发酵罐中搅拌器的应用

机械搅拌通风发酵罐主要部件包括罐体、搅拌器、挡板、冷却装置、空气分布装置等。搅拌器对发酵状态非常重要，搅拌器的作用主要有：打碎空气气泡，增加溶解氧，加快物料的混合以实现物料传递和热量传递。
搅拌器包括搅拌轴和搅拌桨，搅拌轴中央装有圆盘，圆盘上装有搅拌桨。搅拌器主要有径向式（桨式）和轴向式（圆盘涡轮）。搅拌形成的液体流型分为径向流、轴向流和切向流三种。
径向流：叶片对液体施以径向离心力，流体的方向垂直于搅拌轴，沿径向流动，碰到容器壁面分为两股流体分别向上、向下流动，再回到叶端，不穿过叶片，形成上、下两个循环流动。
轴向流：流体流动方向平行于搅拌轴，流体由桨叶推动，使流体向下流动，遇到容器底面再翻上，形成上下循环流。
切向流：无挡板的容器内，流体绕轴作旋转运动，流速高时液体表面会形成旋涡，流体从桨叶周围周向卷吸至桨叶区的流量很小，混合效果很差。增加挡板能改变液体的流向，使得发酵液由径向流变为轴向流，促进液体激烈翻动，增加溶氧；防止搅拌过程中漩涡的产生，避免搅拌器起不到搅拌作用。
发酵罐中常用的是圆盘涡轮式搅拌桨，属于径流式搅拌桨。圆盘涡轮式搅拌桨将液体分成上下两个系统，在靠近桨叶和远离桨叶的地方形成富氧区和贫氧区，不利于基质的混匀和氧气的传递，因此轴流式桨叶被广泛应用起来。
轴流式搅拌桨能够弥补圆盘涡轮式搅拌桨的不足，提高溶氧效果，而单独使用轴流式桨叶也会存在液面翻腾较为严重，发酵液装液量较低，容易形成液泛等现象的缺点。
因此，目前一般将两种类型的桨叶配合使用：下层选用圆盘涡轮式桨叶，可以将上升气流打断，起到破碎气泡的作用，上面两层采用桨叶轴流式，可以增加设备的传氧系数。底层用涡轮平叶，中间用涡轮箭叶，上层用四斜叶桨，可以在提高溶氧的同时降低功率。但不同的搅拌桨叶的组合需要经过试验进行确定。
保兴赛斯制药装备（上海）有限公司可根据客户的需求，提供各种类型的搅拌桨，设计不同的搅拌桨叶组合，可有效地帮助传质和传热。
搅拌轴采用专用316L不锈钢材料，精密加工，上下轴比例适当，具有理想的动平衡性能，保证转速平稳且不偏离，刚性好，长期使用不变形。
保兴赛斯制药装备（上海）有限公司提供定制化发酵罐体，具有许多优点。
1、罐体内外镜面抛光处理，减少染菌机会
2、可选配多种标准和非标的搅拌桨叶，及不同径高比的罐体，适应不同微生物。
3、卫生级316L不锈钢底部环形气体分布器，专业设计，气泡分布均匀，气孔不易堵塞
4、配发酵专用折流板，搅拌时罐内可形成良好对流条件，既有径向流又有轴向流，传质效率高。
5、配备机械压迫式消泡桨叶（一级），能简单、快速、有效地打碎泡沫，并配有消泡电极，自动检测泡沫，时间比例自动添加消泡剂
6、伺服/SEW电机，响应迅速，启动无延迟
7、可进行温度、pH、溶氧、转速、消泡、补料参数设置
8、采用PID自动控制模式控制温度和pH值，控制精度高，不易产生波动
9、可按时间顺序控制温度、pH、DO、转速、消泡和补料
10、可提供多种关联补料策略:pH联控补料模式，DO联控补料模式，指数补料模式，线性补料模式，分段式补料模式
11、控制系统可外接上位机电脑，可将发酵过程检测参数上传至电脑，进行检测分析和对比
12、数据分析方面，可至少保存1000批发酵数据，并可查阅历史

参考文献：
[1]芦山雪.微生物发酵.[2019-05-27]. https://mp.weixin.qq.com/s/5qpWKibqnyWbvRq1WTqHSg.