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生物發酵罐有多種類型,以下是常見的分類及具體類型:
按微生物生長代謝需求分類
- 好氧發酵罐:適用于需要氧氣參與的微生物發酵過程,如抗生素、氨基酸、酶制劑等產品的生產。常見的有機械攪拌式發酵罐、鼓泡式發酵罐、氣升式發酵罐等,這些發酵罐都配備有良好的通氣和攪拌系統,以保證氧氣的供應和發酵液的混合.
- 厭氧發酵罐:用于在無氧或低氧環境下進行的發酵過程,像生產酒精、丙酮、丁醇以及沼氣等。此類罐體密封性良好,能隔絕空氣,防止氧氣進入影響厭氧發酵,部分還會設置特殊的氣體循環或排除系統來處理發酵產生的氣體,維持厭氧環境.
按培養基狀態分類
- 固體發酵罐:用于固體培養基的發酵,微生物在固體基質上生長繁殖。常見的有淺盤式發酵罐和轉鼓式發酵罐等。淺盤式發酵罐是淺盤狀容器,內部放置固體培養基,適合小規模固體發酵實驗或生產;轉鼓式發酵罐是可旋轉的圓筒,筒內裝固體培養基,通過旋轉使物料均勻混合和接觸氧氣,適用于較大規模的固體發酵生產.
- 液體發酵罐:適用于液體培養基的發酵,微生物在液體環境中生長,在醫藥、食品、化工等行業廣泛應用,如生產酒類、抗生素、維生素等,可細分為機械攪拌式發酵罐、鼓泡式發酵罐、氣升式發酵罐等.
按設備結構分類
- 立式發酵罐:罐體為直立式,高度較高,占地面積小,發酵空間大,適用于大規模生產。內部通常安裝有攪拌裝置、通風裝置、溫度和pH控制裝置等,能滿足微生物發酵的各種條件要求.
- 臥式發酵罐:罐體呈臥式,長度較長,直徑相對較小,重心較低,運行時穩定性好,物料在罐內的流動和混合方式與立式發酵罐不同,常用于對物料混合和處理有特殊要求的發酵過程.
- 管式發酵罐:由一根或多根管道組成,發酵液在管道內流動發酵,具有較高的比表面積,有利于氧氣傳遞和熱量交換,能為微生物提供較好的生長環境,常用于實驗室規模的發酵研究或特定產品的小批量生產.
- 塔式發酵罐:形狀類似塔,具有多層結構,每層可設置不同的發酵條件和設備,如攪拌器、通氣裝置、溫度控制裝置等,適用于多種微生物的共培養或進行復雜的發酵過程,可實現不同階段的發酵控制和優化.
按攪拌形式分類
- 機械攪拌式發酵罐:可分為通風式發酵罐、自吸式發酵罐等。通風式發酵罐是工業常用的微生物反應器,發酵液的pH值和溫度容易控制,適合連續培養,但在絲狀菌培養中細胞易被破壞;自吸式發酵罐利用攪拌器產生負壓吸進空氣,攪拌和供氣由機械攪拌器完成,但吸氣范圍不大,對無菌要求高和厭氧發酵不適合.
- 鼓泡發酵罐:借助鼓入空氣提供攪拌和傳質所需動力,結構簡單、成本低、耗電少,減少了絲狀菌培養的危害,一般適用于低粘度、低固體含量、低耗氧量的發酵過程.
- 液體循環發酵罐:包括氣升式發酵罐和噴嘴環式發酵罐。氣升式發酵罐無機械攪拌,罐外有外循環管道,結構簡單、成本低、能耗低,適用于低粘度、低固體含量的介質;噴嘴環式發酵罐利用機械泵排出壓縮空氣,在噴嘴處形成剪切力場,將空氣分散成小氣泡,適用范圍更廣.
按操作方式分類
- 分批發酵罐:將培養基一次性加入罐內,接種微生物后發酵,過程中不再添加新培養基,發酵完成后一次性排出發酵液。操作簡單,易于控制發酵條件,適合小規模生產或實驗研究,以及生產不需要連續發酵的產品.
- 連續發酵罐:發酵過程中不斷向罐內加入新鮮培養基,同時排出等量發酵液,使微生物處于穩定的生長環境,保持連續生長和代謝狀態,可提高生產效率,實現大規模工業化生產,但對設備自動化控制要求高,且需嚴格控制發酵條件和防止染菌.
- 補料分批發酵罐:結合了分批發酵和連續發酵的特點,根據微生物生長情況和發酵進程,間歇性或連續地添加一定量的營養物質或前體物質等,能更好地控制發酵過程,提高產物產量和質量,適用于對營養物質需求特殊或發酵過程復雜的產品生產.
按容積分類
- 小型發酵罐:容積一般在幾升到幾十升,常用于實驗室研究和小規模的試驗生產,便于操作和控制,能夠快速進行實驗和驗證.
- 中型發酵罐:容積在幾百升到幾千升,適用于中等規模的生產和試驗,在一些小型企業或研發機構中應用較多,可以滿足一定量的生產需求.
- 大型發酵罐:容積在數千升以上,甚至可達數十萬升,主要用于大規模的工業生產,其設計和制造要求較高,需具備良好的穩定性、可靠性和自動化控制能力.
按用途分類
- 種子罐:主要用于微生物菌種的培養和擴繁,為大規模發酵生產提供優質的種子液,對設計和操作要求較高,需保證菌種的純度和活性.
- 生產發酵罐:用于大規模的發酵生產以獲取目標產物,容積較大,需具備良好的發酵性能和生產效率.