生物菌發(fā)酵罐是一種廣泛應(yīng)用于生物制品生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，主要用于微生物的培養(yǎng)和代謝產(chǎn)物的生成。其核心功能是為微生物提供適宜的環(huán)境條件，以支持微生物的繁殖、生長(zhǎng)和代謝過程。
1.溫度控制：溫度對(duì)微生物的生長(zhǎng)和代謝影響極大。不同類型的微生物有不同的生長(zhǎng)溫度要求，溫度過高或過低都會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)，影響產(chǎn)物的產(chǎn)量。需具備高效的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，確保罐內(nèi)溫度維持在理想范圍。
2.pH值調(diào)節(jié)：微生物的代謝產(chǎn)物如有機(jī)酸會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)基的pH值變化，若pH值過低，微生物的生長(zhǎng)會(huì)受到抑制。通過自動(dòng)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)pH值，通常利用酸堿滴定系統(tǒng)來維持pH值在一個(gè)適合微生物生長(zhǎng)的范圍內(nèi)。
3.溶氧量控制：許多微生物（特別是好氧微生物）需要充足的氧氣來進(jìn)行代謝反應(yīng)。在發(fā)酵過程中，氧氣供應(yīng)不足會(huì)導(dǎo)致微生物的生長(zhǎng)減慢甚至死亡。因此，配有氣體輸送系統(tǒng)，通過提供空氣或純氧來維持溶解氧的濃度。
4.營養(yǎng)供給：發(fā)酵過程中，微生物需要各種營養(yǎng)物質(zhì)，如碳源（糖類）、氮源（氨基酸、尿素等）、礦物質(zhì)（鈉、鉀、磷等）以及維生素等。需要根據(jù)實(shí)際需求，自動(dòng)添加這些營養(yǎng)物質(zhì)，以維持微生物的良好生長(zhǎng)和代謝。
5.攪拌與混合：為了提高溶氧效率和營養(yǎng)物質(zhì)的均勻分布，發(fā)酵罐配備了攪拌系統(tǒng)。攪拌的作用不僅能保證罐內(nèi)物料的均勻性，還能有效促進(jìn)氧氣的傳遞和氣泡的破裂，改善溶氧條件。
6.自動(dòng)化控制：配備了高度自動(dòng)化的控制系統(tǒng)，利用PLC（可編程邏輯控制器）和傳感器來監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中溫度、pH值、溶氧量等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)酵過程的精確控制和優(yōu)化。
生物菌發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)組成：
1.罐體：發(fā)酵罐的主體通常由不銹鋼或合金材料制成，具有良好的耐腐蝕性和抗菌性，能夠防止污染，并且便于清洗和消毒。罐體的容量可以根據(jù)實(shí)際需求來定制，常見的有實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的小型發(fā)酵罐和工業(yè)級(jí)別的大型發(fā)酵罐。
2.溫控系統(tǒng)：溫控系統(tǒng)主要由加熱器、冷卻水系統(tǒng)和熱交換器組成。它的作用是通過控制發(fā)酵罐內(nèi)溫度，保持在微生物生長(zhǎng)的最佳溫度范圍。一般來說，加熱系統(tǒng)使用電加熱管或蒸汽加熱，冷卻系統(tǒng)則通過水冷或冷卻液來進(jìn)行散熱。
3.氣體輸送系統(tǒng)：氣體輸送系統(tǒng)包括壓縮空氣系統(tǒng)、純氧供應(yīng)系統(tǒng)及氣體分配器。該系統(tǒng)的主要功能是向發(fā)酵液中提供足夠的氧氣，滿足微生物的需求，特別是對(duì)于好氧微生物至關(guān)重要。
4.攪拌系統(tǒng)：攪拌系統(tǒng)通常由電動(dòng)攪拌器、攪拌槳葉和驅(qū)動(dòng)裝置組成。根據(jù)發(fā)酵罐的規(guī)模，攪拌系統(tǒng)的功率和轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)。攪拌的作用是增加液體的流動(dòng)性，提高氧氣的溶解度，并幫助物料均勻分布。
5.pH和溶氧控制系統(tǒng)：pH控制系統(tǒng)通過傳感器監(jiān)測(cè)發(fā)酵液的pH值，必要時(shí)通過自動(dòng)加酸或加堿來調(diào)節(jié)pH值。溶氧控制系統(tǒng)則通過氧氣傳感器檢測(cè)發(fā)酵液的溶解氧濃度，并通過調(diào)節(jié)氣體供應(yīng)量來保持所需的溶氧水平。
6.營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)：這個(gè)系統(tǒng)通常包括多個(gè)料液儲(chǔ)罐、泵送裝置和加料管道。它的作用是根據(jù)發(fā)酵過程中的需求，自動(dòng)添加所需的糖源、氮源、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分。
7.自動(dòng)化控制系統(tǒng)：配備了PLC控制系統(tǒng)，通過傳感器和控制面板對(duì)發(fā)酵過程中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)。系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)定的工藝條件，自動(dòng)調(diào)整溫度、pH值、溶氧量等參數(shù)，確保發(fā)酵過程的高效進(jìn)行。
