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      生物發酵設備

      發酵罐

      文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2019/10/17     瀏覽次數:    

      發酵罐

        一、發酵罐概述
        發酵是通過微生物(或動植物細胞)的生長培養和化學變化,大量產生和積累專門的代謝產物的反應過程。因此發酵罐就是為微生物的發酵過程完成提供場合和條件的罐。發酵罐根據發酵的產品或發酵的菌種或發酵形式等的不同,常見的有機械通風發酵罐、厭氧發酵罐、固體發酵罐、液體發酵罐、全自動發酵罐發酵罐、不銹鋼發酵罐、菌種發酵罐、小型發酵罐、啤酒發酵罐、葡萄酒發酵罐、食用菌發酵罐、二聯發酵罐、三聯發酵罐等。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適宜的發酵環境,即適宜的溫度和壓力、營養。發酵罐內的培養基則為微生物生長提供了所需的碳、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。
        二、發酵罐的組成結構
       ?。?)罐體
        發酵罐的罐體由筒體及橢圓形或碟形封頭焊接而成,小型發酵罐封頭和筒體采用法蘭連接。罐頂裝有視鏡及燈鏡,方便觀察罐內發酵狀態。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、溫度計管和測控儀表接口。
       ?。?)罐體的尺寸比例
        罐體各部分的尺寸有一定的比例,發酵罐一般由于發酵的特殊需要一般為細長型,高度與直徑之比一般為1.7~2.5左右。
       ?。?)攪拌器
        發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。對于大型發酵罐以及液體深度HL較高的,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管出口較接近為好,與罐底的距離C一般等于攪拌器直徑Di,但也不宜小于0.8Di,否則會影響液體的循環。
        軸向式攪拌器:槳葉式、螺旋槳式
        徑向式(渦輪式)攪拌器(Disc turbine):平直葉、彎葉、箭葉
       ?。?)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。
        全擋板條件:是指在一定轉數下再增加罐內附件而軸功率仍保持不變。要達到全擋板條件必須滿足下式要求:
       ?。?)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。消泡器的長度約為罐徑的0.65倍。
       ?。?)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。
       ?。?)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。
       ?。?)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。
       ?。?)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。
       ?、偬盍虾捷S封是由填料箱體,填料底襯套,填料壓蓋和壓緊螺栓等零件構成,使旋轉軸達到密封的效果。
        填料函式軸封的優點是結構簡單。主要缺點是:死角多,很難徹底滅菌,容易滲漏及染菌;軸的磨損情況較嚴重;填料壓緊后摩擦功率消耗大;壽命短,經常維修,耗工時多。
       ?、诙嗣媸捷S封又稱機械軸封。密封作用是靠彈性元件(彈簧、波紋管等)的壓力使垂直于軸線的動環和靜環光滑表面緊密地相互貼合,并作相對轉動而達到密封。
       ?。?0)發酵罐的換熱裝置
       ?、賷A套式換熱裝置
        這種裝置多應用于容積較小的發酵罐;夾套的高度比靜止液面高度稍高即可。這種裝置的優點是:結構簡單;加工容易,罐內無冷卻設備,死角少,容易進行清潔滅菌工作,有利于發酵。其缺點 是:傳熱壁較厚,冷卻水流速低,發酵時降溫效果差。
       ?、谪Q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 立方米 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。
       ?、圬Q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、發酵罐的參數選型:

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