发酵罐知识
1.前言
随着生化技术和生化产品的不断提高，抗生素产量也不断提高，尤其和人类身体健康关系密切的抗生素需求量更大。青霉素及其半合成产品、红霉素及其半合成产品等抗生素生产发展很快，随着这些产品的增长，其生产工艺不断改进，生产设备不断完善。现在抗生素发酵生产都实现了发酵全过程微机控制，自动补料、搅拌系统采用变频调速，使发酵设备生产更易控制，降低了染菌率，提高了发酵水平，为不锈钢发酵罐单罐容积大型化提供了条件。就以红霉素生产为例，2000年前国内大多数生产厂都采用60~120 m3发酵罐，现在的新上项目大都采用200~300 m3 不锈钢发酵罐。因此，发酵罐容积大型化对发酵罐结构设计提出了更高的要求，现就大型发酵罐设计中值得注意的问题介绍如下。
2.流量和流体剪切作用
发酵可简单定义为利用微生物把一种物质转化为另一种物质。最常用的微生物为细菌、酵母菌、霉菌等。微生物的食物以及要求产品以料浆形式存在，其粘度范围为 2000~3000 cp（2~3 pa·s），称为胶液或发酵液。发酵罐内微生物在有氧条件下以可分解的物料为食物而产生出所需要的产品，从混合的观点看，发酵罐涉及气体分散、固体悬浮、传热和混合均匀等作用。每一种发酵作用都有其独特之处，因此，要对搅拌器的最佳结构进行仔细研究。最重要的问题通常是从空气到发酵料浆中氧的传递以及料浆到微生物中氧的传递。微生物仅能以一定的呼吸速率来利用氧气，这和人类的呼吸相类似，发酵罐必须能提供良好的有氧环境以满足微生物呼吸速率的需要。每种微生物所能承受的最大剪切应力不同。酵母菌和细菌都是单细胞植物，并且非常小，酵母菌成不规则的卵形，直径大约在0.004~0.01mm。细菌还要更小一些，大多数细菌的最大尺寸都小于0.007mm，并且形状多种多样。许多芽胞杆菌是杆状的，酵母菌是通过发芽来增殖，细菌通过复分裂来增殖，霉菌为多细胞的丝状体，是通过菌丝的植物性生长而增殖的。霉菌的这种菌丝生长结构必然使霉菌对剪切作用很敏感，应仔细研究搅拌器产生的最大剪切力，以避免阻碍这些微生物生长。
随着抗生素产品产量提高，发酵罐单罐容积趋向大型化，对发酵罐的设计者提出了许多新问题。我们应该使大型发酵罐的结构、搅拌形式更适应发酵生产中微生物代谢过程，提高发酵液中氧气传递速率，提高发酵生产水平，这是大型发酵罐设计者的永恒主题。
