Микробиологический ферментационный резервуар — это вид оборудования, широко применяемый в биотехнологии, фармацевтике, пищевой промышленности и химической отрасли. Он в основном используется для культивирования микроорганизмов (таких как бактерии, дрожжи, плесневые грибы и т. д.) или клеток и для получения определённых продуктов в процессе ферментации, таких как антибиотики, спирт, ферментные препараты, органические кислоты, биотопливо и т. д. Проектирование и эксплуатация ферментационных резервуаров требуют знаний из нескольких дисциплин, таких как биология, химическая инженерия и автоматическое управление.
Ниже приведены основные особенности и компоненты микробиологических ферментационных резервуаров:
Структурное устройство: ферментационный резервуар обычно включает следующие части:
• Корпус резервуара: обеспечивает замкнутое пространство для роста микроорганизмов, в основном изготавливается из нержавеющей стали, обеспечивая стерильную среду. Система перемешивания: оснащена мешалкой для смешивания питательной среды и микроорганизмов, увеличения содержания растворённого кислорода и усиления массо- и теплообмена.
• Система вентиляции и подачи кислорода: подача стерильного воздуха или кислорода в резервуар обеспечивает необходимое снабжение кислородом для роста микроорганизмов.
• Система контроля температуры: поддерживает постоянную температуру внутри резервуара, соответствующую оптимальным условиям роста микроорганизмов.
• Система контроля pH: автоматически регулирует значение pH питательной среды путём добавления кислотно-щелочных реагентов.
• Патрубки для подачи и отбора проб: позволяют добавлять питательные вещества или отбирать пробы для анализа в процессе ферментации.
• Система контроля давления: поддерживает давление внутри резервуара, особенно для некоторых процессов ферментации, требующих работы под высоким давлением.
• Режим работы: процесс ферментации может быть периодическим, непрерывным или с подпиткой потока (полунепрерывным), и каждый режим подходит для разных производственных задач.
• Мониторинг и управление: современные ферментационные резервуары оснащаются передовыми датчиками и автоматизированными системами управления, которые в режиме реального времени контролируют и регулируют ключевые параметры, такие как температура, pH, уровень растворённого кислорода, давление и т. д., обеспечивая эффективное и стабильное производство целевых продуктов.
• Стерилизация и асептическая эксплуатация: ферментационный резервуар требует строгой стерилизации до и после использования. К распространённым методам относятся влажная тепловая стерилизация (например, паровая стерилизация под высоким давлением) и химическая дезинфекция для предотвращения заражения бактериями.

• Извлечение продукта: после ферментации целевой продукт извлекают из ферментационного бульона с помощью операций разделения и очистки, таких как центрифугирование, фильтрация и экстракция. Развитие технологий микробиологических ферментационных резервуаров постоянно способствует прогрессу биопроизводственной отрасли и имеет большое значение для выпуска эффективных и экологичных биопродуктов.

Технология микробиологических ферментационных резервуаров — это ключевая прикладная технология в области биотехнологии, объединяющая такие дисциплины, как биотехнология, химическая инженерия и автоматическое управление, и направленная на эффективное и контролируемое проведение процессов микробной ферментации.
Ниже приведены основные технические аспекты:
1. Технология перемешивания и смешения: ферментационные резервуары обычно оснащаются механическими перемешивающими устройствами, включая валы мешалки и различные типы мешалок (например, турбинные, якорные, пропеллерные и т. д.), чтобы улучшать движение и перемешивание жидкости, обеспечивать полноценный контакт микроорганизмов с питательными веществами и повышать содержание растворённого кислорода. Выбор скорости перемешивания и типа лопастей имеет решающее значение для эффективности ферментации.
2. Вентиляция и контроль растворённого кислорода: обеспечение достаточного количества кислорода для аэробных микроорганизмов является ключом к успешной ферментации. Ферментационный резервуар оснащён системой аэрации, которая подаёт воздух или чистый кислород через стерильные воздушные фильтры и распределяет газ на мелкие пузырьки посредством микропористой аэрации и струйной вентиляции, увеличивая площадь газожидкостного контакта и повышая эффективность растворения кислорода. Датчик растворённого кислорода (DO) в реальном времени контролирует его уровень в резервуаре и автоматически регулирует объём подачи воздуха.
3. Регулирование температуры и pH: температура и значение pH в процессе ферментации напрямую влияют на рост микроорганизмов и синтез продукта. Ферментационный резервуар оснащён точной системой контроля температуры, например электрической нагревательной рубашкой или охлаждающей спиралью, а также автоматической системой контроля pH, которая регулируется путём добавления кислых и щелочных растворов, чтобы условия среды всегда оставались в оптимальном диапазоне.
4. Стратегии подпитки и отвода: для продления цикла ферментации или повышения концентрации продукта часто применяется стратегия подпитки с подачей потока, чтобы своевременно восполнять питательные вещества. Одновременно за счёт перелива или непрерывного отвода регулируется концентрация ингибиторов в ферментационном бульоне для поддержания хорошего состояния ферментации.
5. Стерилизация и асептическая эксплуатация: ферментационный резервуар и связанные с ним трубопроводы перед использованием должны проходить строгую стерилизацию, например паровую стерилизацию при высокой температуре и давлении, чтобы обеспечить стерильную среду. Конструкция резервуара, выбор материалов и технология герметизации должны соответствовать асептическим стандартам.
6. Автоматизация и интеллектуальное управление: современные ферментационные резервуары интегрируются с передовыми системами автоматического управления, включая PLC, SCADA и другие системы, для обеспечения полного мониторинга и точного управления процессом ферментации. Использование анализа больших данных и технологий машинного обучения позволяет оптимизировать условия ферментации, прогнозировать и устранять потенциальные проблемы, а также повышать производительность и качество продукции.
7. Технология разделения и очистки продукта: после ферментации не менее важны разделение и очистка продукта, включая различные технологии, такие как центрифугирование, фильтрация, хроматография, мембранное разделение и т. д., для получения высокочистого целевого продукта.
В целом, технология микробиологических ферментационных резервуаров представляет собой высококомплексную техническую систему, которая благодаря непрерывным технологическим инновациям и оптимизации способствует развитию биопроизводства в более эффективном, экологичном и интеллектуальном направлении.

