技術(shù)文章
生物發(fā)酵罐有多種類型,以下是常見(jiàn)的分類及具體類型:
按微生物生長(zhǎng)代謝需求分類
- 好氧發(fā)酵罐:適用于需要氧氣參與的微生物發(fā)酵過(guò)程,如抗生素、氨基酸、酶制劑等產(chǎn)品的生產(chǎn)。常見(jiàn)的有機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐、鼓泡式發(fā)酵罐、氣升式發(fā)酵罐等,這些發(fā)酵罐都配備有良好的通氣和攪拌系統(tǒng),以保證氧氣的供應(yīng)和發(fā)酵液的混合.
- 厭氧發(fā)酵罐:用于在無(wú)氧或低氧環(huán)境下進(jìn)行的發(fā)酵過(guò)程,像生產(chǎn)酒精、丙酮、丁醇以及沼氣等。此類罐體密封性良好,能隔絕空氣,防止氧氣進(jìn)入影響厭氧發(fā)酵,部分還會(huì)設(shè)置特殊的氣體循環(huán)或排除系統(tǒng)來(lái)處理發(fā)酵產(chǎn)生的氣體,維持厭氧環(huán)境.
按培養(yǎng)基狀態(tài)分類
- 固體發(fā)酵罐:用于固體培養(yǎng)基的發(fā)酵,微生物在固體基質(zhì)上生長(zhǎng)繁殖。常見(jiàn)的有淺盤式發(fā)酵罐和轉(zhuǎn)鼓式發(fā)酵罐等。淺盤式發(fā)酵罐是淺盤狀容器,內(nèi)部放置固體培養(yǎng)基,適合小規(guī)模固體發(fā)酵實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn);轉(zhuǎn)鼓式發(fā)酵罐是可旋轉(zhuǎn)的圓筒,筒內(nèi)裝固體培養(yǎng)基,通過(guò)旋轉(zhuǎn)使物料均勻混合和接觸氧氣,適用于較大規(guī)模的固體發(fā)酵生產(chǎn).
- 液體發(fā)酵罐:適用于液體培養(yǎng)基的發(fā)酵,微生物在液體環(huán)境中生長(zhǎng),在醫(yī)藥、食品、化工等行業(yè)廣泛應(yīng)用,如生產(chǎn)酒類、抗生素、維生素等,可細(xì)分為機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐、鼓泡式發(fā)酵罐、氣升式發(fā)酵罐等.
按設(shè)備結(jié)構(gòu)分類
- 立式發(fā)酵罐:罐體為直立式,高度較高,占地面積小,發(fā)酵空間大,適用于大規(guī)模生產(chǎn)。內(nèi)部通常安裝有攪拌裝置、通風(fēng)裝置、溫度和pH控制裝置等,能滿足微生物發(fā)酵的各種條件要求.
- 臥式發(fā)酵罐:罐體呈臥式,長(zhǎng)度較長(zhǎng),直徑相對(duì)較小,重心較低,運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定性好,物料在罐內(nèi)的流動(dòng)和混合方式與立式發(fā)酵罐不同,常用于對(duì)物料混合和處理有特殊要求的發(fā)酵過(guò)程.
- 管式發(fā)酵罐:由一根或多根管道組成,發(fā)酵液在管道內(nèi)流動(dòng)發(fā)酵,具有較高的比表面積,有利于氧氣傳遞和熱量交換,能為微生物提供較好的生長(zhǎng)環(huán)境,常用于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的發(fā)酵研究或特定產(chǎn)品的小批量生產(chǎn).
- 塔式發(fā)酵罐:形狀類似塔,具有多層結(jié)構(gòu),每層可設(shè)置不同的發(fā)酵條件和設(shè)備,如攪拌器、通氣裝置、溫度控制裝置等,適用于多種微生物的共培養(yǎng)或進(jìn)行復(fù)雜的發(fā)酵過(guò)程,可實(shí)現(xiàn)不同階段的發(fā)酵控制和優(yōu)化.
