發(fā)酵罐和技術(shù)在整個制藥、生物產(chǎn)品的開發(fā)過程中起著特別重要的作用。在眾多類型的發(fā)酵設(shè)備中，兼具通氣又帶機械攪拌的標準式發(fā)酵罐用途為普遍，廣泛使用于抗生素等各個領(lǐng)域。標準式發(fā)酵罐設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵在于攪拌技術(shù)復(fù)雜的氣液兩相流動問題上。發(fā)酵罐不僅能為制藥企業(yè)節(jié)省可觀的投資，還可大大節(jié)省能耗等運行費用，同時提高產(chǎn)品產(chǎn)量與收率。
在許多過程中，氣液接觸是十分重要的，氣體需要與液體進行充分且有效的接觸以提供足夠的質(zhì)量傳遞或熱量傳遞能力。比如有的氯化和磺化反應(yīng)是快反應(yīng)，這需要攪拌器能提供很高的傳質(zhì)強度；有的反應(yīng)需要吸收難以溶解的氧氣，這又需要攪拌器能提供很高的分散能力。
早期研究認為，氣液分散是氣體直接被攪拌器剪切成細小的氣泡而形成的。但近年的研究表明，氣液分散是受氣穴控制的。當氣速過大或攪拌轉(zhuǎn)速過低時，整個攪拌器被氣穴包裹，氣體穿過攪拌器直接上升到液面，發(fā)生氣泛。
氣液接觸過程的主要有有以下幾種：氣相和液相需要的停留時間分布、允許壓力降、相對質(zhì)量流率、是否逆流接觸、局部混合能力、是否需要補充或移出熱量、腐蝕條件、泡沫行為與相分離、反應(yīng)時需要的流型、反應(yīng)與傳質(zhì)的關(guān)系、層流和過渡區(qū)的流變行為等。這些因素又大都與攪拌器關(guān)系密切。
發(fā)酵罐內(nèi)的氣體分散大致有以下幾個狀態(tài)：氣泛狀態(tài)（大部分氣體未分散，氣泡沿攪拌軸直接上升到液面），載氣狀態(tài)（氣體基本得到分散，分布器以下分布不良），完全分散狀態(tài)。
發(fā)酵罐設(shè)備結(jié)構(gòu)：
發(fā)酵罐械攪拌式發(fā)酵罐其基本結(jié)構(gòu)是在高徑比為2～4的罐體的頂或底部安上向罐內(nèi)延伸的攪拌軸，軸上裝上2～4個攪拌槳（常用的攪拌槳是帶有圓盤和6個矩形與扭成法向分布葉片的稱為Rushton渦輪的槳，槳葉外徑約為罐徑的1/3）。罐底裝有無菌空氣的分布器（也有用單孔管的）。由于機械攪拌的作用可使進入罐內(nèi)的空氣很好地獲得破碎和分布，以增加罐內(nèi)氣液接觸面積而有利于氧的傳遞和發(fā)酵液的混合。這種發(fā)酵罐因使用較為廣泛，故也被稱為標準式發(fā)酵罐。
發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)設(shè)備主要部件包括罐身、攪拌器、軸封、消泡器中間軸承，空氣噴射器、擋板、冷卻裝置、人孔。
1、罐體由圓柱體及橢圓形或碟形封頭焊接成，材料為碳鋼或不銹鋼。為滿足工藝要求，罐需承受一定壓力，通常滅菌壓力0.25MPa
2、發(fā)酵罐的葉片有平葉式、彎葉式、箭葉式三種，其主要是打碎氣泡，加速和提高溶氧。平葉式功率消耗較大，彎葉式較小，箭葉式又次之。擋板的作用是防止液面中央產(chǎn)生旋渦，促使液體激烈翻動，提高溶氧。擋板寬度約為（0.1-0.12）D。裝設(shè)6-4塊擋板，可滿足全擋板條件。全擋板條件是指在一定轉(zhuǎn)速下，再增加罐內(nèi)附件，軸功率仍保持不變。
