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发酵罐
点击量:   发布时间:2018-02-27

113.jpg  一、发酵罐概述

发酵一般是指通过对各类微生物(或动植物细胞)的生长培养和化学变化,大量产生和积累专门的代谢产物的反应过程。因此发酵罐就是为微生物的发酵过程完成提供场合和条件的罐。发酵罐根据发酵的产品或发酵的菌种或发酵形式等的不同,常见的有机械通风发酵罐、厌氧发酵罐、固体发酵罐、液体发酵罐、全自动发酵罐发酵罐、不锈钢发酵罐、菌种发酵罐、小型发酵罐、啤酒发酵罐、葡萄酒发酵罐、食用菌发酵罐、二联发酵罐、三联发酵罐等。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适宜的发酵环境,即适宜的温度和压力、营养。

发酵罐内的培养基则为微生物生长提供了所需的碳、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。

  二、发酵罐产品主要用途

用于厌气发酵(如生产酒精、溶剂)的发酵罐结构可以较简单。用于好氧发酵(如生产抗生素、氨基酸、有机酸、维生素等)的发酵罐因需向罐中连续通入大量无菌空气,并为考虑通入空气的利用率,故在发酵罐结构上较为复杂,常用的有机械搅拌式发酵罐、鼓泡式发酵罐和气升式发酵罐。

乳制品、酒类发酵过程是一个无菌、无污染的过程,发酵罐采用了无菌系统,避免和防止了空气中微生物的污染,大大延长了产品的保质期和产品的纯正,罐体上特别设计安装了无菌呼吸气孔或无菌正压发酵系统。罐体上设有米洛板或迷宫式夹套,可通入加热或冷却介质来进行循环加热或冷却。

发酵罐的容量由300-15000L多种不同规格。发酵罐按使用范围可分为实验室小型发酵罐、中试生产发酵罐、大型发酵罐等。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(或锥形)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。

三、发酵罐的分类

发酵罐的分类:按照发酵罐的设备,分为机械搅拌通风发酵罐和非机械搅拌通风发酵罐;按照微生物的生长代谢需要,分为好氧型发酵罐和厌气氧型发酵灌。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。

四、发酵罐结构特征
  1、发酵罐罐体材质均采用高级不锈钢材质,内外表面均采用抛光处理,抛光精度Ra0.4,可防止物料粘壁,且易清洗;
  2、搅拌系统采用三层六平叶发酵专用标准桨,无级调速,可实现发酵搅拌过程全自动控制;
  3、发酵罐采用在位高温蒸汽灭菌,灭菌过程可实现自动控制,灭菌温度精确;
  4、瑞士梅特勒PH电极及屏蔽导线,范围在2~12PH,控制精度为±0.02PH;
  5、自动检测泡沫,可添加消泡剂,灵敏度为100~10000;空气流量控制可采用转子流量计手动调节,范围为0~5000L/min;
  6、补料系统可通过蠕动泵自动流加,范围为0~5L/min,控制精度±2%。

五、发酵罐结构产品组成

  (1)罐体

  发酵罐的罐体由筒体及椭圆形或碟形封头焊接而成,小型发酵罐封头和筒体采用法兰连接。罐顶装有视镜及灯镜,方便观察罐内发酵状态。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、温度计管和测控仪表接口。

  (2)罐体的尺寸比例

  罐体各部分的尺寸有一定的比例,发酵罐一般由于发酵的特殊需要一般为细长型,高度与直径之比一般为1.7~2.5左右。

  (3)搅拌器

  发酵罐通常装有两组搅拌器,两组搅拌器的间距S约为搅拌器直径的三倍。对于大型发酵罐以及液体深度HL较高的,可安装三组或三组以上的搅拌器。最下面一组搅拌器通常与风管出口较接近为好,与罐底的距离C一般等于搅拌器直径Di,但也不宜小于0.8Di,否则会影响液体的循环。

  轴向式搅拌器:桨叶式、螺旋桨式

  径向式(涡轮式)搅拌器(Disc turbine):平直叶、弯叶、箭叶

  (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。

  全挡板条件:是指在一定转数下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。要达到全挡板条件必须满足下式要求:

  (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,一般用机械式密封。

  ①填料函式轴封是由填料箱体,填料底衬套,填料压盖和压紧螺栓等零件构成,使旋转轴达到密封的效果。

  填料函式轴封的优点是结构简单。主要缺点是:死角多,很难彻底灭菌,容易渗漏及染菌;轴的磨损情况较严重;填料压紧后摩擦功率消耗大;寿命短,经常维修,耗工时多。

  ②端面式轴封又称机械轴封。密封作用是靠弹性元件(弹簧、波纹管等)的压力使垂直于轴线的动环和静环光滑表面紧密地相互贴合,并作相对转动而达到密封。

  (10)发酵罐的换热装置

  ①夹套式换热装置

  这种装置多应用于容积较小的发酵罐;夹套的高度比静止液面高度稍高即可。这种装置的优点是:结构简单;加工容易,罐内无冷却设备,死角少,容易进行清洁灭菌工作,有利于发酵。其缺点 是:传热壁较厚,冷却水流速低,发酵时降温效果差。

  ②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5 立方米 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。

  ③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。


      
六、发酵罐技术参数

 

规格型号

外形尺寸

总功率(常规配置)

备注

电机功率(KW)

搅拌转速(R/min)

FJG--100

500×800×1700MM

0.75KW

0-280


FJG--200

600×1000×1800MM

1.1KW

0-280


FJG--300

800×1200×2000MM

1.5KW

0-280


FJG--500

900×1300×2000MM

2.2KW

0-280


FJG--1000

1000×1500×3300MM

2.2KW

0-280


FJG--2000

1200×1600×3200MM

4KW

0-280


FJG--3000

1400×2000×3600MM

5.5KW

0-280


FJG--4000

1500×2000×3800MM

7.5KW

0-280


FJG--5000

1600×2200×4000MM

11KW

0-280


 


七、发酵罐质量标准


  设计、制造、检验、验收执行:
  1、《中华人民共和国特种设备安全法》
  2、SFDA 《药品生产质量管理规范》
  3、TSG21—2016《固定式压力容器安全技术监察规程》
  4、GB150—2011《压力容器》
  5、NB/T47015—2011《压力容器焊接规程》
  6、NB/T47013—2015《承压设备无损检测》
  7、HG/T20584—2011《钢制化工容器制造技术要求》

 


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