技術(shù)文章
生物發(fā)酵罐的類型豐富,以下是常見的分類方式及具體類型:
1. 按攪拌形式分類:
- 機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐:
- 通風(fēng)式發(fā)酵罐:也稱為通用式發(fā)酵罐,是工業(yè)上常用的微生物反應(yīng)器。其優(yōu)點(diǎn)是發(fā)酵液的 pH 值和溫度容易控制,適合于連續(xù)培養(yǎng);但在絲狀菌的培養(yǎng)過程中,細(xì)胞容易被破壞。
- 自吸式發(fā)酵罐:不需要空氣壓縮機(jī)來供應(yīng)壓縮空氣,而是利用攪拌器旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的負(fù)壓吸入空氣。優(yōu)點(diǎn)是攪拌和供氣都由機(jī)械攪拌器完成;不過吸程不高,對(duì)無菌要求高的發(fā)酵不適應(yīng),且由于空氣在攪拌時(shí)進(jìn)入發(fā)酵罐,所以不適合厭氧發(fā)酵。
- 鼓泡式發(fā)酵罐:借助鼓入空氣提供混合與傳質(zhì)所需的動(dòng)力。該類型發(fā)酵罐結(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)酵過程。
- 液體循環(huán)式發(fā)酵罐:
- 氣升式發(fā)酵罐:與鼓泡發(fā)酵類似,沒有機(jī)械攪拌,但罐外安裝有外循環(huán)管道。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、能耗低等優(yōu)點(diǎn),通常適用于低粘度、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),將注入的空氣分散成液相中的小氣泡。與氣升式發(fā)酵罐相比,適用范圍更廣。
2. 按微生物生長(zhǎng)代謝需求分類:
- 好氧發(fā)酵罐:常用的有機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐、鼓泡式發(fā)酵罐、氣升式發(fā)酵罐等。好氧發(fā)酵過程需要大量氧氣,所以這類發(fā)酵罐需要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。例如,在抗生素、氨基酸、酶制劑、維生素等的生產(chǎn)中經(jīng)常使用好氧發(fā)酵罐。
- 厭氧發(fā)酵罐:用于厭氧發(fā)酵(如生產(chǎn)酒精、溶劑等)。厭氧發(fā)酵過程不需要氧氣,所以罐體結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,通常密封性較好,以防止氧氣進(jìn)入。
3. 按發(fā)酵罐的容積分類:
- 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)。小型發(fā)酵罐便于操作和控制,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)。中型發(fā)酵罐在一些小型企業(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)十萬升,主要用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。大型發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)和制造要求較高,需要具備良好的穩(wěn)定性、可靠性和自動(dòng)化控制能力。
4. 按罐體結(jié)構(gòu)分類:
- 立式發(fā)酵罐:罐體呈直立式,占地面積小,結(jié)構(gòu)緊湊,常用于各種規(guī)模的發(fā)酵生產(chǎn)。立式發(fā)酵罐的安裝和維護(hù)相對(duì)方便,且有利于發(fā)酵液的循環(huán)和混合。
- 臥式發(fā)酵罐:罐體呈臥式,通常適用于一些特殊的發(fā)酵工藝或?qū)Πl(fā)酵液的排放有特殊要求的場(chǎng)合。臥式發(fā)酵罐的重心較低,運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定性較好,但占地面積較大。
5. 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。種子罐的設(shè)計(jì)和操作要求較高,需要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。生產(chǎn)發(fā)酵罐的容積較大,需要具備良好的發(fā)酵性能和生產(chǎn)效率。