Установка и наладка микробиологических ферментационных резервуаров — важные этапы, обеспечивающие бесперебойное проведение процесса ферментации и достижение ожидаемого выхода продукции. Основные шаги таковы:

Предварительная подготовка и проверка: • Определение места и строительство инфраструктуры: выберите подходящее место установки с учётом размеров и технических характеристик ферментационного резервуара и подготовьте базовые материалы согласно проектной документации, например залейте бетонный фундамент.

Проверка оборудования: перед установкой проведите полную инспекцию ферментационного резервуара, чтобы убедиться в отсутствии серьёзных деформаций, повреждений или отсутствующих деталей. Проверьте целостность всех соединительных резьб и выполните холостой пробный запуск мешалки, чтобы убедиться в исправной работе передаточных узлов.

• Установка и крепление резервуара: • Разместите ферментационный резервуар на заранее подготовленном фундаменте и надёжно закрепите его болтами. Обычно используются либо анкерные болты, заложенные в основание, либо крепление непосредственно к фундаменту, чтобы обеспечить устойчивость и горизонтальность корпуса резервуара.
• Установка и подключение комплектующих: • Установите входные и выходные патрубки, систему вентиляции, электрическую систему управления (включая двигатель, контроллер, приборы и т. д.), обеспечив плотное и герметичное соединение всех трубопроводов. Проведите функциональное тестирование электрооборудования, чтобы убедиться в безопасности и надёжности цепей, а также проверьте, что все трубопроводы свободны и не имеют засоров.
• Калибровка приборов: • Выполните калибровку приборов на корпусе резервуара (например, термометров, pH-метров, датчиков растворённого кислорода), чтобы обеспечить точность показаний, что имеет решающее значение для контроля процесса ферментации.
• Испытание на герметичность: • Проверьте герметичность всей ферментационной системы, особенно на входе и выходе, вентиляционных отверстиях и т. д., чтобы предотвратить внешнее микробное загрязнение или внутреннюю утечку среды.
Наладка и пробный запуск: проведите пробный запуск со стерильной водой или имитирующей средой, проверьте, корректно ли работают системы перемешивания, нагрева, охлаждения, вентиляции, а также контроля pH и растворённого кислорода, и внесите небольшие корректировки на основе фактических эксплуатационных данных. Наблюдайте и фиксируйте работу оборудования, чтобы убедиться, что все системы управления чутко реагируют и работают стабильно.
• Проверка безопасности: после монтажа и пусконаладки проведите комплексную проверку безопасности, включая электробезопасность, механическую защиту, функцию аварийной остановки и т. д., чтобы обеспечить соответствие требованиям правил безопасности.
• Обучение операторов: • Проведите систематическое обучение операторов, включая порядок эксплуатации оборудования, основы технического обслуживания и меры реагирования на аварийные ситуации, чтобы они уверенно владели работой с ферментационными емкостями. Благодаря указанным выше шагам обеспечивается безопасный и эффективный ввод микробиологической ферментационной емкости в эксплуатацию и достижение ожидаемого эффекта ферментации.

Shanghai Beyond Machinery Co., Ltd.
Beyond Machinery специализируется на проектировании и производствеферментационный резервуар. Свяжитесь с нами прямо сейчас, и наши профессиональные технические инженеры подберут для вас схему оборудования дляферментационный резервуари предоставят коммерческое предложение. Свяжитесь с нами прямо сейчас, чтобы получить актуальную схему оборудования и коммерческое предложение.