自吸式发酵罐结构、原理和分类
2010-01-05 14:04:26   来源：本站原创   评论：0 点击：

自吸式发酵罐是一种不需专门为发酵罐内导入压缩空气的适用于好气发酵的发酵罐。它装有一种特殊设计的机械搅拌装置，当这种搅拌桨转动时，紧密贴在桨底的导气管可借桨叶排出液体时所产生的局部真空把大气中空气经过滤后吸入罐内。醋厂，酵母厂，制药厂等均已采用这种新型设备。

自吸式发酵罐–结构
自吸式发酵罐罐体的结构大致上与通用式发酵罐相同，主要区别在于搅拌器的形状和结构不同。自吸式发酵罐使用的是带中央吸气口的搅拌器。搅拌器由从罐底向上伸入的主轴带动，叶轮旋转时叶片不断排开周围的液体使其背侧形成真空，于是将罐外空气通过搅拌器中心的吸气管而吸入罐内，吸入的空气与发酵液充分混合后在叶轮末端排出，并立即通过导轮向罐壁分散，经挡板折流涌向液面，均匀分布。空气吸入管通常用一端面轴封与叶轮连接，确保不漏气。
 
由于空气靠发酵液高速流动形成的真空自行吸入，气液接触十分良好，气泡分散较细，从而提高了氧在发酵液中的溶解速率。据报道，在相同空气流量的条件下，溶氧系数比通用式发酵罐高。可是由于自吸式发酵罐的吸入压头和排出压头均较低，习惯用的空气过滤器因阻力较大已不适用，需采用其他结构型式的高效率，低阻力的空气除菌装置。另外，自吸式发酵罐的搅拌转速较通用式高，所以它消耗的功率比通用式大，但实际上由于节约了空气压缩机所消耗的大量动力，对于大风量的发酵，总的动力消耗还是减少的。
 
自吸式发酵罐的缺点是进罐空气处于负压，因而增加了染菌机会；其次是这类罐搅拌转速甚高，有可能使菌丝被搅拌器切断，影响菌体的正常生长。所以，在抗生素发酵上较少。
自吸式发酵罐 - 充气原理
搅拌器由罐底向上伸入的主轴带动。叶轮旋转时叶片不断排开周围的液体使其背侧形成真空，由导气管吸入罐外空气。吸入的空气与发酵液充分混合后在叶轮末端排出，并立即通过导轮向罐壁分散，经挡板折流涌向液面，均匀分布。
 
自吸式发酵罐 - 分类
可用于生产药用酵母，饲料酵母，活性干酵母，液体曲，谷氨酸，柠檬酸，抗生素，维生素，酶制剂，食用醋，赖氨酸等。
 
(1) 循环式通风发酵罐
 
循环式发酵罐

循环式发酵罐是在液体循环的中途使发酵液获得氧气，在整个循环周期中予以消耗，到第二次循环时再重新获得氧。如此周而复始直到完成整个发酵过程。在发酵罐内部进行循环的叫内循环，借循环管在罐外进行循环的叫外循环。

循环式通风发酵罐系利用空气的动力使液体在循环管中上升，并沿着一定路线进行循环，所以这种发酵罐也叫空气带升式发酵罐或简称带升式发酵罐。
 
工作原理

内循环带升式发酵罐外循环带升式发酵罐
循环管高度是影响循环效率的主要因素，实践证明不应少于4m。
与通用式发酵罐比较，它具有以下优点：
(a)发酵罐内没有搅拌装置，清洗方便，加工容易。
(b)由于取消了搅拌用的电机，而通风量与通用式发酵罐大致相等，所以动力消耗有很大降低。
 
①伍式发酵罐

搅拌器是用六根弯曲的空气管子焊于圆盘上，兼作空气分配器。空气由空心轴导入，经过搅拌器的空心管吹出，与被搅拌器甩出的液体相混合，发酵液在套筒外侧上升，由套筒内部下降，形成循环。
 
②文氏管发酵设备

其原理是用泵将发酵液压入文氏管中，由于文氏管的收缩段中液体的流速增加，形成负压将空气吸入，并使气泡分散与液体混合，增加发酵液中的溶解氧。这种设备的优点是：吸氧的效率高，气、液、固三相均匀混合，设备简单，无须空气压缩机及搅拌器，动力消耗省。这种设备适用于宇宙飞船的密封舱中，利用藻类的光合作用将气体中的二氧化碳还原成氧。
用泵将发酵液压入文氏管中，由于文氏管的收缩段中液体的流速增加，形成真空将空气吸入，并使气泡分散与液体混合，微生物从而获得生长和代谢所需要的氧。

 
文氏管发酵设备

文氏管发酵设备的优点：
(a)气泡分散破碎良好，并与发酵液密切接触，所以气体的吸收效率高。
(b)由于液体不断循环，可使气，液，固三相均匀混合。
(c)在要求空气量不大时，利用文氏管的收缩段直接吸入气体，可以不需空压机。
 
主要缺点

气体的吸入量与液体循环量之比很低，可能达不到微生物所需要的溶氧速率
 
(2)排管式发酵罐
 
(3)喷射式发酵罐

喷射式发酵罐的底部装有旋涡式空气喷射器，空气从喷射器喷嘴喷出时同时作旋转运动，带动发酵液旋转，增加混合效果。

(4)回转喷射式发酵罐

1。2-挡板六块(与罐壁成70°角)；
3-导向挡板三块(与中间支管成60°角)；
4-多孔圆形筛板；
5-反向导向挡板五块(与圆形筛板成30°角)；
6-多孔环形筛板；
7-转臂(直径为罐径的2/3)

优点
（1）节约空气净化系统中的空气压缩机、冷却器、油水分离器、空气贮罐、总过滤器等设备，减少厂房占地面积。
（2）减少工厂发酵设备投资约30%左右，例如应用自吸式发酵罐生产酵母，每升容积酵母的产量可高达30～50克。
（3）设备便于自动化，连续化，降低劳动强度，减少劳动力。
（4）酵母发酵罐周期短，发酵液中酵母浓度高，分离酵母后的废液量少。
（5）设备结构简单，溶氧效果高，操作方便。
自吸式发酵罐 - 相关产品
自吸式发酵罐是专利新产品，适用于科研机构及企业的微生物研究室、中试车间和工业生产线。产品有2A2F和AAF两大系列。
2A2F-S系列自吸式实验罐配有自动吸气的高效气液混合器，鼓风机供气系统，有时还可选配一档机械搅拌桨。特别适用于高溶氧、高密度、高生物量、对剪切不敏体系的微生物发酵培养基配方的筛选，发酵工艺参数的优化以及生产工艺与菌种的验证。
2A2F系列自吸式发酵罐的特点：

①高速旋转气液混合强化器与鼓风机结合，能形成良好的供气与气液混合效果，以鼓风机取代常规的空气压缩机供气，高效节能，节省投资。

②气液混合器采用磁力传动，彻底消除了运行过程中的主要泄漏源，为纯培养提供了可靠保证。

AAF系列自吸式发酵罐无需供风系统，特别适用于液态醋、酵母、PHB（聚羟基丁酸）等产品的科研与生产。
AAF系列自吸式发酵罐的特点：

①无需供风系统，高效吸气与混合装置，产生完美的气泡，并与发酵液彻底混合。

②节能效果显著。例如液态法制醋原料的利用率高达95%，生产1升10%的白醋，电耗仅仅为0。03kwh。