不銹鋼發(fā)酵罐的技術(shù)原理與設(shè)備參數(shù)介紹

技術(shù)原理

• 無菌環(huán)境維持：不銹鋼發(fā)酵罐采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼材質(zhì)，具有良好的耐腐蝕性和表面光潔度，易于清潔和消毒，可有效防止微生物污染。同時，通過空氣過濾系統(tǒng)、蒸汽滅菌系統(tǒng)等確保發(fā)酵過程在無菌環(huán)境下進(jìn)行。

• 溫度控制：發(fā)酵過程中微生物或細(xì)胞的生長代謝會產(chǎn)生熱量，同時不同的發(fā)酵階段對溫度有特定要求。發(fā)酵罐配備有溫度控制系統(tǒng)，通常采用夾套或盤管結(jié)構(gòu)，通過循環(huán)熱水或冷水來精確調(diào)節(jié)發(fā)酵液的溫度，使其保持在適宜的范圍內(nèi)，以滿足微生物或細(xì)胞的生長需求。

• pH 值控制：微生物的生長和代謝會導(dǎo)致發(fā)酵液 pH 值的變化，而合適的 pH 值是保證發(fā)酵過程順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素之一。發(fā)酵罐通過添加酸或堿溶液來調(diào)節(jié) pH 值，pH 電極實(shí)時監(jiān)測發(fā)酵液的 pH 值，并將信號反饋給控制系統(tǒng)，從而精確控制酸堿添加量，維持 pH 值穩(wěn)定。

• 攪拌與通氣：攪拌系統(tǒng)使發(fā)酵液充分混合，保證微生物或細(xì)胞均勻分布在發(fā)酵液中，同時促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的傳遞和溶解氧的分散。通氣系統(tǒng)則向發(fā)酵液中通入無菌空氣，為好氧微生物或細(xì)胞提供生長所需的氧氣，同時帶走發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化碳等廢氣。

設(shè)備參數(shù)

• 容積：不銹鋼發(fā)酵罐的容積大小根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求而定，實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的發(fā)酵罐容積通常在幾升到幾十升之間，如 5L、10L、50L 等；中試規(guī)模的發(fā)酵罐容積一般在幾百升到幾千升，如 100L、500L、1000L 等；大規(guī)模生產(chǎn)用的發(fā)酵罐容積可達(dá)到數(shù)萬升甚至更大，如 5000L、10000L 等。

• 工作壓力：發(fā)酵罐的工作壓力一般在 0.1 - 0.5MPa 之間，具體數(shù)值取決于發(fā)酵工藝的要求。對于一些需要在高壓下進(jìn)行的發(fā)酵過程，如某些抗生素的生產(chǎn)，發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)壓力可能會更高，可達(dá) 1MPa 或以上。

• 溫度控制范圍：通常發(fā)酵罐的溫度控制范圍在 20 - 60℃之間，這一范圍能夠滿足大多數(shù)微生物和細(xì)胞的生長需求。對于一些特殊的發(fā)酵過程，如高溫發(fā)酵或低溫發(fā)酵，發(fā)酵罐的溫度控制范圍可以根據(jù)具體要求進(jìn)行調(diào)整。

• 攪拌轉(zhuǎn)速：攪拌轉(zhuǎn)速一般在 50 - 1000rpm（轉(zhuǎn) / 分鐘）之間。較低的轉(zhuǎn)速適用于一些對剪切力不敏感的微生物或細(xì)胞培養(yǎng)，而較高的轉(zhuǎn)速則可用于需要強(qiáng)化傳質(zhì)和混合效果的發(fā)酵過程，如酵母發(fā)酵生產(chǎn)酒精等。在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)發(fā)酵液的粘度、菌體濃度等因素進(jìn)行調(diào)整。

• 通氣量：通氣量通常以體積空氣流量與發(fā)酵液體積的比值來表示，單位為 vvm（體積 / 體積 / 分鐘）。一般發(fā)酵過程的通氣量在 0.5 - 2.0vvm 之間。例如，對于一個 10L 的發(fā)酵罐，通氣量為 1.0vvm 時，每分鐘通入的空氣體積為 10L。通氣量的大小需要根據(jù)微生物或細(xì)胞的需氧特性以及發(fā)酵工藝的要求進(jìn)行優(yōu)化。

本廠閑置二手酸奶發(fā)酵罐