關(guān)于機械攪拌系統(tǒng)的作用說明
摘要:發(fā)酵罐作為生物工程常用發(fā)酵設備,隨著生物科學的不斷發(fā)展,應用越來越廣泛,適用于多種微生物的發(fā)酵反應。機械攪拌系統(tǒng)作為發(fā)酵設備重要組成部分之一,在生物發(fā)酵過程中發(fā)揮著重要作用,是發(fā)酵設備再進行發(fā)酵過程中
發(fā)酵罐作為生物工程常用發(fā)酵設備,隨著生物科學的不斷發(fā)展,應用越來越廣泛,適用于多種微生物的發(fā)酵反應。機械攪拌系統(tǒng)作為發(fā)酵設備重要組成部分之一,在生物發(fā)酵過程中發(fā)揮著重要作用,是發(fā)酵設備再進行發(fā)酵過程中質(zhì)量傳遞、熱量傳遞、混合和懸浮物均勻分布的重要保證。發(fā)酵設備機械攪拌系統(tǒng)主要由六大部分組成,即電機、變速箱、攪拌軸、攪拌槳、軸封和擋板,每一部分都有各自的特點。本篇文章主要就是關(guān)于機械攪拌系統(tǒng)的作用說明!
首先讓我們來看一下電機和變速箱,這兩者是至于發(fā)酵設備罐體之外的裝置,對于小型發(fā)酵設備,企業(yè)可以采用單相電驅(qū)動的電機,而大型發(fā)酵設備一般用三相電機,由于電機的轉(zhuǎn)速一般遠高于攪拌轉(zhuǎn)速,因此,企業(yè)必須通過變速箱降低轉(zhuǎn)速,而實驗室小型發(fā)酵設備可以采用無級變速,不需要變速箱。值得注意的是,在間歇培養(yǎng)時,細胞生長各個階段對剪切力和氧傳遞有不同的要求,為了降低功耗,好采用可調(diào)速電機。
其次是攪拌軸和攪拌漿,這兩者是連在一起的,攪拌槳在攪拌軸的帶動下進行物料的攪拌工作。攪拌軸既可以從頂部伸入罐體,也可以從底部伸入罐體,前者稱為上攪拌,后者稱為下攪拌。一般而言,上攪拌的制造和安裝成本略高于下攪拌。但是,采用下攪拌時,培養(yǎng)基中的固體顆;蛘呖扇苄猿煞衷谒謸]發(fā)后形成的結(jié)晶會損壞軸封,使其維護成本增加。另外,不同尺寸的通氣攪拌罐,其攪拌槳層數(shù)也不同,小型發(fā)酵設備一般只有一層攪拌槳,而大型發(fā)酵設備一般具有2~4層攪拌槳以改善混合和傳質(zhì)。
攪拌槳根據(jù)攪拌所產(chǎn)生的流體運動的初始方向,可以分為徑向流攪拌槳和軸向流攪拌槳。徑向流攪拌槳將流體向外推進,遇反應器內(nèi)壁和檔板后再向上下兩側(cè)折返,產(chǎn)生次生流。軸向流攪拌槳則使流體一開始就沿軸向運動。一般而言,帶軸向流攪拌槳的反應器,其功率準數(shù)較低,達到同樣混合效果所需消耗的能量要遠低于徑向流攪拌槳。徑向流攪拌槳所造成的剪切力大于軸向流攪拌槳,這有利于打碎氣泡,從而增大總括氧傳遞速率常數(shù),但會對有些細胞產(chǎn)生傷害。所以徑向流攪拌槳多用于對剪切力不敏感的好氧細菌和酵母的培養(yǎng),而軸向流攪拌槳多用于對剪切力敏感的生物反應體系。
另外就是軸封裝置,發(fā)酵設備一般采用機械密封,也可以選擇填料密封褐法蘭密封,主要作用是防止環(huán)境中的微生物侵入發(fā)酵設備以及培養(yǎng)液等發(fā)生泄漏。機械傳動部件往往是造成染菌的主要原因之一,因此軸封設計的關(guān)鍵是避免染菌和泄漏,應盡可能采用無菌密封材料。
后就是擋板。設置擋板是為了防止攪拌時液面上產(chǎn)生大的旋渦,并促進罐內(nèi)流體在各個方向的混合,擋板與攪拌槳相對應。擋板的設計要滿足“全擋板條件”。所謂全擋板條件,是指在攪拌罐中再增加擋板或其它附件時,攪拌功率不再增加。擋板的數(shù)目通常為4~6塊,其寬度為0.1~0.12D。全擋板條件是達到消除液面漩渦的低條件。
發(fā)酵罐的種類介紹與具體使用步驟在下一篇繼續(xù)做詳細介紹,如需了解更多,請持續(xù)關(guān)注。
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