在工业生产中,尤其是制药工业中,使用得广泛的就是通用式发酵罐。这种发酵绕既具械搅拌装置,又具有压缩空气分布装置。发酵罐的搅拌轴既可置于发酵罐的顶部,也可置于其底部,其高径比为2:1-6:19有关的重要因素是氧传递效率,功率输入,混合质量,搅拌桨形式和发酵罐的几何比例等。
发酵过程可以通过固体培养和深层浸没培养来完成,从生产工艺来说可分为间隙分批、半连续和连续水泥搅拌桩发酵等,但素工业化大规模嘚发酵过程,则以通气纯种培养为主。
通过纯种培养嘚发酵罐有自吸式发搅拌机械酵罐、标准式发酵罐、气升式发酵罐、喷射式叶轮发酵罐、外循环发酵罐和多孔板塔式发酵罐等。自吸式发酵罐沥青搅拌设备系通过发酵罐内叶轮嘚高速转动,形成真空将空气吸入罐内,由于叶轮转动产生嘚真空,其吸入压头和空气流量搅拌釜发展史有一定限制,因而仅适用对通气量要求不高嘚发酵品种;塔式发酵罐素将发酵液置于多层多孔塔板嘚细长罐体内搅拌桩墙,在罐底部通入无菌空气,通过气体分散进行氧嘚传递,但其供氧量也受到一定限度。
罐体灭菌前务必检查其中液面高度,要求所有的电极都没于液面以下。打开发酵罐电源前务必检查冷却水是否已打开,温度探头是否已插入槽中,否则会烧坏加热电路。发酵过程中一定要保持工作台的清洁,用过的培养瓶及其它物品及时清理,因故溅出的酸碱液或水应立即擦干。对发酵罐罐体安装,拆卸和灭菌时要特别小心pH电极和罐体的易损又昂贵部件。
校正pH电极和溶氧电极。罐体灭菌。根据需要将培养基配入罐体,按要求封好后将罐体放入大灭菌锅灭菌。待罐体冷却后,将其置于发酵台上,安装完好;打开冷却水,打开气泵电源,连接通气管道开始通气,调节进气旋钮使通气量适当;打开发酵罐电源,设置温度、pH、搅拌速度等, 640r/min下开机转动30min,设定溶氧电极为100。待温度稳定,各项参数都正确后,将预摇好的种子接入,开始发酵计时,并开始记录各种参数。发酵完毕后清洗罐体和电极,将电极插入有4M氯化钾的三角瓶中待用。按要求填写登记本,由负责人签字。
发酵罐是利用机械搅拌器的作用,使经过过滤除菌的无菌空气与发酵醪液充分混合,促使氧气在醪液中充分均匀溶解,以保障微生物生长、繁殖、代谢所需的氧气。这类发酵罐适用性强,是目前生产上重要的反应器。不需要空气压缩机,在搅拌过程中自动吸入空气。多用于乙酸发酵和酵母增殖的发酵生产。无搅拌传动装置,是借助培养液的密度差完成液体的循环。常用来生产SCP和处理废水。
发酵罐使用注意事项
1、必须确保发酵罐的所有单件设备能正常运行时使用本系统。
2、在消毒过滤器时,流经空气过滤器的蒸汽压力不得超过0.17MPa,否则过滤器滤芯会被损坏,失去过滤能力。
3、在发酵过程中,应确保罐压不超过0.17MPa。
4、在实消过程中,夹套通蒸汽预热时,必须控制进汽压力在设备的工作压力范围内(不应超过0.2MPa),否则会引起发酵罐的损坏。
5、在空消及实消时,一定要排尽发酵罐夹套内的余水。否则可能会导致发酵罐内筒体压扁,造成设备损坏;在实消时,还会造成冷凝水过多导致培养液被稀释,从而无法达到工艺要求。
发酵罐的分类按照不锈钢发酵罐的设备,分为机械搅拌通风不锈钢发酵罐和非机械搅拌通风不锈钢发酵罐;从污染预防的角度来看,整个玻璃发酵罐应保证无泄漏,增强,死亡空间。现代生物玻璃发酵罐大多由不锈钢电抛光和化学抛光,抛光镜面,一些坦克外,同一企业。接触漆面的光洁度高,使它更容易清洗油箱,减少了污染的机率。坦克小实验规模玻璃发酵罐与硬玻璃制作,适合中观察。
