機械攪拌式發酵罐

生物反應器是用于生物化學反應的核心設備，為生物化學反應提供合適的場所和反應條件。生物反應器的選型、先進程度、運行操作和管理水平直接影響產品產量、質量的高低和產業的效益。大多數微生物是好氧的，好氧發酵罐通常采用攪拌工藝來增加氧的溶解速率，滿足微生物代謝和產物積累的需要。

機械攪拌式發酵罐的結構

一、罐體

大型發酵罐由圓柱體及橢圓形或碟形封頭焊接而成。罐徑在1m以下的小型發酵罐罐頂和罐身可采用法蘭連接，材料通常為不銹鋼。罐的高徑比一般為1.7~4。為便于清洗，小型發酵罐罐頂設有清洗用的手孔。大、中型發酵則設有人孔和手孔。罐體上的接管有進料管、補料管、排氣管、接種管和壓力表接管。在罐身上的接管有冷卻水進出管、進空氣管、取樣管、溫度計管和測控儀表接口。發酵罐上面的接管應越少越好，能合并的盡可能合并，但要避免受污染。

二、攪拌器

利用攪拌器將空氣打成小氣泡，增加氣液接觸面積，提高氧氣的傳送，與發酵液充分混合，液體中的固形物保持懸浮狀態。為了使發酵液攪拌均勻，可根據發酵罐的容積，在攪拌軸上配置多個攪拌器，攪拌器的形式、直徑、轉速、組數、間距以及在罐內的相對位置等應根據罐體內液位高度、發酵液的特性等因素決定。

攪拌器按液流形式可分為軸向式和徑向式兩種。槳式、錨式、框式和推進式的攪拌器均屬于軸向式，而渦輪式攪拌器則屬于徑向式。相對于氣液混合，采用圓盤渦輪式攪拌器較好，它的特點是直徑小，轉速快，攪拌效率高，功率消耗較低，在攪拌器的上下兩面循環翻騰(上下兩組)，主要產生徑向液流，可以延長空氣在發酵罐中的停留時間，有利于氧在攪拌液中的溶解。

三、擋板

擋板的作用是為了克服攪拌器運轉時液體產生的漩渦，改變液流的方向，將徑向流動改為軸向流動，促使液體激烈翻騰，增加溶氧速率。其寬度一般取(0.1~0.12)D，一般裝設4~6塊擋板即可滿足全擋板條件。

四、軸封

攪拌軸的密封為動軸封，這是由于攪拌軸是轉動的，而頂蓋是固定靜止的，兩個構件間具有相對運動。對動軸封的基本要求是密封要可靠并且結構簡單，使用壽命長。軸封的作用是使罐頂或罐底與軸之間的縫隙密封，若密封不嚴，極易造成泄漏以及污染雜菌。

機械式軸封的密封作用是靠彈性元件(彈、波紋管等)的壓力使垂直于軸線的動環和靜環的光滑表面緊密貼合，并作相對轉動而達到密封。機械軸封的優點為:

①清潔;

②密封可靠，在較長的使用期中，不會泄漏或很少泄漏;

③無死角，可以防止雜菌污染;

④使用壽命長;

⑤磨擦功率耗損小，磨損度遠遠小于填料函式;

⑥軸或軸套不受損;

⑦對軸的震動敏感性比較小。

五、消泡裝置

發酵過程由于發酵液中含有大量的蛋白質，故在強烈的通氣攪拌下將產生大量的泡沫。嚴重的泡沫將導致發酵液的外溢，從而增加染菌幾率。在通氣發酵生產中有兩種消泡方法，一種是加入消泡劑消泡，一種是使用機械消泡。工業生產上一般是兩種消泡方法共同使用。

六、聯軸器和軸承

大型發酵罐的攪拌軸較長，通常分成2~3段，用聯軸器使上下攪拌軸成牢固的剛性連接。小型的發酵罐可采用法蘭連接。

七、傳動裝置

小型發酵罐通常采用無級變速裝置作為傳動裝置，而生產用發酵罐常用的變速裝置包括圓柱或螺旋圓錐齒輪減速裝置，采用變速電動機可根據需要實現階段變速，即在需氧高峰時采用高轉速，不需要較高解氧階段采用低轉速。如此既節約動力消耗，也可提升發酵產率。