發(fā)酵罐是一種對物料進(jìn)行機械攪拌與發(fā)酵的設(shè)備饵逐。該設(shè)備采用內(nèi)循環(huán)方式括眠，用攪拌槳分散和打碎氣泡，它溶氧速率高倍权，混合效果好掷豺。罐體采用SUS304或316L進(jìn)口不銹鋼，罐內(nèi)配有自動噴淋清洗機頭薄声，確保生產(chǎn)過程符合GMP要求当船。

四、發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)特征
　　1默辨、發(fā)酵罐罐體材質(zhì)均采用高級不銹鋼材質(zhì)德频，內(nèi)外表面均采用拋光處理，拋光精度Ra0.4,可防止物料粘壁缩幸，且易清洗壹置；
　　2、攪拌系統(tǒng)采用三層六平葉發(fā)酵專用標(biāo)準(zhǔn)槳表谊，無級調(diào)速钞护，可實現(xiàn)發(fā)酵攪拌過程全自動控制；
　　3爆办、發(fā)酵罐采用在位高溫蒸汽滅菌揩臊，滅菌過程可實現(xiàn)自動控制，滅菌溫度精確鬼痹；
　　4落余、瑞士梅特勒PH電極及屏蔽導(dǎo)線，范圍在2~12PH柄哀，控制精度為±0.02PH嘱董；
　　5、自動檢測泡沫把丹，可添加消泡劑图兑，靈敏度為100~10000；空氣流量控制可采用轉(zhuǎn)子流量計手動調(diào)節(jié)躯法，范圍為0~5000L/min蔫卦；
　　6、補料系統(tǒng)可通過蠕動泵自動流加滚蚪，范圍為0~5L/min,控制精度±2%桨座。

五、發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)產(chǎn)品組成

　　(1)罐體

　　發(fā)酵罐的罐體由筒體及橢圓形或碟形封頭焊接而成蛉幸，小型發(fā)酵罐封頭和筒體采用法蘭連接破讨。罐頂裝有視鏡及燈鏡，方便觀察罐內(nèi)發(fā)酵狀態(tài)奕纫。在發(fā)酵罐的罐頂上的接管有：進(jìn)料管提陶、補料管烫沙、排氣管、接種管和壓力表接管隙笆。在罐身上的接管有冷卻水進(jìn)出管锌蓄、進(jìn)空氣管、取樣管撑柔、溫度計管和測控儀表接口瘸爽。

　　(2)罐體的尺寸比例

　　罐體各部分的尺寸有一定的比例，發(fā)酵罐一般由于發(fā)酵的特殊需要一般為細(xì)長型铅忿，高度與直徑之比一般為1.7~2.5左右剪决。

　　(3)攪拌器

　　發(fā)酵罐通常裝有兩組攪拌器，兩組攪拌器的間距S約為攪拌器直徑的三倍辆沦。對于大型發(fā)酵罐以及液體深度HL較高的昼捍，可安裝三組或三組以上的攪拌器。最下面一組攪拌器通常與風(fēng)管出口較接近為好丛滋，與罐底的距離C一般等于攪拌器直徑Di央匀，但也不宜小于0.8Di，否則會影響液體的循環(huán)技窝。

　　軸向式攪拌器：槳葉式试著、螺旋槳式

　　徑向式(渦輪式)攪拌器(Disc turbine)：平直葉、彎葉叙冕、箭葉

　　(4)擋板

　　擋板的作用是改變液流的方向橱柒，由徑向流改為軸向流，促使液體劇烈翻動鹉某，增加溶解氧主靡。

　　全擋板條件：是指在一定轉(zhuǎn)數(shù)下再增加罐內(nèi)附件而軸功率仍保持不變。要達(dá)到全擋板條件必須滿足下式要求：

　　(5)消泡器

　　消泡器的作用是將泡沫打破继躁。消泡器常用的形式有鋸齒式否艺、梳狀式及孔板式』⒄ǎ孔板式的孔徑約10~20毫米盒苛。消泡器的長度約為罐徑的0.65倍。

　　(6)聯(lián)軸器

　　大型發(fā)酵罐攪拌軸較長身堡，常分為二至三段邓尤，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贴谎。小型的發(fā)酵罐可采用法蘭將攪拌軸連接汞扎，軸的連接應(yīng)垂直，中心線對正擅这。