发酵罐广泛应用于乳制品、饮料、生物工程、制药、精细化工等行业,罐体设有夹层、保温层、可加热、冷却、保温。罐体与上下填充头均采用旋压R角加工,罐内壁经镜面抛光处理,无卫生死角,而全封闭设计确保物料始终处一无污染的状态下混合、发酵,设备配备空气呼吸孔,CIP清洗喷头,人孔等装置。
不锈钢发酵罐是一种对物料进行机械搅拌与发酵的设备。该设备采用内循环方式,用搅拌桨分散和打碎气泡,它溶氧速率高,混合效果好。罐体采用SUS304或316L进口不锈钢,罐内配有自动喷淋清洗机头,确保生产过程符合GMP要求。
发酵罐的维护与保养:
1、配套仪表应每年校验一次,以确保正常作用。
2、定期更换减速器润滑油,以延长其使用寿命。
3、压力表与安全阀应定期检查,如有故障要及时调换或修理。
4、发酵罐经常检查减速器油质,如润滑没不够,需及时添加。
5、电器、仪表、传感器等电器设备严禁直接与水、汽接触,防止受潮。
6、操作平台、恒温水箱等碳钢设备应定期(一年一次)刷油漆,防止锈蚀。
7、如果发酵罐暂时不用,则需对发酵罐进行空消,并排尽罐内及管道内的余水。
8、如进气孔与出水管接头无漏气,当旋紧接头不解决问题时,应增加或更换添料。
9、清洗发酵罐时,请用软毛刷进行清洗,不要用硬器刮擦,以免损伤发酵罐表面。
10、设备停止使用时,应及时清洗干净,排尽发酵罐及各管道中的余水;松开发酵罐罐盖及手孔螺丝,防止密封圈产生变形。
发酵罐也是应用广泛的生物反应设备。这类反应器具有结构简单、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等优点。气升式反应器有多种类型,常见的有气升环流式、鼓泡式、空气喷射式等,生物工业已经大量应用的气升式发酵罐有气升内环流发酵罐、气液双喷射气升环流发酵罐、设有多层分布板的塔式气升发酵罐。
而发酵罐则是原始的通气发酵罐,当然鼓泡式反应器内没有设置导流筒,故未控制液体的主体定向流动。现以气升环流式反应器为例说明其工作原理。前面已经简单提到气升环式反应器的特点,由于气升环流反应器内没有搅拌器,并且有定向循环流动,故具有多个优点,下面具体说明。
1、反应溶液分布均匀:气液固三相的均匀混合与溶液成分的混合分散良好是生物反应器的普遍要求,因其流动、混合与停留时间分布均受到影响。对许多间歇或连续加料的通气发酵,基质和溶氧尽可能均匀分散,以保证其基质在发酵罐内各处的浓度都落在0.1%~1%范围内,溶解氧为10%一30%。这对需氧生物细胞的生长和产物生成有利。此外,还需避免发酵罐液面生成稳定的泡沫层,以免生物细胞积聚于上而受损害甚至死亡。还有培养基成分尤其是有淀粉类易沉降的颗粒物料,更应能悬浮分散。气升环流反应器能很好地满足这些要求。
2、较高的溶氧速率和溶氧效率:气升式反应器有较高的气含率和比气液接触介面,因而有高传质速率和溶氧效率,体积溶氧效率通常比机械搅拌罐高,kLd可达2000h,且溶氧功耗相对低。
3、剪切力小,对生物细胞损伤小:由于气升式反应器没械搅拌叶轮,故对细胞的剪切损伤可减至,尤其适合植物细胞及组织的培养。
4、传热良好:好气发酵均产生大量的发酵热,如酵母培养旺盛期发酵热高达3.0~4.0×105kJ/(m.h),而传热温差则只有几度(℃),尤其夏季,若使用非冷冻水,则只有3-10℃左右,故需很大的换热面积与传热系数。发酵罐因液体综合循环速率高,同时便于在外循环管路上加装换热器,以保证除去发酵热以控制适宜的发酵温度。