技術文章
生物發酵罐的類型豐富,以下是常見的分類方式及具體類型:
1. 按攪拌形式分類:
- 機械攪拌式發酵罐:
- 通風式發酵罐:也稱為通用式發酵罐,是工業上常用的微生物反應器。其優點是發酵液的 pH 值和溫度容易控制,適合于連續培養;但在絲狀菌的培養過程中,細胞容易被破壞。
- 自吸式發酵罐:不需要空氣壓縮機來供應壓縮空氣,而是利用攪拌器旋轉時產生的負壓吸入空氣。優點是攪拌和供氣都由機械攪拌器完成;不過吸程不高,對無菌要求高的發酵不適應,且由于空氣在攪拌時進入發酵罐,所以不適合厭氧發酵。
- 鼓泡式發酵罐:借助鼓入空氣提供混合與傳質所需的動力。該類型發酵罐結構簡單、成本低、耗電少,減少了絲狀菌培養的危害,一般適用于低粘度、低固體含量、低耗氧量的發酵過程。
- 液體循環式發酵罐:
- 氣升式發酵罐:與鼓泡發酵類似,沒有機械攪拌,但罐外安裝有外循環管道。具有結構簡單、成本低、能耗低等優點,通常適用于低粘度、低固體含量的介質。
- 噴嘴環式發酵罐:利用機械泵排出壓縮空氣,在噴嘴處形成剪切力場,將注入的空氣分散成液相中的小氣泡。與氣升式發酵罐相比,適用范圍更廣。
2. 按微生物生長代謝需求分類:
- 好氧發酵罐:常用的有機械攪拌式發酵罐、鼓泡式發酵罐、氣升式發酵罐等。好氧發酵過程需要大量氧氣,所以這類發酵罐需要有良好的通氣和攪拌系統,以保證氧氣的供應和發酵液的混合。例如,在抗生素、氨基酸、酶制劑、維生素等的生產中經常使用好氧發酵罐。
- 厭氧發酵罐:用于厭氧發酵(如生產酒精、溶劑等)。厭氧發酵過程不需要氧氣,所以罐體結構相對簡單,通常密封性較好,以防止氧氣進入。
3. 按發酵罐的容積分類:
- 小型發酵罐:容積一般在幾升到幾十升,常用于實驗室研究和小規模的試驗生產。小型發酵罐便于操作和控制,能夠快速進行實驗和驗證。
- 中型發酵罐:容積在幾百升到幾千升,適用于中等規模的生產和試驗。中型發酵罐在一些小型企業或研發機構中應用較多,可以滿足一定量的生產需求。
- 大型發酵罐:容積在數千升以上,甚至可達數十萬升,主要用于大規模的工業生產。大型發酵罐的設計和制造要求較高,需要具備良好的穩定性、可靠性和自動化控制能力。
4. 按罐體結構分類:
- 立式發酵罐:罐體呈直立式,占地面積小,結構緊湊,常用于各種規模的發酵生產。立式發酵罐的安裝和維護相對方便,且有利于發酵液的循環和混合。
- 臥式發酵罐:罐體呈臥式,通常適用于一些特殊的發酵工藝或對發酵液的排放有特殊要求的場合。臥式發酵罐的重心較低,運行時穩定性較好,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和擴繁,為大規模發酵生產提供優質的種子液。種子罐的設計和操作要求較高,需要保證菌種的純度和活性。
- 生產發酵罐:用于大規模的發酵生產,以獲取目標產物。生產發酵罐的容積較大,需要具備良好的發酵性能和生產效率。