生物发酵罐的结构组成复杂且精密,各部分协同工作以实现微生物的高效发酵。
生物发酵罐其结构组成及功能的详细介绍:
一、罐体
结构组成:
主体:通常由不锈钢或其他耐腐蚀材料制成,确保在发酵过程中不受化学物质的侵蚀。
密封装置:包括罐盖、密封圈等,确保罐体的密封性,防止外界微生物和杂质的进入。
功能:
提供发酵空间:为微生物提供一个适宜的生长和代谢环境。
保护发酵液:防止发酵液受到外界污染,确保发酵过程的纯净性。
二、搅拌装置
结构组成:
搅拌桨:通常由多层桨叶组成,如平直叶桨、涡轮式桨等,根据发酵需求选择不同形状和数量的桨叶。
搅拌轴:连接搅拌桨和电机,传递搅拌动力。
轴密封装置:如机械密封或填料密封,防止发酵液沿搅拌轴泄漏。
功能:
混合物料:使发酵液中的固体颗粒、微生物和营养物质均匀分布,提高发酵效率。
破碎气泡:在通气发酵过程中,搅拌桨可以破碎大气泡,增加气体与液体的接触面积,提高氧的传递效率。
增强传质:促进发酵液中的营养物质和代谢产物的传递,满足微生物生长和代谢的需求。
三、通气装置
结构组成:
空气分布器(Sparger):通常位于罐体底部,由多个小孔或喷嘴组成,用于将无菌空气均匀分散到发酵液中。
空气过滤器:位于空气进入罐体的路径上,用于过滤空气中的微生物和杂质,确保进入罐体的空气是无菌的。
空气流量计:用于测量和控制进入罐体的空气流量。
功能:
提供氧气:满足好氧微生物生长和代谢所需的氧气需求。
搅拌发酵液:在通气过程中,空气流动可以辅助搅拌装置混合发酵液,提高发酵效率。
四、控温装置
结构组成:
夹套:围绕在罐体外部的一层空心结构,通过通入蒸汽或冷却水来调节罐内温度。
盘管:位于罐体内部的螺旋状管道,通过通入蒸汽或冷却水来调节罐内温度。
温度传感器:用于测量发酵液的温度,并将信号传递给控制器。
控制器:根据温度传感器的信号,自动调节蒸汽或冷却水的流量,以维持发酵液在设定的温度范围内。
功能:
控制发酵温度:微生物的生长和代谢对温度非常敏感,控温装置可以确保发酵液在适宜的温度下进行发酵。
提高发酵效率:适宜的温度可以促进微生物的生长和代谢,提高发酵产物的产量和质量。
五、pH控制装置
结构组成:
pH电极:用于测量发酵液的pH值,并将信号传递给控制器。
酸碱添加装置:包括酸泵、碱泵和储液罐等,用于向发酵液中添加酸或碱以调节pH值。
控制器:根据pH电极的信号,自动调节酸或碱的添加量,以维持发酵液在设定的pH范围内。
功能:
控制发酵pH:微生物的生长和代谢对pH值非常敏感,pH控制装置可以确保发酵液在适宜的pH下进行发酵。
提高发酵稳定性:适宜的pH值可以防止微生物因pH变化而死亡或代谢异常,提高发酵过程的稳定性。
六、溶氧控制装置
结构组成:
溶氧电极:用于测量发酵液中的溶氧浓度,并将信号传递给控制器。
通气调节装置:包括空气流量计、阀门等,用于调节进入罐体的空气流量。
搅拌调节装置:如变频器等,用于调节搅拌桨的转速。
控制器:根据溶氧电极的信号,自动调节空气流量和搅拌转速,以维持发酵液在设定的溶氧浓度范围内。
功能:
控制发酵溶氧:好氧微生物的生长和代谢需要充足的氧气,溶氧控制装置可以确保发酵液在适宜的溶氧浓度下进行发酵。
优化发酵条件:通过调节溶氧浓度,可以优化微生物的生长和代谢条件,提高发酵产物的产量和质量。
七、进出料装置
结构组成:
进料口:用于向罐体内添加发酵原料和营养物质。
出料口:用于排出发酵完成的发酵液。
阀门和管道:用于控制进出料的流量和方向。
功能:
实现连续发酵:通过进出料装置,可以实现发酵液的连续添加和排出,实现连续发酵过程。
方便操作和维护:进出料装置的设计使得发酵罐的清洗、消毒和维修更加方便。