能型生物發(fā)酵罐罐體機械組成結構：
（1）罐體
發(fā)酵罐的罐體由筒體及橢圓形或碟形封頭焊接而成，小型發(fā)酵罐封頭和筒體采用法蘭連接。罐頂裝有視鏡及燈鏡，方便觀察罐內發(fā)酵狀態(tài)。在發(fā)酵罐的罐頂上的接管有：進料管、補料管、排氣管、接種管和壓力表接管。在罐身上的接管有冷卻水進出管、進空氣管、取樣管、溫度計管和測控儀表接口。
（2）罐體的尺寸比例
罐體各部分的尺寸有一定的比例，發(fā)酵罐一般由于發(fā)酵的特殊需要一般為細長型，高度與直徑之比一般為1.7~2.5左右。
（3）攪拌器
發(fā)酵罐通常裝有兩組攪拌器，兩組攪拌器的間距S約為攪拌器直徑的三倍。對于大型發(fā)酵罐以及液體深度HL較高的，可安裝三組或三組以上的攪拌器。最下面一組攪拌器通常與風管出口較接近為好，與罐底的距離C一般等于攪拌器直徑Di，但也不宜小于0.8Di，否則會影響液體的循環(huán)。
軸向式攪拌器：槳葉式、螺旋槳式
徑向式（渦輪式）攪拌器（Disc turbine）：平直葉、彎葉、箭葉
（4）擋板
擋板的作用是改變液流的方向，由徑向流改為軸向流，促使液體劇烈翻動，增加溶解氧。
全擋板條件：是指在一定轉數(shù)下再增加罐內附件而軸功率仍保持不變。要達到全擋板條件必須滿足下式要求：
（5）消泡器
消泡器的作用是將泡沫打破。消泡器常用的形式有鋸齒式、梳狀式及孔板式?？装迨降目讖郊s10~20毫米。消泡器的長度約為罐徑的0.65倍。
（6）聯(lián)軸器
大型發(fā)酵罐攪拌軸較長，常分為二至三段，用聯(lián)軸器使上下攪拌軸成牢固的剛性聯(lián)接。常用的聯(lián)軸器有鼓形及夾殼形兩種。小型的發(fā)酵罐可采用法蘭將攪拌軸連接，軸的連接應垂直，中心線對正。
（7）軸承
為了減少震動，中型發(fā)酵罐—般在罐內裝有底軸承，而大型發(fā)酵罐裝有中間軸承，底軸承和中間軸承的水平位置應能適當調節(jié)。罐內軸承不能加潤滑油，應采用液體潤滑的塑料軸瓦(如聚四氟乙烯等)，軸瓦與軸之間的間隙常取軸徑的0.4~0.7％。為了防止軸頸磨損，可以在與軸承接觸處的軸上增加一個軸套。
（8）變速裝置
試驗罐采用無級變速裝置。發(fā)酵罐常用的變速裝置有三角皮帶傳動，圓柱或螺旋圓錐齒輪減速裝置，其中以三角皮帶變速傳動較為簡便。
（9）軸封
軸封的作用是使罐頂或罐底與軸之間的縫隙加以密封，防止泄漏和污染雜菌。常用的軸封有填料函和端面軸封兩種。
①填料函式軸封是由填料箱體，填料底襯套，填料壓蓋和壓緊螺栓等零件構成，使旋轉軸達到密封的效果。
填料函式軸封的優(yōu)點是結構簡單。主要缺點是：死角多，很難滅菌，容易滲漏及染菌；軸的磨損情況較嚴重；填料壓緊后摩擦功率消耗大；壽命短，經常維修，耗工時多。
②端面式軸封又稱機械軸封。密封作用是靠彈性元件（彈簧、波紋管等）的壓力使垂直于軸線的動環(huán)和靜環(huán)光滑表面緊密地相互貼合，并作相對轉動而達到密封。
（10）發(fā)酵罐的換熱裝置
①夾套式換熱裝置
這種裝置多應用于容積較小的發(fā)酵罐；夾套的高度比靜止液面高度稍高即可。這種裝置的優(yōu)點是：結構簡單；加工容易，罐內無冷卻設備，死角少，容易進行清潔滅菌工作，有利于發(fā)酵。其缺點 是：傳熱壁較厚，冷卻水流速低，發(fā)酵時降溫效果差。
