生物反应器主要部件有哪些？

以机械搅拌通气发酵罐为例，对发酵罐的主要部件加以说明。通用机械搅拌通气发酵罐主要部件有罐体、搅拌器、挡板、轴封、空气分布器、传动装置、夹套（或冷却管）、消泡器、人孔、视镜等。

图1 机械搅拌通风发酵罐结构图

罐体由圆柱体和椭圆形或碟形封头焊接而成，材料通常使用304不锈钢或复合不锈钢板。为满足工艺要求，罐体必须能承受一定压力和温度，通常要求耐受130℃和0.30Mpa（绝压）。保兴赛斯不锈钢发酵罐罐体设计压力为0.3Mpa，最高耐受温度为131℃。如客户有特殊需求，可根据具体情况增大设计压力。

搅拌器的主要作用是混合和传质，使通入的空气分散成气泡并与发酵液充分混合，使气泡细碎以增大气-液界面，以获得所需要的溶氧速率，并使生物细胞悬浮分散于发酵体系中，以维持适当的气-液-固（细胞）三相的混合与质量传递，同时强化传热过程。搅拌叶轮大多采用涡轮式，最常用的有平叶式、弯叶式和箭叶式圆盘涡轮搅拌器，叶片数量一般为3、4和6。

图2 

全挡板条件下搅拌流型（左）

保兴赛斯部分桨叶类型（右）

发酵罐内装设挡板的作用是防止液面中央形成漩涡流动，增强其湍动和溶氧传质。

轴封的作用是使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止染菌和泄露，有填料函轴封和机械轴封两种。填料函轴封是由填料箱体，填料底衬套，填料压盖和压紧螺栓等零件构成，使旋转轴达到密封的效果。

机械密封的结构型式很多，根据摩擦副的对数，可分为单端面和双端面机械密封。单端面机械密封结构简单，容易制造及安装，一般用于介质本身润滑性良好和允许有微量泄露的情况，是最常用的机械密封型式。保兴赛斯一般情况下，选择使用单端面机械密封，如客户有特殊需求，大型发酵罐可以选择双端面机械密封。

图3 机械密封结构图

对一般的通气发酵罐，空气分布管主要分环形管式和单管式。单管式结构简单实用，管口正对管底中央。若用环形空气分布管，则要求环管上的空气喷孔应在搅拌叶轮叶片内边之下，同时喷气孔应向下以尽可能减少培养液在环形分布管上滞留。

图4 保兴赛斯环形气体分布器

发酵液中含蛋白质等发泡物质，故在通气搅拌条件下会产生泡沫，发泡严重时会使发酵液随排气而外溢，造成跑料，且增加杂菌感染机会。在通气发酵生产中有两种消泡方法，一是加入化学消泡剂，二是使用机械消泡装置。通常，是把上述两种方法联合使用。最简单实用的消泡装置为耙式消泡器，可直接安装在搅拌轴上，消泡耙齿底部应比发酵液面高出适当高度。

图5 耙式消泡器结构图

根据发酵罐体积的不同，选择不同的换热装置。容积较小的发酵罐、种子罐一般选择夹套式换热装置，夹套的高度略高于静止液面。5T以上的发酵罐多用竖式蛇管换热装置，此装置适用于冷却水温度较低的地区，所用水量较少。另一种竖式列管换热装置适用于气温较高，水源充足的地区。

图6 保兴赛斯不锈钢发酵罐

发酵罐还包括补料泵、控制阀、流量控制系统、压力调节阀、压力传感器、pH传感器、温度传感器、DO传感器等，可对发酵环境进行检测和调控。

以上是常见的生物反应器的组成部件，具体的反应器会根据应用领域不同而进行不同设计，可以根据具体需求进行调整和组合。

保兴赛斯制药装备（上海）有限公司提供可定制化的生物反应器，具有以下许多优点：