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二、结构组成

1. 罐体

   • 罐体一般由不锈钢材料制成，具有良好的耐腐蚀性和强度。罐体的形状多为圆柱形，顶部有封头，底部为椭圆形或碟形封头，便于物料的排放。罐体上设有进料口、出料口、取样口、人孔、视镜等接口和附件，以满足工艺操作和观察的需求。

2. 搅拌装置

   • 搅拌装置是机械搅拌发酵罐的核心部件，通常由搅拌轴、搅拌桨叶和电机组成。搅拌轴一般由不锈钢制成，通过联轴器与电机连接。搅拌桨叶的形式多样，如桨式、涡轮式、推进式等，根据不同的发酵工艺和物料特性选择合适的桨叶形式和组合方式。搅拌桨叶的作用是使发酵液在罐内充分混合，促进传质、传热和溶氧过程。

3. 传热装置

   • 传热装置用于控制发酵过程中的温度。常见的传热方式有夹套传热、内盘管传热和外盘管传热。夹套传热是在罐体外部设置一层夹套，通过通入蒸汽、热水或冷水进行加热或冷却；内盘管传热是在罐体内设置盘管，传热效率较高，但清洗较为困难；外盘管传热则是在罐体外部设置盘管，清洗相对容易，但传热效率略低于内盘管。

4. 通气装置

   • 通气装置用于向发酵液中通入无菌空气，为微生物提供氧气。通气装置包括空气过滤器、空气压缩机、空气分布器等。空气经过过滤器过滤除菌后，由空气压缩机送入罐内，通过空气分布器使空气均匀地分散在发酵液中，提高溶氧效率。

5. 消泡装置

   • 在发酵过程中，由于微生物的代谢活动和搅拌作用，发酵液中会产生大量的泡沫。消泡装置用于消除泡沫，防止泡沫溢出罐外。消泡装置有机械消泡和化学消泡两种方式。机械消泡是通过在搅拌轴上安装消泡桨或在罐内设置消泡挡板等方式，将泡沫破碎；化学消泡是向发酵液中添加消泡剂，抑制泡沫的产生和生长。

6. 检测与控制系统

   • 检测与控制系统用于实时监测和控制发酵过程中的各项参数，如温度、pH 值、溶氧、压力、液位等。检测传感器将参数信号传输给控制器，控制器根据设定的工艺参数对搅拌速度、通气量、加热或冷却介质的流量等进行自动调节，使发酵过程在条件下进行。

三、工作原理

将培养基和菌种通过进料口加入到发酵罐内，启动搅拌装置，使物料混合均匀。同时，通过通气装置向罐内通入无菌空气，为微生物提供氧气。在发酵过程中，传热装置根据工艺要求对发酵液进行加热或冷却，控制发酵温度。检测与控制系统实时监测发酵过程中的各项参数，并进行自动调节，以保证发酵过程的稳定进行。微生物在适宜的环境条件下生长、繁殖和代谢，产生目标产物。发酵结束后，通过出料口将发酵液排出。