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機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐

- 設(shè)備簡介

機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐機(jī)械攪拌式發(fā)酵設(shè)備和技術(shù)在整個(gè)制藥、生物產(chǎn)品的開發(fā)過程中起著特別重要的作用。在眾多類型的發(fā)酵設(shè)備中，兼具通氣又帶機(jī)械攪拌的標(biāo)準(zhǔn)式發(fā)酵罐用途最為普遍，廣泛使用于氨基酸、檸檬酸等各個(gè)領(lǐng)域。標(biāo)準(zhǔn)式發(fā)酵罐設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵在于攪拌技術(shù)復(fù)雜的氣液兩相流動(dòng)問題上。機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐不僅能為制藥企業(yè)節(jié)省可觀的投資，還可大大節(jié)省能耗等運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)提高產(chǎn)品產(chǎn)量與收率。

在許多過程中，氣液接觸是十分重要的，氣體需要與液體進(jìn)行充分且有效的接觸以提供足夠的質(zhì)量傳遞或熱量傳遞能力。比如有的氯化和磺化反應(yīng)是快反應(yīng)，這需要攪拌器能提供很高的傳質(zhì)強(qiáng)度；有的反應(yīng)需要吸收難以溶解的氧氣，這又需要攪拌器能提供很高的分散能力。

機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐早期研究認(rèn)為，氣液分散是氣體直接被攪拌器剪切成細(xì)小的氣泡而形成的。但近年的研究表明，氣液分散是受氣穴控制的。當(dāng)氣速過大或攪拌轉(zhuǎn)速過低時(shí)，整個(gè)攪拌器被氣穴包裹，氣體穿過攪拌器直接上升到液面，發(fā)生氣泛。

1：機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐類型

機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐是發(fā)酵工廠常用類型之一。它是利用機(jī)械攪拌器的作用，使空氣和發(fā)酵液充分混合，促進(jìn)氧的溶解，以保證供給微生物生長繁殖和代謝所需的溶解氧。它是借攪拌渦輪輸入混合以及相際傳質(zhì)所需要的功率。這種反應(yīng)器的適應(yīng)性最強(qiáng)，從牛頓型流體直到非牛頓型的絲狀菌發(fā)酵液，都能根據(jù)實(shí)際情況和需要，為之提供較高的傳質(zhì)速率和必要的混合速度。缺點(diǎn)是機(jī)械攪拌器的驅(qū)動(dòng)功率較高，一般(2-4)kw/m3，這對大型的反應(yīng)器來說是個(gè)巨大負(fù)擔(dān)。

2：機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐種類

氣液接觸過程的主要有有以下幾種：氣相和液相需要的停留時(shí)間分布、允許壓力降、相對質(zhì)量流率、是否逆流接觸、局部混合能力、是否需要補(bǔ)充或移出熱量、腐蝕條件、泡沫行為與相分離、反應(yīng)時(shí)需要的流型、反應(yīng)與傳質(zhì)的關(guān)系、層流和過渡區(qū)的流變行為等。這些因素又大都與攪拌器關(guān)系密切。

攪拌槽內(nèi)的氣體分散大致有以下幾個(gè)狀態(tài)：氣泛狀態(tài)（大部分氣體未分散，氣泡沿?cái)嚢栎S直接上升到液面），載氣狀態(tài)（氣體基本得到分散，分布器以下分布不良），完全分散狀態(tài)。  

機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)

機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐其基本結(jié)構(gòu)是在高徑比為2～4的罐體的頂或底部安上向罐內(nèi)延伸的攪拌軸，軸上裝上2～4個(gè)攪拌槳(常用的攪拌槳是帶有圓盤和6個(gè)矩形與扭成法向分布葉片的稱為Rushton渦輪的槳，槳葉外徑約為罐徑的1/3)。罐底裝有無菌空氣的分布器(也有用單孔管的)。由于機(jī)械攪拌的作用可使進(jìn)入罐內(nèi)的空氣很好地獲得破碎和分布，以增加罐內(nèi)氣液接觸面積而有利于氧的傳遞和發(fā)酵液的混合。這種發(fā)酵罐因使用較為廣泛，故也被稱為標(biāo)準(zhǔn)式發(fā)酵罐。機(jī)械攪拌罐結(jié)構(gòu)設(shè)備主要部件包括罐身、攪拌器、軸封、消泡器中間軸承，空氣噴射器、擋板、冷卻裝置、人孔。