發(fā)酵罐使用機械攪拌器的作用充分融合的無菌空氣與發(fā)酵糖化醪過濾和消毒,并促進氧氣充分均勻地溶解在土豆泥,以保證所需的氧生長,微生物的繁殖和新陳代謝。該發(fā)酵罐適用性強,是生產(chǎn)中最重要的反應器。無需空壓機,攪拌時自動吸入空氣。主要用于發(fā)酵和酵母的增殖。無需攪拌傳動裝置,借助介質密度差完成液體的循環(huán)。通常用于生產(chǎn)SCP和廢水處理。
發(fā)酵罐廣泛應用于乳制品、飲料、生物工程、制藥、精細化工等行業(yè),罐體采用夾芯、保溫層、加熱、冷卻、保溫。坦克的身體和上下灌裝頭(或圓錐)處理旋轉R角,罐的內(nèi)壁被鏡面拋光,沒有衛(wèi)生死角,和完全關閉設計確保材料總是混合發(fā)酵和無污染的狀態(tài)。該設備配有呼吸孔、CIP清洗噴嘴、人孔等設備。
簡要介紹了氣升式環(huán)流反應器的特點。由于氣升式環(huán)流反應器中沒有攪拌器,且存在定向環(huán)流,因此具有以下幾個優(yōu)點。
(1)反應溶液的均勻分布:氣、液、固三相均勻混合,溶液組分的混合和分散良好,這是生物反應器中常見的要求,因為流動、混合和停留時間分布受到影響。對于多次間歇或連續(xù)曝氣發(fā)酵,盡量將底物和溶解氧均勻分散,以保證發(fā)酵罐底物濃度在0.1% ~ 1%范圍內(nèi),溶解氧濃度在10% ~ 30%。這有利于有氧細胞的生長和生產(chǎn)。另外,在發(fā)酵罐液位上要避免形成穩(wěn)定的泡沫層,避免生物細胞的積累和損傷甚至死亡。還有介質成分非凡有淀粉類易于沉淀的顆粒物質,更應能懸浮分散。氣升式環(huán)流反應器能較好地滿足這些要求。
(2)溶解氧速率和溶解氧效率較高:氣升式反應器具有較高的氣含率和特定的氣液接觸面,具有較高的傳質速率和溶解氧效率。容積-溶解氧效率一般高于機械攪拌罐,kLd可達2000h,溶解氧消耗相對較低。
(3)剪切力小,對生物細胞的損傷?。河捎跉馍椒磻鳑]有機械攪拌葉輪,所以對細胞的剪切損傷可以最小化,特別適合于植物細胞和組織的培養(yǎng)。
(4)良好的傳熱:好氧發(fā)酵產(chǎn)生大量的發(fā)酵熱。例如,酵母培養(yǎng)高峰期的發(fā)酵熱高達3.0 ~ 4.0×105kJ/(m3.h),而傳熱溫差只有幾度(℃)。特別是在夏季,如果使用非冷凍水,溫度只有3-10℃左右,因此需要較大的傳熱面積和傳熱系數(shù)。該氣升式反應器由于具有較高的液體綜合循環(huán)速率,易于在外循環(huán)管上安裝換熱器,從而保證了發(fā)酵熱量的排出,控制了合適的發(fā)酵溫度。
(5)結構簡單,易于過程和制造:沒有空運發(fā)酵罐機械攪拌器,所以沒有需要安裝攪拌系統(tǒng)和復雜的結構,和密封容易保證,所以加工制造方便,設備投資低。同時,實現(xiàn)了大型和超大型發(fā)酵反應器的放大設計和制造。例如,ICI壓力循環(huán)發(fā)酵罐容積達到3000m3,另一個“BIOHCH”反應器也達到3000m3以上。規(guī)模較大的反應器,其容積可達13000m3,目前用于生化廢水處理。
(6)操作維修方便:由于發(fā)酵罐內(nèi)沒有機械攪拌系統(tǒng),結構簡單,能耗低,操作方便。特別是機械攪拌軸密封不容易引起細菌的泄漏和污染。