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能型生物發(fā)酵罐罐體機(jī)械組成結(jié)構(gòu)：
（1）罐體
發(fā)酵罐的罐體由筒體及橢圓形或碟形封頭焊接而成，小型發(fā)酵罐封頭和筒體采用法蘭連接。罐頂裝有視鏡及燈鏡，方便觀察罐內(nèi)發(fā)酵狀態(tài)。在發(fā)酵罐的罐頂上的接管有：進(jìn)料管、補(bǔ)料管、排氣管、接種管和壓力表接管。在罐身上的接管有冷卻水進(jìn)出管、進(jìn)空氣管、取樣管、溫度計(jì)管和測(cè)控儀表接口。
（2）罐體的尺寸比例
罐體各部分的尺寸有一定的比例，發(fā)酵罐一般由于發(fā)酵的特殊需要一般為細(xì)長(zhǎng)型，高度與直徑之比一般為1.7~2.5左右。
（3）攪拌器
發(fā)酵罐通常裝有兩組攪拌器，兩組攪拌器的間距S約為攪拌器直徑的三倍。對(duì)于大型發(fā)酵罐以及液體深度HL較高的，可安裝三組或三組以上的攪拌器。*下面一組攪拌器通常與風(fēng)管出口較接近為好，與罐底的距離C一般等于攪拌器直徑Di，但也不宜小于0.8Di，否則會(huì)影響液體的循環(huán)。
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
（4）擋板
擋板的作用是改變液流的方向，由徑向流改為軸向流，促使液體劇烈翻動(dòng)，增加溶解氧。
全擋板條件：是指在一定轉(zhuǎn)數(shù)下再增加罐內(nèi)附件而軸功率仍保持不變。要達(dá)到全擋板條件必須滿足下式要求：
（5）消泡器
消泡器的作用是將泡沫打破。消泡器常用的形式有鋸齒式、梳狀式及孔板式。孔板式的孔徑約10~20毫米。消泡器的長(zhǎng)度約為罐徑的0.65倍。
（6）聯(lián)軸器
大型發(fā)酵罐攪拌軸較長(zhǎng)，常分為二至三段，用聯(lián)軸器使上下攪拌軸成牢固的剛性聯(lián)接。常用的聯(lián)軸器有鼓形及夾殼形兩種。小型的發(fā)酵罐可采用法蘭將攪拌軸連接，軸的連接應(yīng)垂直，中心線對(duì)正。
（7）軸承
為了減少震動(dòng)，中型發(fā)酵罐—般在罐內(nèi)裝有底軸承，而大型發(fā)酵罐裝有中間軸承，底軸承和中間軸承的水平位置應(yīng)能適當(dāng)調(diào)節(jié)。罐內(nèi)軸承不能加潤滑油，應(yīng)采用液體潤滑的塑料軸瓦(如聚四氟乙烯等)，軸瓦與軸之間的間隙常取軸徑的0.4~0.7％。為了防止軸頸磨損，可以在與軸承接觸處的軸上增加一個(gè)軸套。
（8）變速裝置
試驗(yàn)罐采用無級(jí)變速裝置。發(fā)酵罐常用的變速裝置有三角皮帶傳動(dòng)，圓柱或螺旋圓錐齒輪減速裝置，其中以三角皮帶變速傳動(dòng)較為簡(jiǎn)便。
（9）軸封
軸封的作用是使罐頂或罐底與軸之間的縫隙加以密封，防止泄漏和污染雜菌。常用的軸封有填料函和端面軸封兩種。
①填料函式軸封是由填料箱體，填料底襯套，填料壓蓋和壓緊螺栓等零件構(gòu)成，使旋轉(zhuǎn)軸達(dá)到密封的效果。
填料函式軸封的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。主要缺點(diǎn)是：死角多，很難徹底滅菌，容易滲漏及染菌；軸的磨損情況較嚴(yán)重；填料壓緊后摩擦功率消耗大；壽命短，經(jīng)常維修，耗工時(shí)多。
②端面式軸封又稱機(jī)械軸封。密封作用是靠彈性元件（彈簧、波紋管等）的壓力使垂直于軸線的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)光滑表面緊密地相互貼合，并作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而達(dá)到密封。
（10）發(fā)酵罐的換熱裝置
①夾套式換熱裝置
這種裝置多應(yīng)用于容積較小的發(fā)酵罐；夾套的高度比靜止液面高度稍高即可。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；加工容易，罐內(nèi)無冷卻設(shè)備，死角少，容易進(jìn)行清潔滅菌工作，有利于發(fā)酵。其缺點(diǎn)是：傳熱壁較厚，冷卻水流速低，發(fā)酵時(shí)降溫效果差。
②豎式蛇管換熱裝置