按攪拌形式分類
- 機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐:可分為通風(fēng)式發(fā)酵罐、自吸式發(fā)酵罐等。通風(fēng)式發(fā)酵罐是工業(yè)常用的微生物反應(yīng)器,發(fā)酵液的pH值和溫度容易控制,適合連續(xù)培養(yǎng),但在絲狀菌培養(yǎng)中細(xì)胞易被破壞;自吸式發(fā)酵罐利用攪拌器產(chǎn)生負(fù)壓吸進(jìn)空氣,攪拌和供氣由機(jī)械攪拌器完成,但吸氣范圍不大,對(duì)無(wú)菌要求高和厭氧發(fā)酵不適合.
- 鼓泡發(fā)酵罐:借助鼓入空氣提供攪拌和傳質(zhì)所需動(dòng)力,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、耗電少,減少了絲狀菌培養(yǎng)的危害,一般適用于低粘度、低固體含量、低耗氧量的發(fā)酵過(guò)程.
- 液體循環(huán)發(fā)酵罐:包括氣升式發(fā)酵罐和噴嘴環(huán)式發(fā)酵罐。氣升式發(fā)酵罐無(wú)機(jī)械攪拌,罐外有外循環(huán)管道,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、能耗低,適用于低粘度、低固體含量的介質(zhì);噴嘴環(huán)式發(fā)酵罐利用機(jī)械泵排出壓縮空氣,在噴嘴處形成剪切力場(chǎng),將空氣分散成小氣泡,適用范圍更廣.
按操作方式分類
- 分批發(fā)酵罐:將培養(yǎng)基一次性加入罐內(nèi),接種微生物后發(fā)酵,過(guò)程中不再添加新培養(yǎng)基,發(fā)酵完成后一次性排出發(fā)酵液。操作簡(jiǎn)單,易于控制發(fā)酵條件,適合小規(guī)模生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)研究,以及生產(chǎn)不需要連續(xù)發(fā)酵的產(chǎn)品.
- 連續(xù)發(fā)酵罐:發(fā)酵過(guò)程中不斷向罐內(nèi)加入新鮮培養(yǎng)基,同時(shí)排出等量發(fā)酵液,使微生物處于穩(wěn)定的生長(zhǎng)環(huán)境,保持連續(xù)生長(zhǎng)和代謝狀態(tài),可提高生產(chǎn)效率,實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),但對(duì)設(shè)備自動(dòng)化控制要求高,且需嚴(yán)格控制發(fā)酵條件和防止染菌.
- 補(bǔ)料分批發(fā)酵罐:結(jié)合了分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵的特點(diǎn),根據(jù)微生物生長(zhǎng)情況和發(fā)酵進(jìn)程,間歇性或連續(xù)地添加一定量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或前體物質(zhì)等,能更好地控制發(fā)酵過(guò)程,提高產(chǎn)物產(chǎn)量和質(zhì)量,適用于對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)需求特殊或發(fā)酵過(guò)程復(fù)雜的產(chǎn)品生產(chǎn).
按容積分類
- 小型發(fā)酵罐:容積一般在幾升到幾十升,常用于實(shí)驗(yàn)室研究和小規(guī)模的試驗(yàn)生產(chǎn),便于操作和控制,能夠快速進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證.
- 中型發(fā)酵罐:容積在幾百升到幾千升,適用于中等規(guī)模的生產(chǎn)和試驗(yàn),在一些小型企業(yè)或研發(fā)機(jī)構(gòu)中應(yīng)用較多,可以滿足一定量的生產(chǎn)需求.
- 大型發(fā)酵罐:容積在數(shù)千升以上,甚至可達(dá)數(shù)十萬(wàn)升,主要用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn),其設(shè)計(jì)和制造要求較高,需具備良好的穩(wěn)定性、可靠性和自動(dòng)化控制能力.
按用途分類
- 種子罐:主要用于微生物菌種的培養(yǎng)和擴(kuò)繁,為大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)的種子液,對(duì)設(shè)計(jì)和操作要求較高,需保證菌種的純度和活性.
- 生產(chǎn)發(fā)酵罐:用于大規(guī)模的發(fā)酵生產(chǎn)以獲取目標(biāo)產(chǎn)物,容積較大,需具備良好的發(fā)酵性能和生產(chǎn)效率.