②豎式蛇管換熱裝置
這種裝置是豎式的蛇管分組安裝于發(fā)酵罐內，有四組、六組或八組不等，根據(jù)管的直徑大小而定，容積5 立方米 以上的發(fā)酵罐多用這種換熱裝置。這種裝置的優(yōu)點是：冷卻水在管內的流速大；傳熱系數(shù)高。這種冷卻裝置適用于冷卻用水溫度較低的地區(qū)，水的用量較少。但是氣溫高的地區(qū)，冷卻用水溫度較高，則發(fā)酵時降溫困難，發(fā)酵溫度經常超過40℃， 影響發(fā)酵產率，因此應采用冷凍鹽水或冷凍水冷卻，這樣就增加了設備投資及生產成本。此外，彎曲位置比較容易蝕穿。
③豎式列管(排管)換熱裝置
這種裝置是以列管形式分組對稱裝于發(fā)酵罐內。其優(yōu)點是：加工方便，適用于氣溫較高，水源充足的地區(qū)。這種裝置的缺點是：傳熱系數(shù)較蛇管低，用水量較大。
智能型生物發(fā)酵罐控制系統(tǒng)特點
自動控制系統(tǒng)部分：包括采用菜單式液晶顯示觸屏控制器（TP）的現(xiàn)場控制系統(tǒng)以及PLC主控監(jiān)視控制系統(tǒng)，中文菜單與界面。其內容有，主菜單系統(tǒng)為子菜單分類，分別為：顯示方式，運行選擇，參數(shù)校正，參數(shù)設定，數(shù)據(jù)曲線分析，運行時間，密碼設置及其他目類等多個子菜單功能系統(tǒng)。（數(shù)字化）
顯示方式，可以進行各種參數(shù)的實時顯示，觸摸屏顯示，狀態(tài)顯示以及反饋蠕動泵狀態(tài)與流量累計顯示等。
參數(shù)校正，可以進行溫度，PH、DO、等傳感器與儀表的快速自整定調校。（數(shù)字化）
參數(shù)設定，可以進行溫度，轉速，泡沫，PH、DO、罐壓，空氣流量、滅菌溫度，滅菌時間，等數(shù)據(jù)的一次性設定與與全自動模糊控制；可以設定數(shù)據(jù)記錄周期。
數(shù)據(jù)分析，（1）運用監(jiān)視主控制器的大容量存儲器，自動記錄運行數(shù)據(jù)；記錄數(shù)據(jù)進行傳輸并清空。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以自動記錄大容量批次數(shù)據(jù)，處理更大容量數(shù)據(jù)與狀態(tài)信息。（2）TP觸屏亦帶有數(shù)據(jù)曲線分析，更直觀，更簡潔。
密碼設置，所有的參數(shù)數(shù)據(jù)設置均需在開機狀態(tài)下設置，。密碼分為操作員與管理員及高級管理員超級密碼。
其他目類，系統(tǒng)時間設置與調整，時鐘修正（即快慢修正），電機傳動比設置，試機功能， （即空機狀態(tài)下的狀態(tài)測試），各種泵的標定功能。電子說明書，公司介紹，所有功能鍵均有手動與自動功能，所有開關均為觸摸屏鍵。形成人機對話的直接功能，所有控制形式均為PLC控制方式，穩(wěn)定可靠。是理想的進口罐的替代品。
全自動生物發(fā)酵罐就是整個系統(tǒng)全部采用自動化控制的發(fā)酵罐安全、可靠、穩(wěn)定、效率高。全自動生物發(fā)酵罐為一套系統(tǒng)，主要包括發(fā)酵罐、補料罐、無菌空氣過濾系統(tǒng)、發(fā)酵過程自動控制系統(tǒng)、附屬設備、管道閥門系統(tǒng)，是集機械和控制一體化的工程。