這種裝置是豎式的蛇管分組安裝于發(fā)酵罐內(nèi)，有四組、六組或八組不等，根據(jù)管的直徑大小而定，容積5 立方米以上的發(fā)酵罐多用這種換熱裝置。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是：冷卻水在管內(nèi)的流速大；傳熱系數(shù)高。這種冷卻裝置適用于冷卻用水溫度較低的地區(qū)，水的用量較少。但是氣溫高的地區(qū)，冷卻用水溫度較高，則發(fā)酵時(shí)降溫困難，發(fā)酵溫度經(jīng)常超過40℃，影響發(fā)酵產(chǎn)率，因此應(yīng)采用冷凍鹽水或冷凍水冷卻，這樣就增加了設(shè)備投資及生產(chǎn)成本。此外，彎曲位置比較容易蝕穿。
③豎式列管(排管)換熱裝置
這種裝置是以列管形式分組對(duì)稱裝于發(fā)酵罐內(nèi)。其優(yōu)點(diǎn)是：加工方便，適用于氣溫較高，水源充足的地區(qū)。這種裝置的缺點(diǎn)是：傳熱系數(shù)較蛇管低，用水量較大。
智能型生物發(fā)酵罐控制系統(tǒng)特點(diǎn)
自動(dòng)控制系統(tǒng)部分：包括采用菜單式液晶顯示觸屏控制器（TP）的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)以及PLC主控監(jiān)視控制系統(tǒng)，中文菜單與界面。其內(nèi)容有，主菜單系統(tǒng)為子菜單分類，分別為：顯示方式，運(yùn)行選擇，參數(shù)校正，參數(shù)設(shè)定，數(shù)據(jù)曲線分析，運(yùn)行時(shí)間，密碼設(shè)置及其他目類等多個(gè)子菜單功能系統(tǒng)。（數(shù)字化）
顯示方式，可以進(jìn)行各種參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示，觸摸屏顯示，狀態(tài)顯示以及反饋蠕動(dòng)泵狀態(tài)與流量累計(jì)顯示等。
參數(shù)校正，可以進(jìn)行溫度，PH、DO、等傳感器與儀表的快速自整定調(diào)校。（數(shù)字化）
參數(shù)設(shè)定，可以進(jìn)行溫度，轉(zhuǎn)速，泡沫，PH、DO、罐壓，空氣流量、滅菌溫度，滅菌時(shí)間，等數(shù)據(jù)的一次性設(shè)定與與全自動(dòng)模糊控制；可以設(shè)定數(shù)據(jù)記錄周期。
數(shù)據(jù)分析，（1）運(yùn)用監(jiān)視主控制器的大容量存儲(chǔ)器，自動(dòng)記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)；記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸并清空。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以自動(dòng)記錄大容量批次數(shù)據(jù)，處理更大容量數(shù)據(jù)與狀態(tài)信息。（2）TP觸屏亦帶有數(shù)據(jù)曲線分析，更直觀，更簡(jiǎn)潔。
密碼設(shè)置，所有的參數(shù)數(shù)據(jù)設(shè)置均需在開機(jī)狀態(tài)下設(shè)置，。密碼分為操作員與管理員及高級(jí)管理員超級(jí)密碼。
其他目類，系統(tǒng)時(shí)間設(shè)置與調(diào)整，時(shí)鐘修正（即快慢修正），電機(jī)傳動(dòng)比設(shè)置，試機(jī)功能，（即空機(jī)狀態(tài)下的狀態(tài)測(cè)試），各種泵的標(biāo)定功能。電子說明書，公司介紹，所有功能鍵均有手動(dòng)與自動(dòng)功能，所有開關(guān)均為觸摸屏鍵。形成人機(jī)對(duì)話的直接功能，所有控制形式均為PLC控制方式，穩(wěn)定可靠。是理想的進(jìn)口罐的替代品。
全自動(dòng)生物發(fā)酵罐就是整個(gè)系統(tǒng)全部采用自動(dòng)化控制的發(fā)酵罐安全、可靠、穩(wěn)定、效率高。全自動(dòng)生物發(fā)酵罐為一套系統(tǒng)，主要包括發(fā)酵罐、補(bǔ)料罐、無菌空氣過濾系統(tǒng)、發(fā)酵過程自動(dòng)控制系統(tǒng)、附屬設(shè)備、管道閥門系統(tǒng)，是集機(jī)械和控制一體化的工程。
常見的全自動(dòng)小型發(fā)酵罐的主要控制點(diǎn)見下表：
序號(hào) | 名稱 | 性能要求和技術(shù)指標(biāo) |
