蒸汽滅菌發酵罐

一、蒸汽滅菌發酵罐的定義：
蒸汽滅菌發酵罐就是常說的生物反應器，是為一個特定生物化學過程的操作提供良好而滿意的環境的容器。對于某些工藝來說，蒸汽滅菌發酵罐是個密閉容器，同時附帶精密控制系統； 不銹鋼發酵罐是為發酵生產中的重要設備，是化工、食品等行業發酵制品*的設備。平時說的發酵主要是指工業發酵，泛指利用生物細胞制造某些產品或凈化環境的過程，它包括厭氧培養的生產過程，如酒精、丙酮丁醇、乳酸等，以及通氣（有氧）培養的生產過程，如抗生素、氨基酸、酶制劑等的生產。產品即有細胞代謝產物，也包括菌體細胞、酶等。因此，發酵罐也就是生物發酵反應的場所。
二、蒸汽滅菌發酵罐的組成：
蒸汽滅菌發酵罐的種類很多，常見的有（1）機械攪拌發酵罐（2）氣升式發酵罐（3）自吸式發酵罐（4）伍式發酵罐（5）文氏管發酵罐。機械攪拌通風發酵罐是發酵工廠類型。機械攪拌通風發酵罐是一種密封式受壓設備，其主要部件包括：罐身、軸封、消泡器、攪拌器、聯軸器、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，小型發酵罐頂設有清洗用的手孔。中大型發酵罐配備快開人孔及清洗用的快開手孔。罐頂還裝有視鏡及燈鏡。在發酵罐的罐頂上的接管有：進料管、補料管、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出管、進空氣管、取樣管、溫度計管和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。發酵罐通常裝有兩組攪拌器，，大型發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，增加溶解氧。發酵罐一般設置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。孔板式的孔徑約10~20毫米。消泡器的長度約為罐徑的0.65倍。
（6）聯軸器：大型發酵罐攪拌軸較長，常分為二至三段，用聯軸器使上下攪拌軸成牢固的剛性聯接。常用的聯軸器有鼓形及夾殼形兩種。小型的發酵罐可采用法蘭將攪拌軸連接，軸的連接應垂直，中心線對正。
（7）軸承：為了減少震動，中型發酵罐—般在罐內裝有底軸承，而大型發酵罐裝有中間軸承，底軸承和中間軸承的水平位置應能適當調節。罐內軸承不能加潤滑油，應采用液體潤滑的塑料軸瓦(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軸套。
（8）變速裝置：試驗罐采用無級變速裝置。發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，其中以三角皮帶變速傳動較為簡便。
（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）發酵罐的換熱裝置：①夾套式換熱裝置 ：這種裝置多應用于容積較小的發酵罐、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酵罐內，有四組、六組或八組不等，根據管的直徑大小而定，容積5 m³ 以上的發酵罐多用這種換熱裝置。這種裝置的優點是：冷卻水在管內的流速大；傳熱系數高。這種冷卻裝置適用于冷卻用水溫度較低的地區，水的用量較少。但是氣溫高的地區，冷卻用水溫度較高，則發酵時降溫困難，發酵溫度經常超過40℃， 影響發酵產率，因此應采用冷凍鹽水或冷凍水冷卻，這樣就增加了設備投資及生產成本。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稱裝于發酵罐內。其優點是：加工方便，適用于氣溫較高，水源充足的地區。這種裝置的缺點是：傳熱系數較蛇管低，用水量較大。
三、蒸汽滅菌發酵罐的功能：
蒸汽滅菌發酵罐具有加熱、冷卻、滅菌、恒溫等功能，能為微生物生長提供一個微環境，即適宜的溫度和壓力。發酵罐內的介質則為微生物生長提供了微生物生長所需的碳、氮、氧、生長因子、水等。發酵罐罐體主要用來培養發酵各種菌體和發酵各種發酵制品的。發酵罐具有自動控溫、自動調節pH、自動記錄數據、自動補料等功能，大大簡化了操作，減少了染菌的機會，是現代發酵設備的主要生物反應器。
四、蒸汽滅菌發酵罐結構特性：
（1）蒸汽滅菌發酵罐具有適宜的徑高比；發酵罐的高度與直徑之比一般為1.7~4倍左右，罐身越長，氧的利用率較高，傳熱系數越好。

（2）蒸汽滅菌發酵罐能承受一定壓力，屬于壓力容器；
（3）蒸汽滅菌發酵罐的攪拌通風裝置能使氣液充分混合，保證發酵液必須的溶解氧；
（4）蒸汽滅菌發酵罐具有足夠的冷卻面積；
（5）蒸汽滅菌發酵罐內應盡量減少死角，避免藏垢積污，滅菌能*，避免染菌；
（6）攪拌器的軸封嚴密，以減少泄漏。
（7）內罐體鏡面拋光Ra≤0.4，衛生*。外罐體2B、拉絲處理。
（8）管口采用拉伸翻邊工藝圓弧過渡，光滑易清洗*，保證生產過程的可靠性、穩定性、符合GMP 的要求。
五、發酵罐的管口配置：
蒸汽滅菌發酵罐罐體配有人孔、火焰接種口、進料口、出料口、視鏡、射燈、呼吸口、CIP（配衛生萬向清洗球）、SIP口、無菌取樣口、PH計接口（支持SIP）、DO檢測口、溫度表、溫度傳感器、冷熱介質進出口等工藝管口。
六、蒸汽滅菌發酵罐參數選型：

蒸汽滅菌發酵罐設計選型時需明確發酵溫度、發酵時間、發酵菌種或者其特性、發酵是否需要自動調節pH、對溶氧的要求、對攪拌的要求、對補料的要求等，詳細可電詢。

型號	10L-100L	20L-200L	30L-300L	50L-500L
	100L-1000L	200L-2000L	300L-3000L	500L-5000L
罐體材質	SUS 304 ／ SUS 316L
裝液系數	60%-80%
攪拌方式	根據客戶要求選配:平葉/斜葉/彎葉/箭葉
攪拌轉速	根據客戶工藝要求
密封方式	機械密封
攪拌驅動方式	交流減速電機，變頻器調速。
滅菌方式	在位滅菌。
標準接口	PH、DO、溫控、接種口、消泡報警口、補酸、補堿、補料、進出液口等
控制方式	液晶觸摸屏操作界面，PLC控制器。對溫度、攪拌轉速、pH值、DO值、消泡、多路補料、加酸、加堿、壓力、通氣量等參數實時測量和自動控制。具有數字化設定、快速校正、測量數據顯示存儲及打印、密碼管理等。并備有通訊接口，可以與上位機連接。該控制可以選配。
設備特點	在位滅菌，安全可靠；特殊機械密封，無泄漏；罐體頂部安裝12V（安全電壓）供電的視鏡燈，超大側視鏡使罐體內觀察清晰；采用火焰接種法，避免了染菌；轉速可調，溶氧可控，外型美觀大方，操作靈活方便；拆裝簡便快捷。
可選配套設備	1、三級空氣過濾系統及流量計等。 2、無油無水空氣壓縮機及冷干機 3、蒸汽發生器及軟水器 4、平臺 5、成品儲罐、調配罐、過濾器等成套配套設備。