發酵罐使用機械攪拌器的作用充分融合的無菌空氣與發酵糖化醪過濾和消毒,并促進氧氣充分均勻地溶解在土豆泥,以保證所需的氧生長,微生物的繁殖和新陳代謝。該發酵罐適用性強,是生產中最重要的反應器。無需空壓機,攪拌時自動吸入空氣。主要用于發酵和酵母的增殖。無需攪拌傳動裝置,借助介質密度差完成液體的循環。通常用于生產SCP和廢水處理。
發酵罐廣泛應用于乳制品、飲料、生物工程、制藥、精細化工等行業,罐體采用夾芯、保溫層、加熱、冷卻、保溫。坦克的身體和上下灌裝頭(或圓錐)處理旋轉R角,罐的內壁被鏡面拋光,沒有衛生死角,和完全關閉設計確保材料總是混合發酵和無污染的狀態。該設備配有呼吸孔、CIP清洗噴嘴、人孔等設備。
簡要介紹了氣升式環流反應器的特點。由于氣升式環流反應器中沒有攪拌器,且存在定向環流,因此具有以下幾個優點。
(1)反應溶液的均勻分布:氣、液、固三相均勻混合,溶液組分的混合和分散良好,這是生物反應器中常見的要求,因為流動、混合和停留時間分布受到影響。對于多次間歇或連續曝氣發酵,盡量將底物和溶解氧均勻分散,以保證發酵罐底物濃度在0.1% ~ 1%范圍內,溶解氧濃度在10% ~ 30%。這有利于有氧細胞的生長和生產。另外,在發酵罐液位上要避免形成穩定的泡沫層,避免生物細胞的積累和損傷甚至死亡。還有介質成分非凡有淀粉類易于沉淀的顆粒物質,更應能懸浮分散。氣升式環流反應器能較好地滿足這些要求。
(2)溶解氧速率和溶解氧效率較高:氣升式反應器具有較高的氣含率和特定的氣液接觸面,具有較高的傳質速率和溶解氧效率。容積-溶解氧效率一般高于機械攪拌罐,kLd可達2000h,溶解氧消耗相對較低。
(3)剪切力小,對生物細胞的損傷小:由于氣升式反應器沒有機械攪拌葉輪,所以對細胞的剪切損傷可以最小化,特別適合于植物細胞和組織的培養。
(4)良好的傳熱:好氧發酵產生大量的發酵熱。例如,酵母培養高峰期的發酵熱高達3.0 ~ 4.0×105kJ/(m3.h),而傳熱溫差只有幾度(℃)。特別是在夏季,如果使用非冷凍水,溫度只有3-10℃左右,因此需要較大的傳熱面積和傳熱系數。該氣升式反應器由于具有較高的液體綜合循環速率,易于在外循環管上安裝換熱器,從而保證了發酵熱量的排出,控制了合適的發酵溫度。
(5)結構簡單,易于過程和制造:沒有空運發酵罐機械攪拌器,所以沒有需要安裝攪拌系統和復雜的結構,和密封容易保證,所以加工制造方便,設備投資低。同時,實現了大型和超大型發酵反應器的放大設計和制造。例如,ICI壓力循環發酵罐容積達到3000m3,另一個“BIOHCH”反應器也達到3000m3以上。規模較大的反應器,其容積可達13000m3,目前用于生化廢水處理。
(6)操作維修方便:由于發酵罐內沒有機械攪拌系統,結構簡單,能耗低,操作方便。特別是機械攪拌軸密封不容易引起細菌的泄漏和污染。