1 | 溫度控制系統(tǒng) | 1、測(cè)量范圍：0～150℃； 2、控制范圍：水箱內(nèi)水溫常溫-＋65℃； 3、控制精度：±0.2℃； 4、分辨率：0.1℃； 4、控制內(nèi)容：溫度值在線檢測(cè)、PID智能控制，可根 據(jù)發(fā)酵過程所需溫度進(jìn)行設(shè)定。 1.部件選配：日本進(jìn)口鉑電阻PT100溫度傳感器、 SUS304不銹鋼電極護(hù)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(diǎn)： A) 配置熱水箱，循環(huán)控溫，節(jié)約能耗。 B）PID智能控制系統(tǒng)確保溫控的快速及節(jié)能。 C)夾套在循環(huán)控溫的時(shí)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(bào)警功能。 8、軟件功能：數(shù)據(jù)曲線圖、數(shù)據(jù)報(bào)表、溫度手動(dòng)、自動(dòng)兩種控制模式。 |
生產(chǎn)型發(fā)酵罐用恒溫?zé)崴洌瑤И?dú)立溫度控制，進(jìn)水口、回水口、溢流口、排污口，材質(zhì)：SUS304不銹鋼，表面拋光處理。（三只罐公用一個(gè)大熱水恒溫水箱） | ||
2 | PH在線檢測(cè)、控制系統(tǒng) | 1、控制方式：全自動(dòng)控制，PH值可設(shè)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(nèi)容：pH值在線檢測(cè)、PID智能控制； 7、部件選配：瑞士進(jìn)口梅特勒玻璃凝膠pH電極檢 測(cè)，可高溫在位滅菌，121℃-30 分鐘。在線可插拔電極護(hù)套、變送器，并采用梅特勒原裝雙屏蔽信號(hào)傳輸線與連接，保證pH精確控制。 8、執(zhí)行機(jī)構(gòu)：微機(jī)智能PID控制蠕動(dòng)泵或電磁閥自動(dòng)流加酸或堿，使 控制在所設(shè)定的范圍內(nèi)，可分手動(dòng)、自動(dòng)兩種控制模式。 9、PH帶上下限超限報(bào)警功能。 10、軟件功能：數(shù)據(jù)曲線圖、數(shù)據(jù)報(bào)表、PH手動(dòng)、自動(dòng)控制。 11、電極長(zhǎng)度120mm，電極外徑：12 mm，安裝尺寸：25 mm。 |
3 | DO檢測(cè)系統(tǒng) | 1、檢測(cè)方式：自動(dòng)檢測(cè)； 2、顯示范圍：0-100%或0-150%； 3、顯示精度：±0.1%； 4、控制內(nèi)容：DO值在線檢測(cè)； 5、部件選配：瑞士進(jìn)口梅特勒極普型溶解氧電極 檢測(cè)，可高溫在位滅菌，121℃-30分 鐘。配套不銹鋼電極護(hù)套、變送器， 采用梅特勒原裝雙屏蔽信號(hào)傳輸線 與PLC連接，保證DO精確顯示。 6、系統(tǒng)帶DO異常報(bào)警功能。 7、電極長(zhǎng)120mm，電極外徑：12 mm，安裝尺寸：25 mm。 |
4 | 壓力、流量控制系統(tǒng) | 1、φ60-φ100表面軸向、徑向不銹鋼壓力表指示管路、罐內(nèi)及夾套壓力，手動(dòng)隔膜閥控制罐壓，量程：0-0.4Mpa。 2、玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)手動(dòng)隔膜閥控制進(jìn)氣流量。 3、管道上增設(shè)單向止回閥，防止物料倒流污染過濾器。 |
5 | 補(bǔ)料系統(tǒng) | 1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)：恒流型蠕動(dòng)泵或電磁閥流加。 2、控制方式：自動(dòng)流加物料，可分手動(dòng)或自動(dòng)二種控制模式。 |
6 | 消泡系統(tǒng) | 1、控制方式：全自動(dòng)控制； 2、控制精度：10-100000Ω； 3、控制內(nèi)容：泡沫異常狀況報(bào)警，自動(dòng)斷續(xù)處理； 4、執(zhí)行機(jī)構(gòu)：泡沫傳感器檢測(cè)，微機(jī)自動(dòng)控制蠕動(dòng)泵或電磁閥流加消泡劑。 5、控制方式：手動(dòng)、自動(dòng)二種控制模式。 |
7 | 轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng) | 西門子品牌變頻調(diào)速器，轉(zhuǎn)速50-400rpm±1%，變頻調(diào)速。 |
