目录
设备简介
设备结构
设备类型
性能参数
应用范围
基本条件
维护保养
新发展
相关词条
参考资料
设备简介
data/attachment/portal/201111/06/152741qqf8aboiqsvr82b8.jpg机械搅拌式发酵罐
机械搅拌式发酵设备和技术在整个制药、生物产品的开发过程中起着特别重要的作用。在众多类型的发酵设备中，兼具通气又带机械搅拌的标准式发酵罐用途最为普遍，广泛使用于抗生素、氨基酸、柠檬酸等各个领域。标准式发酵罐设计的技术关键在于搅拌技术复杂的气液两相流动问题上。机械搅拌式发酵罐不仅能为制药企业节省可观的投资，还可大大节省能耗等运行费用，同时提高产品产量与收率。
在许多过程中，气液接触是十分重要的，气体需要与液体进行充分且有效的接触以提供足够的质量传递或热量传递能力。比如有的氯化和磺化反应是快反应，这需要搅拌器能提供很高的传质强度；有的反应需要吸收难以溶解的氧气，这又需要搅拌器能提供很高的分散能力。
data/attachment/portal/201111/06/152742geiac2ci88mg1ggg.jpg机械搅拌式发酵罐
早期研究认为，气液分散是气体直接被搅拌器剪切成细小的气泡而形成的。但近年的研究表明，气液分散是受气穴控制的。当气速过大或搅拌转速过低时，整个搅拌器被气穴包裹，气体穿过搅拌器直接上升到液面，发生气泛。
气液接触过程的主要有有以下几种：气相和液相需要的停留时间分布、允许压力降、相对质量流率、是否逆流接触、局部混合能力、是否需要补充或移出热量、腐蚀条件、泡沫行为与相分离、反应时需要的流型、反应与传质的关系、层流和过渡区的流变行为等。这些因素又大都与搅拌器关系密切。
搅拌槽内的气体分散大致有以下几个状态：气泛状态（大部分气体未分散，气泡沿搅拌轴直接上升到液面），载气状态（气体基本得到分散，分布器以下分布不良），完全分散状态。
设备结构
data/attachment/portal/201111/06/152743bxyjbxciczx385j5.jpg机械搅拌式发酵罐
机械搅拌式发酵罐其基本结构是在高径比为2～4的罐体的顶或底部安上向罐内延伸的搅拌轴，轴上装上2～4个搅拌桨(常用的搅拌桨是带有圆盘和6个矩形与扭成法向分布叶片的称为Rushton涡轮的桨，桨叶外径约为罐径的1/3)。罐底装有无菌空气的分布器(也有用单孔管的)。由于机械搅拌的作用可使进入罐内的空气很好地获得破碎和分布，以增加罐内气液接触面积而有利于氧的传递和发酵液的混合。这种发酵罐因使用较为广泛，故也被称为标准式发酵罐。
机械搅拌罐结构设备主要部件包括罐身、搅拌器、轴封、消泡器中间轴承，空气喷射器、挡板、冷却装置、人孔。
1、罐体由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接成，材料为碳钢或不锈钢。为满足工艺要求，罐需承受一定压力，通常灭菌压力0.25MPa(绝对大气压)
2、搅拌器和挡板涡轮式搅拌器的叶片有平叶式、弯叶式、箭叶式三种，其主要是打碎气泡，加速和提高溶氧。平叶式功率消耗较大，弯叶式较小，箭叶式又次之。
挡板的作用是防止液面中央产生旋涡，促使液体激烈翻动，提高溶氧。挡板宽度约为（0.1-0.12）D。装设6-4块挡板，可满足全挡板条件。全挡板条件是指在一定转速下，再增加罐内附件，轴功率仍保持不变。要达到全挡板条件必须
设备类型
data/attachment/portal/201111/06/15274525521rzuii5o42cx.jpg机械搅拌式发酵罐
机械搅拌式发酵罐主要有三种：通气式、自吸式和表面更新式。
1、通气式
工业上约80％采用了通气式搅拌器。通气式常采用各种涡轮搅拌器，主要由气体分布器、搅拌器、搅拌槽构成。
2、自吸式
自吸式机械搅拌反应器，是搅拌桨具有开小孔的空心轴或在搅拌轴外装有轴套，利用叶轮将液体甩出形成的负压从液面上部吸入气体，再靠桨叶分散气泡。
气-液相接触面积的大小显著影响反应速率的高低，一般的搅拌设备总是围绕如何提高新鲜补充气体的分散特性而设计制造的，但补充的新鲜气体流量有时是十分有限的，这就严重制约了反应速率提高。而自吸式搅拌机具备将釜内液面上的气体重新吸入并分散于液相的显著特点，可大幅度提高气含率和气-液相的接触面积，从而达到提高反应速率的目的。
自吸式气液搅拌桨叶中气泡从桨端逸出，呈球形，运动至釜壁，经挡板碰击后分别向上向下形成两个环流流动。就整个反应器而言，气泡在宏观上分布比较均匀。气泡直径大多是2-3mm的圆球形气泡，并不象通气式搅拌中的气泡要发生变形。
