全自動發(fā)酵罐是現(xiàn)代生物工程、食品生產(chǎn)和工業(yè)化發(fā)酵過程中重要的設備之一。它的主要功能是為微生物的培養(yǎng)、發(fā)酵過程提供一個穩(wěn)定的環(huán)境，以便微生物能夠在其中進行代謝活動，生產(chǎn)出所需的產(chǎn)物。
全自動發(fā)酵罐的基本原理：
1.溫度控制：溫度是微生物生長和代謝的關鍵因素之一。不同的微生物對溫度的要求不同，需要具有良好的溫控系統(tǒng)，通過加熱或冷卻系統(tǒng)保持發(fā)酵液體的溫度在一個理想的范圍內(nèi)。
2.溶氧控制：溶氧量直接影響微生物的代謝速率。對于需要氧氣的好氧性微生物，氧氣濃度過低會導致代謝緩慢或發(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值對微生物的生長及其代謝產(chǎn)物的生成有著重要影響。發(fā)酵過程中，微生物會產(chǎn)生有機酸，導致pH值下降，通常配備自動加酸或加堿系統(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)酵過程中的一個關鍵因素。合理的攪拌能提高氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的傳輸效率，促進微生物的生長。攪拌過快或過慢都可能影響發(fā)酵效果，配備了精確的攪拌系統(tǒng)。
5.營養(yǎng)物質(zhì)供給：發(fā)酵液中的營養(yǎng)成分，如碳源、氮源、礦物質(zhì)等，對微生物的生長和代謝起著至關重要的作用。在發(fā)酵過程中，系統(tǒng)需要根據(jù)微生物的需求，自動添加不同的營養(yǎng)物質(zhì)。
全自動發(fā)酵罐的結構組成：
1.發(fā)酵罐主體：這是發(fā)酵過程的主要容器，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)實際需求定制，從實驗室規(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，通常通過水浴或熱交換系統(tǒng)來控制罐內(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。
3.氣體輸送系統(tǒng)：包括空氣或氧氣壓縮機、氣體過濾器和氣體供應管道。該系統(tǒng)的主要功能是確保發(fā)酵罐內(nèi)的溶氧量適宜，滿足好氧性微生物的生長需求。
4.攪拌系統(tǒng)：通過攪拌器（通常是磁力攪拌或機械攪拌）來保證發(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)通過自動檢測pH值并自動添加酸或堿來調(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.營養(yǎng)物質(zhì)供應系統(tǒng)：該系統(tǒng)包括各種營養(yǎng)源的輸送裝置，如糖源、氮源、礦物質(zhì)等。通過自動控制系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)酵過程中的需求，實時添加所需的營養(yǎng)物質(zhì)。
7.自動化控制系統(tǒng)：關鍵在于其自動化控制系統(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)，能夠實時監(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)設定的控制條件自動調(diào)節(jié)設備的運行。
