发酵罐有封闭式和开放式两大类,所谓封闭式体系是指该体系在发酵过程中没有物质添入或从发酵罐取出,因之在传统的分批或封闭发酵体系巾,所有营养成分在发醉开始时一次投入,其结果是在该体系中生物的生长速率因为在发酵过程中营养成分的逐渐消耗或有害物质的逐渐积累后递减到零.正因为这个原因在封闭式发酵过程中生物的谢总是处于不断变化着的状态。目前大多数生物工程过程是以这种方式进行的,故必须使其条件佳化以期获得所需产品的大产量,啤酒酿造,杭菌素和酶的生产等等即属此类。
工业生产用的发酵大小围可以从10000升到200000升,巨型的400000。升的反应器近也已投入使用。
较小的发酵罐主要用于价格昂贵、体积小的产品,如某些酶类和化学试剂。而较大一些的发酵罐则广泛用于生产素和**酸等。
对分批发酵的改进是分批填料体系,大量营养物质可以在发酵过程中添加进去,以补充营养的消耗或者起合物的选择性激活剂的作用,面包工业的酵母生产即是这方面的例子。不过体系还是封闭式的,因为并没有连续性的物质流出.
与此相反的是,如果一个发酵体系的所有成分,如生物和营养物质能不停地进入发酵罐和离开发酵罐,则称之为开放式体系。这种开放式的连续流动的发酵体系,不断地有新鲜营养物质输入,并不断地有生物量或其他产品输出。
随着分子生物工程的不断发展,已经为优良菌种的选育提供了为广阔的天地,用基因重组菌种取,改良原有的柠檬酸、青菌种已见诸报道。
基因工程手段改造传统的发酵工业,已经不是遥遥无期的事,如果我们不努力攻关,分子生物工程技术优势很可能在新一轮的竞争中失去。随着发酵罐的日益大型
化,它与手工麸曲制备的矛盾越来越**,如何实现麸曲制备的工业化,或之以孢子粉,是多年未能突破的难题。自然,为想的是制成孢子粉或采用固定化技
术,只是技术难度很高。目前为现实的,是以固体发酵改变落后的麸曲制备工艺。现在固体发酵罐早已问世,已有应用生物制药、酶制剂、制曲等工业的报道。如一种立式多层固体发酵罐,
投料行空罐灭菌。物料从**部加料孔进入,然后进行蒸煮、灭菌,物料降温通过内蛇管、外夹套冷却,罐底进入无菌空气,从罐**排出,达到通气、恒温要求,
采用轴向搅拌翻料,发酵罐容积围为0.5~10m3。另一种华东工大学的智能生物发酵罐全容量为50L~5000L,
采用外罐体转动的搅拌方式,物料在罐体内边翻滚边进行蒸汽灭菌,通过进气调节罐内温度和湿度,转速为0~30rmp,均为不锈钢结构。
乳制品、酒类发酵过程是一个无菌、无污染的过程,发酵罐采用了无菌系统,避免和防止了空气中微生物的污染,大大延长了产品的保质期和产品的**,罐体上特别设计安装了无菌呼吸气孔或无菌正压发酵系统。罐体上设有米洛板或迷宫式夹套,可通入加热或冷却介质来进行循环加热或冷却。发酵罐的容量由300-15000L多种不同规格。发酵罐按使用范围可分为实验室小型发酵罐、中试生产发酵罐、大型发酵罐等。
随着发酵产品需求量增加,发酵过程控制和检测旋转喷水搅拌水平提高,发酵罐机嘚了解和化嘚机认识水平提高,以及空气无菌处技术水平嘚提高,发酵罐嘚容积增推进式搅拌规格大已成为抗生素工业嘚趋势。
在工业生产中,尤其是制药工业中,使用得广泛的就是通用式发酵罐。这种发酵绕既具**械搅拌装置,又具有压缩空气分布装置。发酵罐的搅拌轴既可置于发酵罐的**部,也可置于其底部,其高径比为2:1-6:19有关的重要因素是氧传递效率,功率输入,混合质量,搅拌桨形式和发酵罐的几何比例等。