發(fā)酵罐西門子品牌變頻調(diào)速器，轉(zhuǎn)速50-350rpm±1%，無級(jí)變頻調(diào)速。 | ||
8 | 下位機(jī)發(fā)酵過程控制系統(tǒng) | 1、10.4″寬屏彩色液晶觸摸屏， PLC可編程控制。人機(jī)界面友好，一 臺(tái)控制器可同時(shí)檢測(cè)并控制多臺(tái)種子罐及發(fā)酵罐的相應(yīng)參數(shù)； 1.生物發(fā)酵過程控制系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)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(xiàn)場(chǎng)控是以可編程序控制器為核心，它采用多級(jí)擴(kuò)展，具有系統(tǒng)足夠的A/D轉(zhuǎn)換通道、D/A轉(zhuǎn)換通道、開關(guān)量輸入輸出?，F(xiàn)場(chǎng)控制器采用工業(yè)級(jí)的人機(jī)界面，在沒有上位機(jī)的情況下，發(fā)酵系統(tǒng)照常運(yùn)行。 這樣的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和選件，更好地提高了系統(tǒng)的可靠性能。 1.軟件控制系統(tǒng)采用了先進(jìn)的模糊控制結(jié)構(gòu)，它包 括現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集與變換的下位機(jī)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(shù)自整定控制算法。 1.現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)操作界面采用液晶觸摸屏，高級(jí)觸摸手 感，全中文操作界面，具有數(shù)字化設(shè)定、快速調(diào) 校、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、超限報(bào)警和密碼設(shè)置等功能。下 位機(jī)的監(jiān)控軟件采用國內(nèi)**的組態(tài)軟件進(jìn)行二 次開發(fā)而成。該軟件界面美觀，功能齊全，操作 靈活簡(jiǎn)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(shù)數(shù)值 拷貝后在其他電腦上連接打印機(jī)打印。 控制系統(tǒng)功能描述： 1、可對(duì)發(fā)酵罐的攪拌轉(zhuǎn)速、溫度、pH值、進(jìn)行檢測(cè)和控制； 2、各檢測(cè)和控制回路的參數(shù)可以在畫面上在線手動(dòng)設(shè)定和修正，操作有密碼保護(hù)功能。 3、調(diào)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(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)無擾動(dòng)切換。 4、各種監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)都可以進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和記錄，顯示方式有趨勢(shì)線和圖， 5、各回路有上下限位和報(bào)警功能。 6、系統(tǒng)有斷電保護(hù)功能，斷電時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)。 7、全部操作都在人機(jī)界面上進(jìn)行，實(shí)行可視化操作。 8、系統(tǒng)有時(shí)鐘功能：發(fā)酵批次日期、運(yùn)行時(shí)間等。 9、報(bào)警可以被切除，可短時(shí)切除、長(zhǎng)時(shí)切除。 10、具有加酸加堿過程顯示；可實(shí)現(xiàn)曲線設(shè)定，對(duì)pH值進(jìn)行分時(shí)分段控制。 11、溫度控制：可實(shí)現(xiàn)曲線設(shè)定，對(duì)溫度值進(jìn)行分時(shí)分段控制。 12、具有補(bǔ)料過程顯示，補(bǔ)料總量顯示。 13、具有消泡功能，高泡狀況記錄，消泡過程顯示。 |
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