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生物菌种发酵设备

作者: 发布时间:2018/12/15 20:33:58 浏览次数:

返回:公司新闻

一、发酵罐的定义:
小型实验室发酵罐就是通常所说的生物反应器,是为一个特定生物化学过程的操作提供良好而满意的环境的容器。对于某些工艺来说,发酵罐是个密闭容器,同时附带精密控制系统;不锈钢发酵罐是为发酵生产中的重要设备,是化工、食品等行业发酵制品不可缺少的设备。平时说的发酵主要是指工业发酵,泛指利用生物细胞制造某些产品或净化环境的过程,它包括厌氧培养的生产过程,如酒精、丙酮丁醇、乳酸等,以及通气(有氧)培养的生产过程,如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。产品即有细胞代谢产物,也包括菌体细胞、酶等。因此,发酵罐也就是生物发酵反应的场所。

二、发酵罐的组成: 
发酵罐的种类很多,常见的有(1)机械搅拌发酵罐(2)气升式发酵罐(3)自吸式发酵罐(4)伍式发酵罐(5)文氏管发酵罐。机械搅拌通风发酵罐是发酵工厂最常用类型。机械搅拌通风发酵罐是一种密封式受压设备,其主要部件包括:罐身、轴封、消泡器、搅拌器、联轴器、中间轴承、挡板、空气分布管、换热装置和人孔以及管路等。
1)罐体:发酵罐的罐体由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成,小型发酵罐罐顶和罐身采用法兰连接,材料一般为不锈钢。为了便于清洗,小型发酵罐顶设有清洗用的手孔。中大型发酵罐配备快开人孔及清洗用的快开手孔。罐顶还装有视镜及灯镜。在发酵罐的罐顶上的接管有:进料管、补料管、排气管、接种管和压力表、安全阀等接管。在罐身上的接管有冷却水进出管、进空气管、取样管、温度计管和pHDO电极接口。
2)罐体的尺寸比例:罐体各部分的尺寸有一定的比例,罐的高度与直径之比一般为1.7~4左右。发酵罐通常装有两组搅拌器,,大型发酵罐以及高径比大的,可安装三组或三组以上的搅拌器。
3)搅拌器:搅拌器的作用是打碎气泡,使空气与溶液均匀接触,使氧溶解于发酵液中。搅拌器有轴向式(桨叶式、螺旋式)和径向式(涡轮式:平直叶、弯叶、箭叶)两种。
4)挡板:挡板的作用是改变液流的方向,由径向流改为轴向流,促使液体剧烈翻动,增加溶解氧。发酵罐一般设置4-6块挡板。
5)消泡器:消泡器的作用是将泡沫打破。消泡器常用的形式有锯齿式、梳状式及孔板式。孔板式的孔径约10~20毫米。消泡器的长度约为罐径的0.65倍。
6)联轴器:大型发酵罐搅拌轴较长,常分为二至三段,用联轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性联接。常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。小型的发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接,轴的连接应垂直,中心线对正。
7)轴承:为了减少震动,中型发酵罐般在罐内装有底轴承,而大型发酵罐装有中间轴承,底轴承和中间轴承的水平位置应能适当调节。罐内轴承不能加润滑油,应采用液体润滑的塑料轴瓦(如聚四氟乙烯等),轴瓦与 轴之间的间隙常取轴径的0.4~0.7%。为了防止轴颈磨损,可以在与轴承接触处的轴上增加一个轴套。
8)变速装置:试验罐采用无级变速装置。发酵罐常用的变速装置有三角皮带传动,圆柱或螺旋圆锥齿轮减速装置,其中以三角皮带变速传动较为简便。
9)轴封:轴封的作用是使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封,防止泄漏和污染杂菌。常用的轴封有填料函和端面轴封两种。
10)发酵罐的换热装置:夹套式换热装置:这种装置多应用于容积较小的发酵罐、种子罐;夹套的高度比静止液面高度稍高即可。
竖式蛇管换热装置:这种装置是竖式的蛇管分组安装于发酵罐内,有四组、六组或八组不等,根据管的直径大小而定,容积5m³以上的发酵罐多用这种换热装置。这种装置的优点是:冷却水在管内的流速大;传热系数高。这种冷却装置适用于冷却用水温度较低的地区,水的用量较少。但是气温高的地区,冷却用水温度较高,则发酵时降温困难,发酵温度经常超过40℃,影响发酵产率,因此应采用冷冻盐水或冷冻水冷却,这样就增加了设备投资及生产成本。此外,弯曲位置比较容易蚀穿。竖式列管(排管)换热装置:这种装置是以列管形式分组对称装于发酵罐内。其优点是:加工方便,适用于气温较高,水源充足的地区。这种装置的缺点是:传热系数较蛇管低,用水量较大。
三、发酵罐的功能:
发酵罐具有加热、冷却、灭菌、恒温等功能,能为微生物生长提供一个微环境,即适宜的温度和压力。发酵罐内的介质则为微生物生长提供了微生物生长所需的碳、氮、氧、生长因子、水等。发酵罐罐体主要用来培养发酵各种菌体和发酵各种发酵制品的。发酵罐具有自动控温、自动调节pH、自动记录数据、自动补料等功能,大大简化了操作,减少了染菌的机会,是现代发酵设备的主要生物反应器。
四、不锈钢发酵罐的结构特性:
1)发酵罐具有适宜的径高比;发酵罐的高度与直径之比一般为1.7~4倍左右,罐身越长,氧的利用率较高,传热系数越好。
2)发酵罐能承受一定压力,属于压力容器;
3)发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合,保证发酵液必须的溶解氧;
4)发酵罐具有足够的冷却面积;
5)发酵罐内应尽量减少死角,避免藏垢积污,灭菌能彻底,避免染菌;
6)搅拌器的轴封严密,以减少泄漏。
7)内罐体镜面抛光Ra≤0.4,卫生无死角。外罐体2B、拉丝处理。
8)管口采用拉伸翻边工艺圆弧过渡,光滑易清洗无死角,保证生产过程的可靠性、稳定性、符合GMP的要求。
五、发酵罐的管口配置:
配有人孔、火焰接种口、进料口、出料口、视镜、射灯、呼吸口、CIP(配卫生万向清洗球)、SIP口、无菌取样口、PH计接口(支持SIP)、DO检测口、温度表、温度传感器、冷热介质进出口等工艺管口。
六、发酵罐的参数选型:
发酵罐设计选型时需明确发酵温度、发酵时间、发酵菌种或者其特性、发酵是否需要自动调节pH、对溶氧的要求、对搅拌的要求、对补料的要求等,详细可电询。

