生物發(fā)酵罐的通氣系統(tǒng)主要由以下部分組成:
1. 無菌空氣制備系統(tǒng):
- 空氣壓縮機:作為動力源,將外界空氣吸入并進行壓縮,提升空氣的壓力,以便能夠順利輸送到發(fā)酵罐內(nèi)。不同類型和規(guī)模的發(fā)酵罐需要適配不同功率和性能的空氣壓縮機,以滿足空氣供應(yīng)的需求。
- 空氣過濾器:對壓縮后的空氣進行過濾凈化,去除空氣中的灰塵、雜質(zhì)、微生物等污染物,確保進入發(fā)酵罐的空氣是無菌的??諝膺^濾器通常采用多層過濾介質(zhì),如纖維濾紙、活性炭、陶瓷等,不同過濾介質(zhì)的組合可以有效地提高過濾效果。
- 空氣干燥器:用于去除空氣中的水分,防止水分進入發(fā)酵罐影響發(fā)酵過程。因為過多的水分可能會導(dǎo)致培養(yǎng)基稀釋、微生物生長受到抑制或設(shè)備腐蝕等問題。常見的空氣干燥器有吸附式干燥器和冷凍式干燥器等。
2. 空氣分布裝置:
- 空氣分布管:位于發(fā)酵罐內(nèi)部,一般在最下層的攪拌槳的正下方,其作用是將無菌空氣均勻地分布到發(fā)酵液中。為保證氣泡的分散效果,多采用帶小孔的環(huán)狀空氣分布管,環(huán)的直徑一般等于攪拌槳的直徑;在大型通氣攪拌罐中,由于攪拌槳尖附近的剪切力較大,足以達到充分打碎氣泡的目的,為防止培養(yǎng)液中的固體物料或菌絲堵塞空氣分布管,對某些特殊的發(fā)酵體系有時也會采用向下開口的單孔管。
- 氣體分布器:安裝在空氣分布管上或與空氣分布管相連,能夠進一步將空氣分散成更小的氣泡,增加空氣與發(fā)酵液的接觸面積,提高氧氣的傳遞效率,從而促進微生物的生長和代謝。氣體分布器的形式多樣,如微孔式、噴嘴式、環(huán)形管式等。
3. 出口氣體處理裝置:
- 排氣閥:用于控制發(fā)酵罐內(nèi)氣體的排出,維持發(fā)酵罐內(nèi)的壓力穩(wěn)定。在發(fā)酵過程中,微生物會消耗氧氣并產(chǎn)生二氧化碳等廢氣,這些廢氣需要及時排出發(fā)酵罐。排氣閥可以根據(jù)發(fā)酵罐內(nèi)的壓力自動調(diào)節(jié)開度,確保發(fā)酵罐內(nèi)始終處于高于大氣壓的正壓狀態(tài),以防止外界空氣進入發(fā)酵罐造成污染。
- 出口氣體除菌過濾器:對排出的氣體進行過濾除菌,防止發(fā)酵罐內(nèi)的微生物隨著廢氣排放到外界環(huán)境中,造成環(huán)境污染或生物安全問題。出口氣體除菌過濾器的過濾精度通常較高,能夠有效地攔截微生物等顆粒物質(zhì)。
- 尾氣處理裝置(部分發(fā)酵罐配備):對于一些特殊的發(fā)酵過程,排出的廢氣可能含有有害成分或異味,需要進行進一步的處理。尾氣處理裝置可以采用吸附、燃燒、化學(xué)處理等方法,對廢氣進行凈化處理,減少對環(huán)境的污染。