发酵罐的主要部件
罐体:主要用来培养发酵各种菌体,密封性要好(防止菌体被污染)
罐体当中有搅拌浆,用于发酵过程当中不停的搅拌
底部通气的Sparger,用来通入菌体生长所需要的空气或氧气
罐体的顶盘上有控制传感器,***常用的有pH电极和DO电极,用来监测发酵过程中发酵液pH和DO的变化控制器,用来显示和控制发酵条件等等。
固体发酵法是在固体发酵罐是指利用自然底物做碳源及能源,或利用惰性底物做固体支持物,其体系无水或接近于无水的发酵过程。主要有浅盘式发酵和厚层通风发酵。固体发酵法的优点主要表现
在以下方面:
(1)培养基简单且来源广泛,多为便宜的天然基质或工业生产的下脚料;
(2)***少,能耗相对较低;
(3)基质含水量低,可大大减少生物反应器的体积,不需要废水处理,环境污染较小;
(4)发酵过程一般不需要严格的无菌操作,技术要求较低;
固体发酵生产的缺点是主要为较难实行自动化、劳动强度大、生产效率较低等。
固体发酵生产流程大致如下:
生产***---固体种或液体种---接种---固体发酵罐---发酵---发酵料
烘干---粉碎---复配---检测---包装---成品
发酵罐搅拌时需要注意的措施
发酵罐中搅拌的主要作用是混合和传质,即使空气分散成气泡,与发酵液充分混合,打破气泡,增加气液界面,获得所需的溶解氧速率,使细胞悬浮和分散。在发酵系统中保持适当的气-液-固(池)三相混合和传质强化传热。因此,搅拌器的设计应使发酵液具有足够的径向流动和适度的轴向运动。
涡轮搅拌器主要用于发酵罐。涡轮搅拌器有三种类型:平叶片、曲叶片和箭头叶片。涡轮搅拌器轴向混合不良,搅拌强度随距搅拌轴距离的增加而降低。当培养基较厚时,混合效果降低。为了加强轴向混合,涡轮和推进叶轮可以一起使用。本设计根据设计要求采用涡轮搅拌器。
挡板的作用是防止在液面中心产生涡流,增强湍流和溶解氧的传质。挡板的高度从罐底上升到设计液位。当采用管中管冷却时,可以用管中管冷却代替挡板,不需要安装挡板,本设计中不需要安装挡板。当发酵罐的搅拌轴较长时,通常通过耦合将其分成两到三段。
第i一联轴器的安装位置可以设置在小发酵罐顶部外的机械密封的上部,但大发酵罐将置于罐内的机械密封之下,上轴一般由不锈钢制成。该设计将置于罐内的机械密封下,材料为16MnR不锈钢,轴由45碳钢制成。
发酵罐搅拌轴为超长轴,常安装底轴承和中间轴承,防止轴摆动。小型发酵罐由拉杆控制,大型发酵罐由桁架固定。本设计采用推力滑动轴系统。
阀门宜采用软密封
阀门是在发酵设备中使用***多的附属设备,其中使用***多的是截止阀。阀门对介质的密封性可分为4级,即公称级、低漏级、蒸汽级和原子级。公称级与低漏级密封适用于关闭要求不严密的阀门,例如用于控制流量的阀门。蒸汽级密封适用于蒸汽和大部分其他工业用阀门的阀座、阀杆和阀体连接部的密封。原子级密封适用于介质密封性要求极高的场合,如宇宙飞船和原子能动力设备等。由于发酵工业中使用高温蒸汽对发酵设备进行灭菌,因此阀门对介质的密封性要求是蒸汽级密封。
由于在发酵过程中阀门开启频繁,经常受介质腐蚀、冲刷和气蚀的损害,因此对于阀门副结构,即阀座与关闭件互相接触进行关闭的部分的选择较为关键。阀门副结构的密封分为软密封和硬密封两种。硬密封的密封副结构是靠阀座与关闭件互相挤压发生微小弹塑性变形而形成一条闭合的圆形密封接触线。虽然这类阀门在应用初期密封效果良好,但是发酵阀门开启比较频繁,容易磨损先前形成的接触线,或者由于管道不清洁而使密封面产生压痕而损坏。而硬密封的密封副结构弹性变形量很小,形成新的密封接触线很困难,因此长期使用可能导致阀门泄漏,使发酵失败。软密封的阀门关闭件一般采用软质垫片,利用垫片较大的弹塑性形变形成较宽的环形密封接触带,以添塞密封面上的不平、消除间隙形成密封。其加工精度一般要求不高,如有特殊要求,阀体材料可采用不锈钢,软密封关闭件用可更换的聚四氟乙烯垫片,这样可通过经常更换聚四氟乙烯垫片来保证阀门的密封性。