发酵罐放大设计的主要影响因素
发酵罐放大设计的主要影响因素:
⑴菌体繁殖代数
⑵种子的形成。
⑶培养基的灭菌。
⑷通气和搅拌。
⑸热传递。发酵罐:微生物深层培养的生物反应器。发酵罐放大设计的目的:一个生物反应过程的开发,通常是在实验室规模、中式研究规模优化研究的基础上最后才在大型生产设备中投入生产。
葡萄酒的发酵罐设计应考虑容积、降温、取液、去渣问题。容积不易太大,太大不利于控制温度,一般10-20m³即可;降温方法是在罐内壁距离罐壁加装循环冷却管;上口尽量开大点,40-50cm口径,利于搅拌降温;下部开口人工门40cm,能钻进人;排液阀管径最少40以上。这是接近工厂实际设计数据,你也可以咨询一下酒业协会有关人员。
搅拌 驱动 DC 电机/AC齿轮电机 顶部驱动(机械密封)
范围 50~1000 prm1 rpm
搅拌桨 透平搅拌桨(SUS316L), 破泡桨(SUS316L)
传感器 霍耳传感器
控制 基于PID 微处理器
材料 &磨光 罐体 材质:SUS316L 采用机械和或电抛光
管件 材质:SUS316L 采用电抛光
O型环/垫圈, O-型环材质:Vioton 或者硅材质;垫圈材质:EPDM
灭菌 采用内置式加热器对罐体、顶盘、过滤器和通风管线等的自动原位灭菌,灭菌温度在105~120℃之间
温度 范围 高于冷水3℃~80℃(精度:0.1℃)
传感器 RTD(Pt-100)
控制 内置加热器加热升温,通冷水降水温,循环水泵在夹套内打循环控制水温。
通风 气体分布器 环型气体分布器(SUS 316L)
入口气体过滤器 可灭菌的褶状的气体过滤器 0.2 μm规格
出口气体过滤器 与入口过滤器相同的规格(可选件)
控制范围 随罐体的尺寸不同而异(也可根据订单的要求配置)
压力控制 手动/自动控制背压
控制单元t 控制板 15 英寸的彩色LCD,触摸屏
通讯 记忆棒,打印机,电脑等
控制面板 MC68EC020基于集成控制面板的微处理器,测量、控制、显示发酵系统的状态
电源 220V 50/60Hz 单相
数据储存 pH,DO,压力,温度和转速
一般的机械搅拌式的径高比试1:2,这样就可以确定罐体的直径和高度了,管道的直径怎么确定这就比较复杂了,一般空气的流速定为15-20m/s,在经过计算确定管径。蒸汽管道一般与空气一样大。
三部分结构:罐体和控制箱,空气压缩机(空压站),蒸汽发生器(锅炉房),主要介绍罐体和控制箱。
罐体为一般不锈钢;
罐体结构:主体材质为全不锈钢316L罐体,罐内无死角;带发酵罐专用取样、放料阀,移种管道。采用大视角罐内液位观察视镜,12V安全视灯,带有温度、PH、 DO,罐顶有排气口1个,压力表1个,安全阀1个,泡沫传感器接口1个,菌种接种口1个,消泡液接口1个,酸(碱)接口1个,补料接口2个,视灯口1个
罐侧接口:进气口,取样阀接口1个,温度、PH、DO接口各1个。
罐底接口:排料接口1个。
取样阀、放料阀设计上无死角,可以单独灭菌
罐体:设计压力0.3Mpa 夹套 :设计压力0.35Mpa ,采用优化导流设计,所有与物料接触的金属零部件、管道材质均不锈钢,非金属零部件要求耐高温、防腐、无毒、环保,针阀、球阀和隔膜阀(标准膜片,耐高温、耐酸碱)罐可配置不同性能的控制器。
控制器能完成最基本的功能,它由下列几部分构成:
(1)参数输入及显示装置,用以输入控制发酵条件的各种参数及显示发酵过程中罐内培养液的温度,pH、DO(溶氧)的测定数值。
(2) 电极校正装置用以校正pH电极和DO电极等。
(3)酸、碱泵用以向发酵罐加入酸液或碱液以调节培养液中的pH。
(4) 消泡剂加入泵 用以向发酵罐加入消泡剂,以消除发酵过程中产生过多的泡沫。
(5) 报警灯及蜂音器按钮 当发酵过程中,电路上发生故障,如显示屏上显示温度或DO为闪动,即超出本机的测定值,则报警红灯亮并发出“嘀、嘀……”声。
(6) 自动或人工控制按钮用以决定本控制器是处在自动控制或人工控制状态。
(7) 电极连接导线:连接导线,分别与pH、和温度电极连接
生物发酵罐组成部件如下(自己制作,难度较大):
一般发酵罐的高径比为1.7-2.5之间,高径比大有利于传热和溶氧,搅拌剪切力大。发酵罐的搅拌装置包括机械搅拌和非机械搅拌。通风发酵的搅拌装置包括电动机、传动装置、搅拌轴、轴密封装置和搅拌桨。机械搅拌的目的是迅速分散气泡和混合加入物料。一个搅拌桨要同时达到这两个目的,有时是矛盾的。例如,达到混合功能需要大直径的搅拌器和采用低转速运转,而提高分散气泡效果则需要多叶片、小直径和大的转速。电动机输入功率决定于搅拌桨形式和其他发酵罐部件。发酵罐内常安装4块挡板以增加混合、传热和传质效率。挡板之宽度为发酵罐直径的10%~12%,挡板越宽则混合效果越好。在好气深层发酵罐中,来自无菌空气系统的压缩空气通过空气分布器射入发酵罐内,分布器有单孔管式和多孔管式。安装方式各异,一般安装在最下面一档搅拌器的下方,但都要注意防止气孔被发酵液中的菌体或固体颗粒堵塞。有的空气分布器带有放水结构,使放罐后没有发酵液残留在管子里。通气速度以满足微生物发酵的需要为准,在使溶氧在临界氧深度之上。它决定于系统的设计和操作。空气流速的上限速度是空气能有效地被搅拌桨分散,这和搅拌桨形式和转速有关。
1、顶层消泡桨(XPJ),控制泡沫增加,消除气泡;
2、二、三、四层采用四宽叶搅拌器(KSX),高湍流扩散能力和低剪切能力,轴流型搅拌器;
3、底层圆盘开启涡轮式搅拌器(BTD),径流型搅拌器,极强的径向排出性能和剪切分散性能,能够有效地增强叶片的持气能力。增加气泡介质的有效接触,特别适用于发酵工艺的耗氧操作。
1.可在线CIP清洗、SIP灭菌(121°C/0.1MPa)。
2.按照卫生级要求设计,结构设计极具人性化,操作方便。传动平稳,噪音低。
3.适宜的径高比设计,按需定制搅拌装置,节能,搅拌、发酵效果好。
4.内罐体表面镜面抛光处理(粗糙度Ra≤0.4&microm);各进出管口、视镜、人孔等工艺开孔与内罐体焊接处均采用拉伸翻边工艺圆弧过渡,光滑易清洗无死角,保证生产过程的可靠性、稳定性,符合“cGMP”等规范要求。