型号

10L-100L

20L-200L

30L-300L

50L-500L

100L-1000L

200L-2000L

300L-3000L

500L-5000L

罐体材质

SUS304SUS316L

装液系数

60%-80%

搅拌方式

根据客户要求选配:平叶/斜叶/弯叶/箭叶

搅拌转速

根据客户工艺要求

密封方式

机械密封

搅拌驱动方式

交流减速电机,变频器调速。

灭菌方式

在位灭菌。

标准接口

PHDO、温控、接种口、消泡报警口、补酸、补碱、补料、进出液口等

控制方式

液晶触摸屏操作界面,PLC控制器。对温度、搅拌转速、pH值、DO值、消泡、多路补料、加酸、加碱、压力、通气量等参数实时测量和自动控制。具有数字化设定、快速校正、测量数据显示存储及打印、密码管理等。并备有通讯接口,可以与上位机连接。该控制可以选配。

设备特点

在位灭菌,安全可靠;特殊机械密封,无泄漏;罐体顶部安装12V(安全电压)供电的视镜灯,超大侧视镜使罐体内观察清晰;采用火焰接种法,避免了染菌;转速可调,溶氧可控,外型美观大方,操作灵活方便;拆装简便快捷。

可选配套设备

1、三级空气过滤系统及流量计等。
2、无油无水空气压缩机及冷干机
3、蒸汽发生器及软水器
4、平台
5、成品储罐、调配罐、过滤器等成套配套设备。



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