常見的全自動小型發(fā)酵罐的主要控制點見下表：
序號 | 名稱 | 性能要求和技術指標 |
1 | 溫度控制系統(tǒng) | 1、測量范圍：0～150℃； 2、控制范圍：水箱內水溫常溫-＋65℃； 3、控制精度：±0.2℃； 4、分 辨 率：0.1℃； 4、控制內容：溫度值在線檢測、PID智能控制，可根 據(jù)發(fā)酵過程所需溫度進行設定。 1. 部件選配：日本進口鉑電阻PT100溫度傳感器、 SUS304不銹鋼電極護套、不銹鋼 電加熱管、SUS304不銹鋼恒溫水箱、 熱水循環(huán)泵控制。 6、特 點： A) 配置熱水箱,循環(huán)控溫,節(jié)約能耗。 B）PID智能控制系統(tǒng)確保溫控的快速及節(jié)能。 C)夾套在循環(huán)控溫的時候可始終保持零壓,外圍無需安裝安全閥,安全、可靠。 7、溫度帶超上下限報警功能。 8、軟件功能：數(shù)據(jù)曲線圖、數(shù)據(jù)報表、溫度手動、自動兩種控制模式。 |
生產型發(fā)酵罐用恒溫熱水箱，帶獨立溫度控制，進水口、回水口、溢流口、排污口，材質：SUS304不銹鋼，表面拋光處理。（三只罐公用一個大熱水恒溫水箱） | ||
2 | PH在線檢測、控制系統(tǒng) | 1、控制方式：全自動控制，PH值可設定； 2、顯示范圍：0～14PH； 3、控制范圍：2～12PH； 4、分 辨 率：0.01PH； 5、控制精度：±0.03PH； 6、控制內容：pH值在線檢測、PID智能控制； 7、部件選配：瑞士進口梅特勒玻璃凝膠pH電極檢 測，可高溫在位滅菌，121℃-30 分鐘。在線可插拔電極護套、變送器，并采用梅特勒原裝雙屏蔽信號傳輸線與連接，保證pH精確控制。 8、執(zhí)行機構： 微機智能PID控制蠕動泵或電磁閥自動流加酸或堿，使 控制在所設定的范圍內，可分手動、自動兩種控制模式。 9、PH帶上下限超限報警功能。 10、軟件功能：數(shù)據(jù)曲線圖、數(shù)據(jù)報表、PH手動、自動控制。 11、電極長度120mm，電極外徑：12 mm，安裝尺寸：25 mm。 |
3 | DO檢測系統(tǒng) | 1、檢測方式：自動檢測； 2、顯示范圍：0-99%或0-150%； 3、顯示精度：±0.1%； 4、控制內容：DO值在線檢測； 5、部件選配：瑞士進口梅特勒極普型溶解氧電極 檢測，可高溫在位滅菌，121℃-30分 鐘。配套不銹鋼電極護套、變送器， 采用梅特勒原裝雙屏蔽信號傳輸線 與PLC連接，保證DO精確顯示。 6、系統(tǒng)帶DO異常報警功能。 7、電極長120mm，電極外徑：12 mm，安裝尺寸：25 mm。 |
4 | 壓力、流量控制系統(tǒng) | 1、φ60-φ100表面軸向、徑向不銹鋼壓力表指示管路、罐內及夾套壓力，手動隔膜閥控制罐壓，量程：0-0.4Mpa。 2、玻璃轉子流量計手動隔膜閥控制進氣流量。 3、管道上增設單向止回閥，防止物料倒流污染過濾器。 |
5 | 補料系統(tǒng) | 1、執(zhí)行機構：恒流型蠕動泵或電磁閥流加。 2、控制方式：自動流加物料，可分手動或自動二種控制模式。 |
