全自動(dòng)發(fā)酵罐是現(xiàn)代生物工程、食品生產(chǎn)和工業(yè)化發(fā)酵過(guò)程中重要的設(shè)備之一。它的主要功能是為微生物的培養(yǎng)、發(fā)酵過(guò)程提供一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境，以便微生物能夠在其中進(jìn)行代謝活動(dòng)，生產(chǎn)出所需的產(chǎn)物。
全自動(dòng)發(fā)酵罐的基本原理：
1.溫度控制：溫度是微生物生長(zhǎng)和代謝的關(guān)鍵因素之一。不同的微生物對(duì)溫度的要求不同，需要具有良好的溫控系統(tǒng)，通過(guò)加熱或冷卻系統(tǒng)保持發(fā)酵液體的溫度在一個(gè)理想的范圍內(nèi)。
2.溶氧控制：溶氧量直接影響微生物的代謝速率。對(duì)于需要氧氣的好氧性微生物，氧氣濃度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致代謝緩慢或發(fā)酵失敗，因此發(fā)酵罐通常配有氣體輸送系統(tǒng)，向發(fā)酵液中輸送空氣或氧氣，以維持適宜的溶氧水平。
3.pH值控制：pH值對(duì)微生物的生長(zhǎng)及其代謝產(chǎn)物的生成有著重要影響。發(fā)酵過(guò)程中，微生物會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸，導(dǎo)致pH值下降，通常配備自動(dòng)加酸或加堿系統(tǒng)，以調(diào)節(jié)發(fā)酵液的pH值。
4.攪拌控制：攪拌速度的控制是發(fā)酵過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵因素。合理的攪拌能提高氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳輸效率，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)。攪拌過(guò)快或過(guò)慢都可能影響發(fā)酵效果，配備了精確的攪拌系統(tǒng)。
5.營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供給：發(fā)酵液中的營(yíng)養(yǎng)成分，如碳源、氮源、礦物質(zhì)等，對(duì)微生物的生長(zhǎng)和代謝起著至關(guān)重要的作用。在發(fā)酵過(guò)程中，系統(tǒng)需要根據(jù)微生物的需求，自動(dòng)添加不同的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
全自動(dòng)發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)組成：
1.發(fā)酵罐主體：這是發(fā)酵過(guò)程的主要容器，通常由不銹鋼材料制造，以保證耐腐蝕性和衛(wèi)生性。發(fā)酵罐的大小可以根據(jù)實(shí)際需求定制，從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的小型發(fā)酵罐到工業(yè)化生產(chǎn)的大型發(fā)酵罐不等。
2.溫控系統(tǒng)：包括加熱和冷卻裝置，通常通過(guò)水浴或熱交換系統(tǒng)來(lái)控制罐內(nèi)的溫度。溫控系統(tǒng)需要精確調(diào)節(jié)，以確保微生物能夠在合適的溫度范圍內(nèi)生長(zhǎng)。
3.氣體輸送系統(tǒng)：包括空氣或氧氣壓縮機(jī)、氣體過(guò)濾器和氣體供應(yīng)管道。該系統(tǒng)的主要功能是確保發(fā)酵罐內(nèi)的溶氧量適宜，滿(mǎn)足好氧性微生物的生長(zhǎng)需求。
4.攪拌系統(tǒng)：通過(guò)攪拌器（通常是磁力攪拌或機(jī)械攪拌）來(lái)保證發(fā)酵液的均勻性。攪拌系統(tǒng)通常具有可調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速，可以根據(jù)發(fā)酵的不同階段調(diào)整攪拌速度。
5.pH控制系統(tǒng)：該系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)pH值并自動(dòng)添加酸或堿來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)酵液的酸堿度，保證pH值維持在微生物最適宜的范圍。
6.營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)：該系統(tǒng)包括各種營(yíng)養(yǎng)源的輸送裝置，如糖源、氮源、礦物質(zhì)等。通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)酵過(guò)程中的需求，實(shí)時(shí)添加所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
7.自動(dòng)化控制系統(tǒng)：關(guān)鍵在于其自動(dòng)化控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常包括PLC控制器、傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控發(fā)酵罐中的各種參數(shù)（如溫度、pH、溶氧、壓力等），并根據(jù)設(shè)定的控制條件自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行。
