氣升式發(fā)酵罐

(1) 需要非常大的空氣吞吐量;

(2) 相間混和接觸較差;

(3) 當(dāng)循環(huán)的有機(jī)體和操作條件發(fā)生變化時， 底物、營養(yǎng)物和氧的量不能保持一致;

(4) 混和與通氣是耦合問題， 也即很難在不改變通氣的條件下改善混和狀況。

廣泛用于大規(guī)模生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白質(zhì)。但不適用于高黏度或含大量固體的培養(yǎng)液。

利用空氣噴嘴噴出高速的空氣，空氣以氣泡式分散于液體中，在通氣的一側(cè)，液體平均密度下降，在不通氣的一側(cè)，液體密度較大，因而產(chǎn)生與通氣側(cè)的液體產(chǎn)生密度差，從而形成發(fā)酵罐內(nèi)液體的環(huán)流。氣升式發(fā)酵罐有多種形式,，較常見的有內(nèi)循環(huán)管式，外循環(huán)管式、拉力筒式和垂直隔板式。

外循環(huán)式的循環(huán)管設(shè)計在罐體外部，內(nèi)循環(huán)管是兩根，設(shè)計罐體內(nèi)部。在氣升式發(fā)酵罐中，循環(huán)管的高度一般不高于，罐內(nèi)液面不高于循環(huán)管出口，且不低于環(huán)流出口。氣升式發(fā)酵罐的優(yōu)點是能耗低，液體中的剪切作用小，結(jié)構(gòu)簡單。在同樣的能耗下，其氧傳遞能力比機(jī)械攪拌式通氣發(fā)酵罐要高得多。

(1) 結(jié)構(gòu)簡單， 基本原理也不復(fù)雜， 與帶攪拌槳的漿式反應(yīng)器相比能耗較低

(2) 依靠氣體產(chǎn)生定向循環(huán)， 而非離心泵類機(jī)械設(shè)備， 流動形式確定， 液體循環(huán)強(qiáng)烈， 內(nèi)部無運(yùn)動部件，具有較小的剪切應(yīng)力，能量耗散很均勻，對剪切力敏感物料具有特別重要的意義;

(3) 與傳統(tǒng)的鼓泡塔相比， 其可操作量的氣體和液體流速范圍大得多;

(4) 供氣效率高， 升氣管中通氣可大于鼓泡反應(yīng)器進(jìn)氣量， 有利于好氧類反應(yīng);

(5) 流化效果極佳， 可以是固體顆粒， 甚至較重的顆粒完全保持懸浮狀態(tài)。

◆與機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐相比節(jié)電70%-80%，降低成本。

◆無菌操作可靠性高，該設(shè)備沒有動密封裝置，無泄露，且設(shè)備內(nèi)無死區(qū)，滅菌徹底，染雜菌的機(jī)會大幅度減少。

◆傳熱和傳氧效率高，可滿足各種好氧性微生物在任何地區(qū)和季節(jié)里的發(fā)酵生產(chǎn)。

◆提高產(chǎn)率、轉(zhuǎn)化率，設(shè)備機(jī)械剪切力對微生物的傷害小，加上溶氧充分、熱量移走及時，為微生物提供了一個良好的生長環(huán)境，有效地促進(jìn)了新陳代謝，加速產(chǎn)品積累，使產(chǎn)品的產(chǎn)率和轉(zhuǎn)化率均有明顯提高。

◆容易實現(xiàn)大型化和自動化，設(shè)備體積可從0.02m3到200m3，沒有制造、安裝、操作和維修困難。設(shè)備的控制因素比攪拌罐少，容易實現(xiàn)自動化控制。

◆本設(shè)備具有工作噪音小，裝料系數(shù)高，基本不用維修等特點，設(shè)備投資比攪拌罐降低20%左右，另外，在不改變外形尺寸的情況下，可對原有機(jī)械攪拌罐進(jìn)行改造。

該設(shè)備可廣泛用于抗生素、氨基酸、酶制劑、維生素、有機(jī)酸等好氧性發(fā)酵過程。在化工方面可用于氣-液、氣-液-固反應(yīng)過程。在環(huán)保方面可用于污水處理。目前該設(shè)備在國內(nèi)用于谷氨酸、抗生素、黃原膠、糖化酶、檸檬酸生產(chǎn)，設(shè)備體積已達(dá)到140m3，投入使用后取得了非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)酵所必須的空氣在靜態(tài)混合元件內(nèi)外上下流動，帶動發(fā)酵液循環(huán)，促進(jìn)氣-液充分混合。

用于厭氣發(fā)酵(如生產(chǎn)酒精、溶劑)的發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)可以較簡單。用于好氣發(fā)酵(如生產(chǎn)抗生素、氨基酸、有機(jī)酸、維生素等)的發(fā)酵罐因需向罐中連續(xù)通入大量無菌空氣，并為考慮通入空氣的利用率，故在發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)上較為復(fù)雜，常用的有機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐、鼓泡式發(fā)酵罐和氣升式發(fā)酵罐。

乳制品、酒類發(fā)酵過程是一個無菌、無污染的過程，發(fā)酵罐采用了無菌系統(tǒng)，避免和防止了空氣中微生物的污染，大大延長了產(chǎn)品的保質(zhì)期和產(chǎn)品的純正，罐體上特別設(shè)計安裝了無菌呼吸氣孔或無菌正壓發(fā)酵系統(tǒng)。罐體上設(shè)有米洛板或迷宮式夾套，可通入加熱或冷卻介質(zhì)來進(jìn)行循環(huán)加熱或冷卻。發(fā)酵罐的容量由300-15000L多種不同規(guī)格。發(fā)酵罐按使用范圍可分為實驗室小型發(fā)酵罐、中試生產(chǎn)發(fā)酵罐、大型發(fā)酵罐等。

發(fā)酵罐廣泛應(yīng)用于乳制品、飲料、生物工程、制藥、精細(xì)化工等行業(yè)，罐體設(shè)有夾層、保溫層、可加熱、冷卻、保溫。罐體與上下填充頭(或錐形)均采用旋壓R角加工，罐內(nèi)壁經(jīng)鏡面拋光處理，無衛(wèi)生死角，而全封閉設(shè)計確保物料始終處一無污染的狀態(tài)下混合、發(fā)酵，設(shè)備配備空氣呼吸孔，CIP清洗噴頭，人孔等裝置。

發(fā)酵罐的分類:按照發(fā)酵罐的設(shè)備，分為機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐和非機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐;

按照微生物的生長代謝需要，分為好氣型發(fā)酵罐和厭氣型發(fā)酵灌。

發(fā)酵罐是一種對物料進(jìn)行機(jī)械攪拌與發(fā)酵的設(shè)備。該設(shè)備采用內(nèi)循環(huán)方式，用攪拌槳分散和打碎氣泡，它溶氧速率高，混合效果好。罐體采用SUS304或316L進(jìn)口不銹鋼，罐內(nèi)配有自動噴淋清洗機(jī)頭，確保生產(chǎn)過程符合GMP要求。