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都有哪些类型的生物发酵罐?

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2024/12/23 13:57:42

生物发酵罐有多种类型,以下是常见的分类及具体类型:

按微生物生长代谢需求分类

- 好氧发酵罐:适用于需要氧气参与的微生物发酵过程,如抗生素、氨基酸、酶制剂等产品的生产。常见的有机械搅拌式发酵罐、鼓泡式发酵罐、气升式发酵罐等,这些发酵罐都配备有良好的通气和搅拌系统,以保证氧气的供应和发酵液的混合.

- 厌氧发酵罐:用于在无氧或低氧环境下进行的发酵过程,像生产酒精、丙酮、丁醇以及沼气等。此类罐体密封性良好,能隔绝空气,防止氧气进入影响厌氧发酵,部分还会设置特殊的气体循环或排除系统来处理发酵产生的气体,维持厌氧环境.

按培养基状态分类

- 固体发酵罐:用于固体培养基的发酵,微生物在固体基质上生长繁殖。常见的有浅盘式发酵罐和转鼓式发酵罐等。浅盘式发酵罐是浅盘状容器,内部放置固体培养基,适合小规模固体发酵实验或生产;转鼓式发酵罐是可旋转的圆筒,筒内装固体培养基,通过旋转使物料均匀混合和接触氧气,适用于较大规模的固体发酵生产.

- 液体发酵罐:适用于液体培养基的发酵,微生物在液体环境中生长,在医药、食品、化工等行业广泛应用,如生产酒类、抗生素、维生素等,可细分为机械搅拌式发酵罐、鼓泡式发酵罐、气升式发酵罐等.

按设备结构分类

- 立式发酵罐:罐体为直立式,高度较高,占地面积小,发酵空间大,适用于大规模生产。内部通常安装有搅拌装置、通风装置、温度和pH控制装置等,能满足微生物发酵的各种条件要求.

- 卧式发酵罐:罐体呈卧式,长度较长,直径相对较小,重心较低,运行时稳定性好,物料在罐内的流动和混合方式与立式发酵罐不同,常用于对物料混合和处理有特殊要求的发酵过程.

- 管式发酵罐:由一根或多根管道组成,发酵液在管道内流动发酵,具有较高的比表面积,有利于氧气传递和热量交换,能为微生物提供较好的生长环境,常用于实验室规模的发酵研究或特定产品的小批量生产.

- 塔式发酵罐:形状类似塔,具有多层结构,每层可设置不同的发酵条件和设备,如搅拌器、通气装置、温度控制装置等,适用于多种微生物的共培养或进行复杂的发酵过程,可实现不同阶段的发酵控制和优化.

按搅拌形式分类

- 机械搅拌式发酵罐:可分为通风式发酵罐、自吸式发酵罐等。通风式发酵罐是工业常用的微生物反应器,发酵液的pH值和温度容易控制,适合连续培养,但在丝状菌培养中细胞易被破坏;自吸式发酵罐利用搅拌器产生负压吸进空气,搅拌和供气由机械搅拌器完成,但吸气范围不大,对无菌要求高和厌氧发酵不适合.

- 鼓泡发酵罐:借助鼓入空气提供搅拌和传质所需动力,结构简单、成本低、耗电少,减少了丝状菌培养的危害,一般适用于低粘度、低固体含量、低耗氧量的发酵过程.

- 液体循环发酵罐:包括气升式发酵罐和喷嘴环式发酵罐。气升式发酵罐无机械搅拌,罐外有外循环管道,结构简单、成本低、能耗低,适用于低粘度、低固体含量的介质;喷嘴环式发酵罐利用机械泵排出压缩空气,在喷嘴处形成剪切力场,将空气分散成小气泡,适用范围更广.

按操作方式分类

- 分批发酵罐:将培养基一次性加入罐内,接种微生物后发酵,过程中不再添加新培养基,发酵完成后一次性排出发酵液。操作简单,易于控制发酵条件,适合小规模生产或实验研究,以及生产不需要连续发酵的产品.

- 连续发酵罐:发酵过程中不断向罐内加入新鲜培养基,同时排出等量发酵液,使微生物处于稳定的生长环境,保持连续生长和代谢状态,可提高生产效率,实现大规模工业化生产,但对设备自动化控制要求高,且需严格控制发酵条件和防止染菌.

- 补料分批发酵罐:结合了分批发酵和连续发酵的特点,根据微生物生长情况和发酵进程,间歇性或连续地添加一定量的营养物质或前体物质等,能更好地控制发酵过程,提高产物产量和质量,适用于对营养物质需求特殊或发酵过程复杂的产品生产.

按容积分类

- 小型发酵罐:容积一般在几升到几十升,常用于实验室研究和小规模的试验生产,便于操作和控制,能够快速进行实验和验证.

- 中型发酵罐:容积在几百升到几千升,适用于中等规模的生产和试验,在一些小型企业或研发机构中应用较多,可以满足一定量的生产需求.

- 大型发酵罐:容积在数千升以上,甚至可达数十万升,主要用于大规模的工业生产,其设计和制造要求较高,需具备良好的稳定性、可靠性和自动化控制能力.

按用途分类

- 种子罐:主要用于微生物菌种的培养和扩繁,为大规模发酵生产提供优质的种子液,对设计和操作要求较高,需保证菌种的纯度和活性.

- 生产发酵罐:用于大规模的发酵生产以获取目标产物,容积较大,需具备良好的发酵性能和生产效率.


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