6 | 消泡系統(tǒng) | 1、控制方式：全自動控制； 2、控制精度：10-100000Ω； 3、控制內容：泡沫異常狀況報警，自動斷續(xù)處理； 4、執(zhí)行機構：泡沫傳感器檢測，微機自動控制蠕動泵或電磁閥流加消泡劑。 5、控制方式：手動、自動二種控制模式。 |
7 | 轉速控制系統(tǒng) | 西門子品牌變頻調速器，轉速50-400rpm±1%，變頻調速。 |
發(fā)酵罐西門子品牌變頻調速器，轉速50-350rpm±1%，無級變頻調速。 | ||
8 | 下位機發(fā)酵過程控制系統(tǒng) | 1、10.4″寬屏彩色液晶觸摸屏， PLC可編程控制。人機界面友好，一 臺控制器可同時檢測并控制多臺種子罐及發(fā)酵罐的相應參數(shù)； 1. 生物發(fā)酵過程控制系統(tǒng)由現(xiàn)場控制 器、發(fā)酵過程控制軟件、傳感器和各執(zhí)行元件組成。 現(xiàn)場控是以可編程序控制器為核心，它采用多級擴展，具有系統(tǒng)足夠的A/D轉換通道、D/A轉換通道、開關量輸入輸出?，F(xiàn)場控制器采用工業(yè)級的人機界面，在沒有上位機的情況下，發(fā)酵系統(tǒng)照常運行。 這樣的設計結構和選件，更好地提高了系統(tǒng)的可靠性能。 1. 軟件控制系統(tǒng)采用了先進的模糊控制結構，它包 括現(xiàn)場信號的采集與變換的下位機控制器和軟件 等組成，控制方面全部采用智能PID控制，控制精 度高，具有參數(shù)自整定控制算法。 1. 現(xiàn)場人機操作界面采用液晶觸摸屏，高級觸摸手 感，全中文操作界面，具有數(shù)字化設定、快速調 校、數(shù)據(jù)存儲、超限報警和密碼設置等功能。下 位機的監(jiān)控軟件采用國內的組態(tài)軟件進行二 次開發(fā)而成。該軟件界面美觀，功能齊全，操作 靈活簡便，性能穩(wěn)定可靠。 控制器帶USB串口，用戶可將發(fā)酵過程參數(shù)數(shù)值 拷貝后在其他電腦上連接打印機打印。 控制系統(tǒng)功能描述： 1、可對發(fā)酵罐的攪拌轉速、溫度、pH值、進行檢測和控制； 2、各檢測和控制回路的參數(shù)可以在畫面上在線手動設定和修正，操作有密碼保護功能。 3、調節(jié)方式為PID方式,可滿足不同的控制元件和控制性能，可實現(xiàn)手動/自動無擾動切換。 4、各種監(jiān)控數(shù)據(jù)都可以進行實時顯示和記錄，顯示方式有趨勢線和圖， 5、各回路有上下限位和報警功能。 6、系統(tǒng)有斷電保護功能，斷電時數(shù)據(jù)進行保護。 7、全部操作都在人機界面上進行，實行可視化操作。 8、系統(tǒng)有時鐘功能：發(fā)酵批次日期、運行時間等。 9、報警可以被切除，可短時切除、長時切除。 10、具有加酸加堿過程顯示；可實現(xiàn)曲線設定，對pH值進行分時分段控制。 11、溫度控制：可實現(xiàn)曲線設定，對溫度值進行分時分段控制。 12、具有補料過程顯示，補料總量顯示。 13、具有消泡功能，高泡狀況記錄，消泡過程顯示。 |
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