生物发酵罐的类型多样,常见的分类方式及其对应类型如下：
- 按微生物类型：
- 好氧型发酵罐：这类发酵罐为微生物生长提供充足氧气,适用于好氧微生物发酵,如抗生素、氨基酸、酶制剂等产品的生产。结构上通常配备通风装置,如空气压缩机、空气过滤器等,以确保无菌空气的供应,罐体内部也可能设置搅拌桨或气流循环装置,促进氧气在发酵液中的均匀分布。
- 厌氧型发酵罐：用于厌氧微生物发酵,像生产酒精、丙酮、丁醇以及沼气等。罐体密封性良好,以隔绝空气,防止氧气进入影响厌氧发酵过程。部分厌氧发酵罐可能会设置特殊的气体循环或排除系统,来处理发酵过程中产生的气体,维持罐内的厌氧环境。
- 按培养基状态：
- 固体发酵罐：用于固体培养基的发酵,培养基呈固态,微生物在固体基质上生长繁殖。常见的有浅盘式发酵罐和转鼓式发酵罐等。浅盘式发酵罐通常是一个浅盘状容器,内部放置固体培养基,可用于小规模的固体发酵实验或生产；转鼓式发酵罐则是一个可旋转的圆筒,筒内装有固体培养基,通过旋转使物料均匀混合和接触氧气,适用于较大规模的固体发酵生产。
- 液体发酵罐：适用于液体培养基发酵,微生物在液体环境中生长。根据具体需求和应用场景,又可细分为多种类型,如机械搅拌式发酵罐、鼓泡式发酵罐、气升式发酵罐等,在医药、食品、化工等行业广泛应用,例如生产酒类、抗生素、维生素等。
- 按设备结构：
- 立式发酵罐：罐体为直立式,一般高度较高,占地面积相对较小,具有较大的发酵空间,适用于大规模生产。内部通常安装有搅拌装置、通风装置、温度和pH控制装置等,以满足微生物发酵的各种条件要求。
- 卧式发酵罐：罐体呈卧式,长度较长,直径相对较小。与立式发酵罐相比,卧式发酵罐的重心较低,运行时稳定性较好,且物料在罐内的流动和混合方式有所不同。常用于一些对物料混合和处理有特殊要求的发酵过程,如某些特殊的生物制品生产或发酵工艺。
- 管式发酵罐：由一根或多根管道组成,发酵液在管道内流动进行发酵。这种结构的发酵罐通常具有较高的比表面积,有利于氧气的传递和热量的交换,能够为微生物提供较好的生长环境。管式发酵罐常用于实验室规模的发酵研究或某些特定产品的小批量生产。
- 塔式发酵罐：形状类似塔,具有多层结构,每层都可以设置不同的发酵条件和设备,如搅拌器、通气装置、温度控制装置等。塔式发酵罐适用于多种微生物的共培养或进行复杂的发酵过程,能够实现不同阶段的发酵控制和优化,在一些特殊的生物发酵工艺或研究中应用较多。
- 按操作方式：
- 分批发酵罐：将培养基一次性加入罐内,接种微生物后进行发酵,在发酵过程中不再添加新的培养基。待发酵完成后,将发酵液一次性排出。这种操作方式简单,易于控制发酵条件,适合于小规模生产或实验研究,以及生产一些不需要连续发酵的产品,如某些特定的药品、食品添加剂等。
- 连续发酵罐：在发酵过程中,不断地向罐内加入新鲜培养基,同时排出等量的发酵液,使发酵罐内的微生物始终处于一个相对稳定的生长环境中,保持连续的生长和代谢状态。连续发酵罐可以提高生产效率,实现大规模的工业化生产,常用于生产一些需要连续供应的产品,如酒精、有机酸等。但连续发酵对设备的自动化控制要求较高,且需要严格控制发酵条件和防止染菌等问题。
- 补料分批发酵罐：结合了分批发酵和连续发酵的特点,在发酵过程中,根据微生物的生长情况和发酵进程,间歇性地或连续地添加一定量的营养物质或前体物质等。补料分批发酵可以更好地控制发酵过程,提高产物的产量和质量,适用于一些对营养物质需求较为特殊或发酵过程较为复杂的产品生产,如抗生素、生物制品等。
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