　　(7)軸承

　　為了減少震動澈魄，中型發(fā)酵罐—般在罐內(nèi)裝有底軸承绞幌，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)一忱。罐內(nèi)軸承不能加潤滑油，應(yīng)采用液體潤滑的塑料軸瓦(如聚四氟乙烯等)谭确，軸瓦與軸之間的間隙常取軸徑的0.4~0.7%帘营。為了防止軸頸磨損，可以在與軸承接觸處的軸上增加一個軸套逐哈。

　　(8)變速裝置

　　試驗罐采用無級變速裝置芬迄。發(fā)酵罐常用的變速裝置有三角皮帶傳動，圓柱或螺旋圓錐齒輪減速裝置蒙玩，其中以三角皮帶變速傳動較為簡便瘤贷。

　　(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绅刨。常用的軸封有填料函和端面軸封兩種招惜，一般用機械式密封。

　】棺辍①填料函式軸封是由填料箱體棚泛，填料底襯套，填料壓蓋和壓緊螺栓等零件構(gòu)成褒述，使旋轉(zhuǎn)軸達(dá)到密封的效果牢米。

　　填料函式軸封的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單。主要缺點是：死角多逃窜，很難*滅菌郊舅，容易滲漏及染菌;軸的磨損情況較嚴(yán)重;填料壓緊后摩擦功率消耗大;壽命短贿魄，經(jīng)常維修精拟，耗工時多。

　∪偶　②端面式軸封又稱機械軸封厚柳。密封作用是靠彈性元件(彈簧氧枣、波紋管等)的壓力使垂直于軸線的動環(huán)和靜環(huán)光滑表面緊密地相互貼合，并作相對轉(zhuǎn)動而達(dá)到密封别垮。

　　(10)發(fā)酵罐的換熱裝置

　”慵唷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;夾套的高度比靜止液面高度稍高即可。這種裝置的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單;加工容易碳想，罐內(nèi)無冷卻設(shè)備烧董，死角少，容易進(jìn)行清潔滅菌工作胧奔，有利于發(fā)酵逊移。其缺點 是：傳熱壁較厚预吆，冷卻水流速低，發(fā)酵時降溫效果差胳泉。

　」詹妗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)，有四組扇商、六組或八組不等厨棒，根據(jù)管的直徑大小而定，容積5 立方米 以上的發(fā)酵罐多用這種換熱裝置桑趴。這種裝置的優(yōu)點是：冷卻水在管內(nèi)的流速大;傳熱系數(shù)高盟拨。這種冷卻裝置適用于冷卻用水溫度較低的地區(qū)，水的用量較少盔连。但是氣溫高的地區(qū)琢账，冷卻用水溫度較高，則發(fā)酵時降溫困難凰染，發(fā)酵溫度經(jīng)常超過40℃蟆蔫， 影響發(fā)酵產(chǎn)率，因此應(yīng)采用冷凍鹽水或冷凍水冷卻娇紊，這樣就增加了設(shè)備投資及生產(chǎn)成本勃提。此外，彎曲位置比較容易蝕穿触茎。

　“汲摺③豎式列管(排管)換熱裝置

　　這種裝置是以列管形式分組對稱裝于發(fā)酵罐內(nèi)。其優(yōu)點是：加工方便希俩，適用于氣溫較高吊宋，水源充足的地區(qū)。這種裝置的缺點是：傳熱系數(shù)較蛇管低颜武，用水量較大璃搜。

　　　　　　
六、發(fā)酵罐技術(shù)參數(shù)

七鳞上、發(fā)酵罐質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

　　設(shè)計这吻、制造、檢驗篙议、驗收執(zhí)行：
　　1唾糯、《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》
　　2、SFDA 《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》
　　3鬼贱、TSG21—2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》
　　4移怯、GB150—2011《壓力容器》
　　5、NB/T47015—2011《壓力容器焊接規(guī)程》
　　6、NB/T47013—2015《承壓設(shè)備無損檢測》
　　7舟误、HG/T20584—2011《鋼制化工容器制造技術(shù)要求》