机械搅拌式发酵罐

生物反应器是用于生物化学反应的核心设备，为生物化学反应提供合适的场所和反应条件。生物反应器的选型、先进程度、运行操作和管理水平直接影响产品产量、质量的高低和产业的效益。大多数微生物是好氧的，好氧发酵罐通常采用搅拌工艺来增加氧的溶解速率，满足微生物代谢和产物积累的需要。

机械搅拌式发酵罐的结构

一、罐体

大型发酵罐由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成。罐径在1m以下的小型发酵罐罐顶和罐身可采用法兰连接，材料通常为不锈钢。罐的高径比一般为1.7~4。为便于清洗，小型发酵罐罐顶设有清洗用的手孔。大、中型发酵则设有人孔和手孔。罐体上的接管有进料管、补料管、排气管、接种管和压力表接管。在罐身上的接管有冷却水进出管、进空气管、取样管、温度计管和测控仪表接口。发酵罐上面的接管应越少越好，能合并的尽可能合并，但要避免受污染。

二、搅拌器

利用搅拌器将空气打成小气泡，增加气液接触面积，提高氧气的传送，与发酵液充分混合，液体中的固形物保持悬浮状态。为了使发酵液搅拌均匀，可根据发酵罐的容积，在搅拌轴上配置多个搅拌器，搅拌器的形式、直径、转速、组数、间距以及在罐内的相对位置等应根据罐体内液位高度、发酵液的特性等因素决定。

搅拌器按液流形式可分为轴向式和径向式两种。桨式、锚式、框式和推进式的搅拌器均属于轴向式，而涡轮式搅拌器则属于径向式。相对于气液混合，采用圆盘涡轮式搅拌器较好，它的特点是直径小，转速快，搅拌效率高，功率消耗较低，在搅拌器的上下两面循环翻腾(上下两组)，主要产生径向液流，可以延长空气在发酵罐中的停留时间，有利于氧在搅拌液中的溶解。

三、挡板

挡板的作用是为了克服搅拌器运转时液体产生的漩涡，改变液流的方向，将径向流动改为轴向流动，促使液体激烈翻腾，增加溶氧速率。其宽度一般取(0.1~0.12)D，一般装设4~6块挡板即可满足全挡板条件。

四、轴封

搅拌轴的密封为动轴封，这是由于搅拌轴是转动的，而顶盖是固定静止的，两个构件间具有相对运动。对动轴封的基本要求是密封要可靠并且结构简单，使用寿命长。轴封的作用是使罐顶或罐底与轴之间的缝隙密封，若密封不严，极易造成泄漏以及污染杂菌。

机械式轴封的密封作用是靠弹性元件(弹、波纹管等)的压力使垂直于轴线的动环和静环的光滑表面紧密贴合，并作相对转动而达到密封。机械轴封的优点为:

①清洁;

②密封可靠，在较长的使用期中，不会泄漏或很少泄漏;

③无死角，可以防止杂菌污染;

④使用寿命长;

⑤磨擦功率耗损小，磨损度远远小于填料函式;

⑥轴或轴套不受损;

⑦对轴的震动敏感性比较小。

五、消泡装置

发酵过程由于发酵液中含有大量的蛋白质，故在强烈的通气搅拌下将产生大量的泡沫。严重的泡沫将导致发酵液的外溢，从而增加染菌几率。在通气发酵生产中有两种消泡方法，一种是加入消泡剂消泡，一种是使用机械消泡。工业生产上一般是两种消泡方法共同使用。

六、联轴器和轴承

大型发酵罐的搅拌轴较长，通常分成2~3段，用联轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性连接。小型的发酵罐可采用法兰连接。

七、传动装置

小型发酵罐通常采用无级变速装置作为传动装置，而生产用发酵罐常用的变速装置包括圆柱或螺旋圆锥齿轮减速装置，采用变速电动机可根据需要实现阶段变速，即在需氧高峰时采用高转速，不需要较高解氧阶段采用低转速。如此既节约动力消耗，也可提升发酵产率。