發(fā)酵罐是發(fā)酵的核心設(shè)備，為發(fā)酵過程提供良好的反應(yīng)環(huán)境。發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)主要包括反應(yīng)容器和控制系統(tǒng)兩大部分，反應(yīng)容器提供發(fā)酵過程的反應(yīng)環(huán)境，控制系統(tǒng)將反應(yīng)環(huán)境控制在設(shè)定目標(biāo)值。一般認(rèn)為：500L以下的是實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的發(fā)酵罐，500L以上是生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)酵罐。其主要由內(nèi)外兩層罐體構(gòu)成。其中，外筒工作時(shí)加入水，下接有加熱管和熱電偶，可以把水加熱并保持到預(yù)期的溫度;內(nèi)筒工作時(shí)從上加入培養(yǎng)基和菌種。利用內(nèi)層筒體進(jìn)行傳熱雖然會(huì)降低熱效率，但這樣既可以防止培養(yǎng)基因達(dá)到沸點(diǎn)而沸騰起來，又可防止加熱管直接加熱到菌絲而造成菌體死亡。
發(fā)酵罐的具體結(jié)構(gòu)：
1、外筒
外筒是作為水的容器，對它的主要要求是有一定的強(qiáng)度和剛度，能夠承受加熱時(shí)產(chǎn)生的飽和蒸汽的壓力而不破壞、能承受住容器和水的重力而不產(chǎn)生過大的變形。其中，強(qiáng)度是主要的問題。
2、內(nèi)筒
內(nèi)筒只有下端采用了封頭，上端與外筒的上封頭焊接在一起。對于壓力容器而言，這種焊接方式會(huì)產(chǎn)生巨大的附加應(yīng)力，受力情況較差相當(dāng)于舊式的無折邊錐形封頭和球面形封頭。但是由于內(nèi)外筒工作中溫度相關(guān)不大，物料相近。所以內(nèi)筒幾乎不受力，無需考慮強(qiáng)度闖題。
內(nèi)筒的材料應(yīng)選擇不銹鋼。因?yàn)閮?nèi)筒工作時(shí)接觸菌種，如果有銹的話，會(huì)污染菌種。
3、液位計(jì)
液位計(jì)的作用是觀察外筒的水位高低，一般用玻璃管式液位計(jì)。
4、加料口
加料口與內(nèi)筒相連。為了加入菌種的滅菌效果，直徑一般不大，且要求有良好的密封，一般使用焊接短接管并加工外螺紋，上配以旋蓋。
5、放氣閥
在加熱過程中會(huì)有大量的水蒸汽產(chǎn)生從而使筒內(nèi)壓力持續(xù)升高，物料的沸點(diǎn)也會(huì)隨之上升造成過熱，所以需要開啟放氣閥放氣。放氣閥采用銅制或不銹鋼制球閥，因?yàn)檫@樣開、閉都比較迅速，而且不會(huì)生銹造成污染。
6、安全閥
內(nèi)筒的物料含有大量固體顆粒且在加熱時(shí)易起泡，有可能會(huì)造成放氣閥的堵塞，所以需要設(shè)置安全閥。安全閥的開啟壓力設(shè)置在設(shè)計(jì)壓力的1.05～1.1倍。
7、進(jìn)氣管
酵母菌屬于兼性厭氧性性生物，菌絲在進(jìn)行物質(zhì)代謝的同時(shí)伴隨著能量代謝的進(jìn)行。所以在菌絲的整個(gè)生長過程中都應(yīng)有一定的氧通氣量。有些物料的粘度不大，如果進(jìn)行機(jī)械攪拌，效果不是很理想，而且攪拌器的會(huì)增加成本。
因此，發(fā)酵罐下設(shè)進(jìn)氣管，與小型空氣壓縮機(jī)相連，這樣既起到攪拌的作用，又能輸送新鮮空氣。但是，如果在菌絲生長過程中出現(xiàn)停電而使壓縮機(jī)停轉(zhuǎn)，則物料會(huì)從進(jìn)氣管回流，從而造成菌種與外界接觸被污染。因此，在進(jìn)氣管外，外接止回閥。
8、出料管
由于發(fā)酵罐封閉，內(nèi)部不易清洗，所以出料管接于內(nèi)筒的下方，這樣可以避免培養(yǎng)基殘余在罐內(nèi)滋生雜菌。
出料管排料時(shí)，由于發(fā)酵罐內(nèi)部壓力要大于外部壓力，所以有很大的推動(dòng)力。但是，當(dāng)罐內(nèi)壓力降低到一定程度時(shí)，推動(dòng)力會(huì)幾乎消失。此時(shí)，生成的菌絲球很容易堵塞出料管上的閥門，所以，在出料管上適合采用球閥一類孔徑較大的閥門。
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