生物發酵罐的通氣系統主要由以下部分組成:
1. 無菌空氣制備系統:
- 空氣壓縮機:作為動力源,將外界空氣吸入并進行壓縮,提升空氣的壓力,以便能夠順利輸送到發酵罐內。不同類型和規模的發酵罐需要適配不同功率和性能的空氣壓縮機,以滿足空氣供應的需求。
- 空氣過濾器:對壓縮后的空氣進行過濾凈化,去除空氣中的灰塵、雜質、微生物等污染物,確保進入發酵罐的空氣是無菌的。空氣過濾器通常采用多層過濾介質,如纖維濾紙、活性炭、陶瓷等,不同過濾介質的組合可以有效地提高過濾效果。
- 空氣干燥器:用于去除空氣中的水分,防止水分進入發酵罐影響發酵過程。因為過多的水分可能會導致培養基稀釋、微生物生長受到抑制或設備腐蝕等問題。常見的空氣干燥器有吸附式干燥器和冷凍式干燥器等。
2. 空氣分布裝置:
- 空氣分布管:位于發酵罐內部,一般在最下層的攪拌槳的正下方,其作用是將無菌空氣均勻地分布到發酵液中。為保證氣泡的分散效果,多采用帶小孔的環狀空氣分布管,環的直徑一般等于攪拌槳的直徑;在大型通氣攪拌罐中,由于攪拌槳尖附近的剪切力較大,足以達到充分打碎氣泡的目的,為防止培養液中的固體物料或菌絲堵塞空氣分布管,對某些特殊的發酵體系有時也會采用向下開口的單孔管。
- 氣體分布器:安裝在空氣分布管上或與空氣分布管相連,能夠進一步將空氣分散成更小的氣泡,增加空氣與發酵液的接觸面積,提高氧氣的傳遞效率,從而促進微生物的生長和代謝。氣體分布器的形式多樣,如微孔式、噴嘴式、環形管式等。
3. 出口氣體處理裝置:
- 排氣閥:用于控制發酵罐內氣體的排出,維持發酵罐內的壓力穩定。在發酵過程中,微生物會消耗氧氣并產生二氧化碳等廢氣,這些廢氣需要及時排出發酵罐。排氣閥可以根據發酵罐內的壓力自動調節開度,確保發酵罐內始終處于高于大氣壓的正壓狀態,以防止外界空氣進入發酵罐造成污染。
- 出口氣體除菌過濾器:對排出的氣體進行過濾除菌,防止發酵罐內的微生物隨著廢氣排放到外界環境中,造成環境污染或生物安全問題。出口氣體除菌過濾器的過濾精度通常較高,能夠有效地攔截微生物等顆粒物質。
- 尾氣處理裝置(部分發酵罐配備):對于一些特殊的發酵過程,排出的廢氣可能含有有害成分或異味,需要進行進一步的處理。尾氣處理裝置可以采用吸附、燃燒、化學處理等方法,對廢氣進行凈化處理,減少對環境的污染。