详细介绍:
发酵罐,指工业上用来进行微生物发酵的装置。其主体一般为用不锈钢板制成的主式圆筒,其容积在1m3至数百m3。在设计和加工中应注意结构严密,合理。能耐受蒸汽灭菌、有一定操作弹性、内部附件尽量减少(避免死角)、物料与能量传递性能强,并可进行一定调节以便于清洗、减少污染,适合于多种产品的生产以及减少能量消耗。
发酵罐广泛应用于饮料、化工、食品、乳品、佐料、酿酒、制药等行业,起发酵作用。发酵罐的组成部件包括: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;底部有通气的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,最常用的有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。根据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;根据微生物的生长代谢需要分为好气型发酵罐和厌气型发酵灌。
一般发酵罐的高径比为1.7-2.5之间,高径比大有利于传热和溶氧,搅拌剪切力大。发酵罐的搅拌装置包括机械搅拌和非机械搅拌。通风发酵的搅拌装置包括电动机、传动装置、搅拌轴、轴密封装置和搅拌桨。机械搅拌的目的是迅速分散气泡和混合加入物料。一个搅拌桨要同时达到这两个目的,有时是矛盾的。例如,达到混合功能需要大直径的搅拌器和采用低转速运转,而提高分散气泡效果则需要多叶片、小直径和大的转速。电动机输入功率决定于搅拌桨形式和其他发酵罐部件。发酵罐内常安装4块挡板以增加混合、传热和传质效率。挡板之宽度为发酵罐直径的10%~12%,挡板越宽则混合效果越好。在好气深层发酵罐中,来自无菌空气系统的压缩空气通过空气分布器射入发酵罐内,分布器有单孔管式和多孔管式。安装方式各异,一般安装在最下面一档搅拌器的下方,但都要注意防止气孔被发酵液中的菌体或固体颗粒堵塞。有的空气分布器带有放水结构,使放罐后没有发酵液残留在管子里。通气速度以满足微生物发酵的需要为准,在使溶氧在临界氧深度之上。它决定于系统的设计和操作。空气流速的上限速度是空气能有效地被搅拌桨分散,这和搅拌桨形式和转速有关。
微生物在繁殖和耗氧发酵过程中都需要氧气,通常以空气作为氧源。空气中含有各式各样的微生物,这些微生物随着空气进入培养液,在适宜的条件下,它们会大量繁殖,消耗大量的营养物质,以及产生各种代谢产物,干扰甚至破坏预定发酵的正常进行,使发酵产品的效价降低,产量下降,甚至造成发酵彻底失败等严重事故。因此,空气的除菌就成为耗氧发酵工程上的一个重要环节。除菌的方法很多,如过滤除菌、热杀菌、静电除菌,辐射杀菌等,但各种方法的除菌效果、设备条件、经济条件各不相同。所需的除菌程度根据发酵工艺要求而定,既要达到除菌效果,又要尽量简化除菌流程,以减少设备投资和正常运转的动力消耗。
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