这种搅拌器不需要气体分布器，主要用在粘度很低的流体。普通的自吸式搅拌器只适用于深度不超过2.5m的反应器，如果配上高效轴流桨，自吸式搅拌器的操作深度可达5m。目前这种深槽操作的自吸式搅拌器已经在工业上得到了很好的应用，取得了良好的效果。如果用在三相反应中，比如液相加氢中有颗粒催化剂时，自吸式搅拌器则通常要配以能悬浮催化剂颗粒的搅拌器。
3、表面更新式
表面更新式搅拌器利用搅拌产生的湍流使气液接触表面不断更新，增加气液传质。但是，由于既没有外部气体通入，又不能像自吸式搅拌器那样吸入气体，因此补充的气体很有限，适用在所需气体不多的场合。
性能参数
data/attachment/portal/201111/06/15274550r3fls05eesz4s5.jpg机械搅拌式发酵罐
机械搅拌式发酵罐适合微生物发酵实验室使用的生化反应器系统。成套系统包括：发酵罐，动力驱动系统，传感器与控制系统，空气处理系统，控制柜，专用管阀，平台（台架）等。另外为用户代配套电热蒸汽发生器，小型空压机等辅助设备，从而构成完整的实验室发酵系统。
主要参数：
(1)发酵罐公称容积为:3L-100KL，装液系数70%。（单级）
(2)外形尺寸与动力：3-15L为台式，15-300L为预装落地式。500升以上容积的发酵罐需现场安装。
(3)材质：采用SUS321/SUS304/SUS316L/SUS316材质，内外抛光。
(4)自动控制系数：DF系列自动控制系统，最多可以控制13种参数。
(5)使用电压：220V/380V50Hz；
(6)系统额定功率：0.5kW以上。
应用范围
可用于生产药用酵母、饲料酵母、活性干酵母、液体曲、谷氨酸、柠檬酸、抗生素、维生素、酶制剂、食用醋、赖氨酸等。
基本条件
data/attachment/portal/201111/06/152746xbmwvbsteebfzpxt.jpg机械搅拌式发酵罐
①发酵罐应具有适宜的高径比。一般高径比为2.5-4。
②发酵罐能承受一定的压力。由于发酵罐在消毒和正常工作时，罐内有一定的压力和温度，因此罐体各部件要有一定的强度，能承受一定的压力。
③发酵罐的通风搅拌装置要能使气泡分散细碎，气液充分混合，保证发酵液必须的溶解氧，提高氧的利用率。
④发酵罐应具有足够的冷却面积。
⑤发酵灌内应抛光，尽量减少死角，避免藏垢积污，使灭菌彻底，避免染菌。
⑥搅拌器的轴封严密，尽量减少泄漏。
维护保养
data/attachment/portal/201111/06/152746ixatma5v7zp8m49z.jpg机械搅拌式发酵罐
1、如进气管与出水管接头漏气，当旋紧接头不解决问题时，应添加或更换填料。
2、压力表与安全阀应定期检查，如有故障要及时调换或修理。
3、清洗发酵罐时，请用软毛刷进行刷洗，不要用硬器刮擦，以免损伤发酵罐表面。
4、配套仪表应每年校验一次，以确保正常使用。
5、电器、仪表、传感器等电气设备严禁直接与水、汽接触，防止受潮。
6、设备停止使用时，应及时清洗干净，排尽发酵罐及各管道中的余水；松开发酵罐罐盖及手孔螺丝，防止密封圈产生永久变形。
7、操作平台、恒温水箱等碳钢设备应定期(一年一次)刷油漆，防止锈蚀。
8、经常检查减速器油位，如润滑油不够，需及时增加。
9、定期更换减速器润滑油，以延长其使用寿命。
10、如果发酵罐暂时不用，则需对发酵罐进行空消，并排尽罐内及各管道内的余水。
新发展
data/attachment/portal/201111/06/152746jyk0x7kbbo76d0z6.jpg机械搅拌式发酵罐
实验及生产型恒温、恒湿固态发酵罐
1、可对不同形状对发酵培养基物料进行轻微抖动、按一定角度往复转动及正反转圆周转动进行梳理式搅拌。达到不破坏菌丝的生长，不破坏培养基的发酵状态又可使物料互不粘连，还能使其充分通氧的作用。
2、具有恒温、恒湿、恒压、恒氧量技术特点。在实验条件范围内随意设定参数，并可实时任意调节。对一次采集信号进行甄别处理方法，使计测信号精确稳定。
3、可容0.1~1吨的物料。这样可以获得可靠的研究分析数据。已接近中试效果。故可作为生产型使用。
4、根据故态发酵工艺特点，自行开发和建立一个数学模型，使故态发酵中各种参数、运行响应、实时检测的结果随时存储输出。利用一台计算机和自行设计的软件在自控电路操控下既可完成从参数设定至最后数据记录打印全部工作。脱开计算机自控系统仍能自行进行操控作业。
5、在发酵过程中原位进行灭菌、接种和取样操作不需停机。
相关词条
干燥设备
粉碎设备
填料塔
啤酒发酵设备
蒸发设备
结晶设备
空气除菌设备
离心分离设备
参考资料
1、
http://www.chemyq.com/xz/xz3/27315pelaj.htm2、http://tieba.baidu.com/f?kz=253211311