一、概述
智能型機械通風發(fā)酵罐屬于好氧微生物發(fā)酵系統，就是帶有機械攪拌和無菌送風系統的發(fā)酵罐。通風是為了保證微生物發(fā)酵所需要的氧氣，無菌過濾是為了氧氣的無菌，保證微生物不染雜菌，機械攪拌是為了將氧氣及氣泡打碎，將液體中的溶解氧量提高，從而保證溶解氧的供應。
二、特點
機械通風發(fā)酵罐的特點就是攪拌和通氧。攪拌器的作用是打碎氣泡，使空氣與溶液均勻接觸，使氧溶解于發(fā)酵液中。攪拌器有軸向式（槳葉式、螺旋槳式）和徑向式（渦輪式）兩種。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。通風是通過無油空壓機將潔浄空氣壓縮到空氣貯罐，減壓至0.30Mpa送到空氣總過濾器和空氣精過濾器，出來的無菌空氣通到發(fā)酵罐。發(fā)酵罐和種子罐內的空氣要求無菌，因為一旦有雜菌，就會產生污染，有害微生物就會繁殖，發(fā)酵就失敗。因此滅菌和無菌是發(fā)酵必須控制的。機械通風發(fā)酵罐的滅菌有空消和實消?？障褪菍展捱M行滅菌，通過罐內直通潔凈蒸汽進行高溫滅菌。實消一般是先夾套內通蒸汽進行升溫到100℃之后，罐內直通蒸汽進行滅菌。機械通風發(fā)酵罐具有適宜的徑高比。罐身越高，氧的利用率較高。機械通風發(fā)酵罐能承受一定的壓力。機械通風要保證發(fā)酵液必須的溶解氧，因此空壓機選型的選型要合適。機械發(fā)酵罐具有足夠的冷卻面積。攪拌器的軸封應嚴密，防染菌和減少泄漏。
三、系統組成
序號 | 名稱 | 性能要求和技術指標 |
1 | 溫度控制系統 | 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：數據曲線圖、數據報表、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 | 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：數據曲線圖、數據報表、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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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 | 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； 1. 生物發(fā)酵過程控制系統由現場控制 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，具有系統足夠的A/D轉換通道、D/A轉換通道、開關量輸入輸出?，F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)酵系統照常運行。 這樣的設計結構和選件，更好地提高了系統的可靠性能。 1. 軟件控制系統采用了*的模糊控制結構，它包 括現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，具有參數自整定控制算法。 1. 現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，具有數字化設定、快速調 校、數據存儲、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)酵過程參數數值 拷貝后在其他電腦上連接打印機打印。 控制系統功能描述： 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，可實現手動/自動無擾動切換。 4、各種監(jiān)控數據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、系統有斷電保護功能，斷電時數據進行保護。 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；可實現曲線設定，對pH值進行分時分段控制。 11、溫度控制：可實現曲線設定，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。 |
