生物發(fā)酵罐的類型多樣,常見的分類方式及其對應類型如下:
- 按微生物類型:
- 好氧型發(fā)酵罐:這類發(fā)酵罐為微生物生長提供充足氧氣,適用于好氧微生物發(fā)酵,如抗生素、氨基酸、酶制劑等產品的生產。結構上通常配備通風裝置,如空氣壓縮機、空氣過濾器等,以確保無菌空氣的供應,罐體內部也可能設置攪拌槳或氣流循環(huán)裝置,促進氧氣在發(fā)酵液中的均勻分布。
- 厭氧型發(fā)酵罐:用于厭氧微生物發(fā)酵,像生產酒精、丙酮、丁醇以及沼氣等。罐體密封性良好,以隔絕空氣,防止氧氣進入影響厭氧發(fā)酵過程。部分厭氧發(fā)酵罐可能會設置特殊的氣體循環(huán)或排除系統(tǒng),來處理發(fā)酵過程中產生的氣體,維持罐內的厭氧環(huán)境。
- 按培養(yǎng)基狀態(tài):
- 固體發(fā)酵罐:用于固體培養(yǎng)基的發(fā)酵,培養(yǎng)基呈固態(tài),微生物在固體基質上生長繁殖。常見的有淺盤式發(fā)酵罐和轉鼓式發(fā)酵罐等。淺盤式發(fā)酵罐通常是一個淺盤狀容器,內部放置固體培養(yǎng)基,可用于小規(guī)模的固體發(fā)酵實驗或生產;轉鼓式發(fā)酵罐則是一個可旋轉的圓筒,筒內裝有固體培養(yǎng)基,通過旋轉使物料均勻混合和接觸氧氣,適用于較大規(guī)模的固體發(fā)酵生產。
- 液體發(fā)酵罐:適用于液體培養(yǎng)基發(fā)酵,微生物在液體環(huán)境中生長。根據具體需求和應用場景,又可細分為多種類型,如機械攪拌式發(fā)酵罐、鼓泡式發(fā)酵罐、氣升式發(fā)酵罐等,在醫(yī)藥、食品、化工等行業(yè)廣泛應用,例如生產酒類、抗生素、維生素等。
- 按設備結構:
- 立式發(fā)酵罐:罐體為直立式,一般高度較高,占地面積相對較小,具有較大的發(fā)酵空間,適用于大規(guī)模生產。內部通常安裝有攪拌裝置、通風裝置、溫度和pH控制裝置等,以滿足微生物發(fā)酵的各種條件要求。
- 臥式發(fā)酵罐:罐體呈臥式,長度較長,直徑相對較小。與立式發(fā)酵罐相比,臥式發(fā)酵罐的重心較低,運行時穩(wěn)定性較好,且物料在罐內的流動和混合方式有所不同。常用于一些對物料混合和處理有特殊要求的發(fā)酵過程,如某些特殊的生物制品生產或發(fā)酵工藝。
- 管式發(fā)酵罐:由一根或多根管道組成,發(fā)酵液在管道內流動進行發(fā)酵。這種結構的發(fā)酵罐通常具有較高的比表面積,有利于氧氣的傳遞和熱量的交換,能夠為微生物提供較好的生長環(huán)境。管式發(fā)酵罐常用于實驗室規(guī)模的發(fā)酵研究或某些特定產品的小批量生產。
- 塔式發(fā)酵罐:形狀類似塔,具有多層結構,每層都可以設置不同的發(fā)酵條件和設備,如攪拌器、通氣裝置、溫度控制裝置等。塔式發(fā)酵罐適用于多種微生物的共培養(yǎng)或進行復雜的發(fā)酵過程,能夠實現不同階段的發(fā)酵控制和優(yōu)化,在一些特殊的生物發(fā)酵工藝或研究中應用較多。
- 按操作方式:
- 分批發(fā)酵罐:將培養(yǎng)基一次性加入罐內,接種微生物后進行發(fā)酵,在發(fā)酵過程中不再添加新的培養(yǎng)基。待發(fā)酵完成后,將發(fā)酵液一次性排出。這種操作方式簡單,易于控制發(fā)酵條件,適合于小規(guī)模生產或實驗研究,以及生產一些不需要連續(xù)發(fā)酵的產品,如某些特定的藥品、食品添加劑等。
- 連續(xù)發(fā)酵罐:在發(fā)酵過程中,不斷地向罐內加入新鮮培養(yǎng)基,同時排出等量的發(fā)酵液,使發(fā)酵罐內的微生物始終處于一個相對穩(wěn)定的生長環(huán)境中,保持連續(xù)的生長和代謝狀態(tài)。連續(xù)發(fā)酵罐可以提高生產效率,實現大規(guī)模的工業(yè)化生產,常用于生產一些需要連續(xù)供應的產品,如酒精、有機酸等。但連續(xù)發(fā)酵對設備的自動化控制要求較高,且需要嚴格控制發(fā)酵條件和防止染菌等問題。
- 補料分批發(fā)酵罐:結合了分批發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵的特點,在發(fā)酵過程中,根據微生物的生長情況和發(fā)酵進程,間歇性地或連續(xù)地添加一定量的營養(yǎng)物質或前體物質等。補料分批發(fā)酵可以更好地控制發(fā)酵過程,提高產物的產量和質量,適用于一些對營養(yǎng)物質需求較為特殊或發(fā)酵過程較為復雜的產品生產,如抗生素、生物制品等。