自動生物發(fā)酵罐是一種專門用于微生物培養(yǎng)和發(fā)酵反應的高度自動化設備，它廣泛應用于生物制藥、食品、環(huán)保和農(nóng)業(yè)等多個領域。發(fā)酵過程是利用微生物在適宜的環(huán)境下進行有氧或無氧代謝，以生產(chǎn)目標產(chǎn)物（如酶、抗生素、維生素、氨基酸等）。傳統(tǒng)的發(fā)酵過程需要大量的人工干預和管理，而隨著技術(shù)的發(fā)展，自動化系統(tǒng)的引入使得發(fā)酵過程的控制更加精細與高效。關鍵特點是通過自動化控制系統(tǒng)實時監(jiān)測和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的多個參數(shù)（如溫度、pH、溶氧、攪拌速度等），確保微生物在優(yōu)條件下進行生長和代謝，從而提高產(chǎn)物的質(zhì)量和產(chǎn)量。
1.溫度控制：溫度對微生物的生長和代謝有著重要的影響。不同的微生物對溫度有不同的要求，過高或過低的溫度都會影響其生長。通過溫控系統(tǒng)（包括加熱和冷卻裝置）實時監(jiān)測并調(diào)節(jié)發(fā)酵液的溫度，確保其保持在微生物的最佳生長范圍內(nèi)。
2.pH值控制：pH值的變化直接影響微生物的活性和代謝過程。內(nèi)配備pH傳感器，能夠?qū)崟r監(jiān)測發(fā)酵液的pH值。當pH值偏離設定范圍時，控制系統(tǒng)會自動加入酸或堿進行調(diào)整，保持在最適宜微生物生長的酸堿度范圍。
3.溶氧控制：氧氣是好氧發(fā)酵過程中不可缺因素，微生物通過呼吸作用獲取能量并進行代謝。配備溶氧傳感器，能夠?qū)崟r監(jiān)測溶解氧濃度，并自動調(diào)節(jié)氧氣的供應量，確保微生物能在氧氣充足的環(huán)境中生長。
4.攪拌控制：攪拌是發(fā)酵過程中的重要環(huán)節(jié)，它不僅幫助培養(yǎng)基與微生物均勻混合，還能提高氣體的溶解效率。通過攪拌裝置自動調(diào)節(jié)攪拌速度，保持發(fā)酵液的均勻性和穩(wěn)定性，同時避免過度攪拌引起泡沫過多或溫度升高。
5.自動加料與排料系統(tǒng)：自動化發(fā)酵罐通常配有加料系統(tǒng)，能夠在發(fā)酵過程中根據(jù)需要自動添加營養(yǎng)物質(zhì)、底物或其他添加劑。同時，排料系統(tǒng)也能根據(jù)發(fā)酵進程的需求，及時排放副產(chǎn)物或廢棄物，保持發(fā)酵罐的清潔和正常運行。
6.氣體控制系統(tǒng)：氣體供應對微生物的呼吸作用至關重要。配備有氣體控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)發(fā)酵過程的實際需要調(diào)節(jié)氣體流量，確保合適的氣體組成和濃度。對于一些特殊的發(fā)酵工藝，還能夠?qū)怏w的組成進行調(diào)節(jié)，以滿足特定的發(fā)酵需求。
自動生物發(fā)酵罐的組成部分：
1.罐體：通常采用不銹鋼材質(zhì)，具備良好的耐腐蝕性、抗壓性和衛(wèi)生性能。罐體設計符合GMP（藥品生產(chǎn)規(guī)范）和食品衛(wèi)生要求，便于清洗、消毒和維護。內(nèi)壁光滑，減少微生物附著和污染。
2.溫度控制系統(tǒng)：包括溫控器、加熱器、冷卻系統(tǒng)等。溫控系統(tǒng)通過溫度傳感器實時監(jiān)控發(fā)酵液的溫度，并根據(jù)設定的目標值進行自動調(diào)節(jié)。加熱器通常采用電加熱或蒸汽加熱方式，而冷卻系統(tǒng)可以通過冷卻水或空氣進行冷卻。
3.pH控制系統(tǒng)：由pH傳感器、酸堿液添加裝置和控制系統(tǒng)組成。pH傳感器實時監(jiān)測發(fā)酵液的pH值，并將數(shù)據(jù)傳送到自動控制系統(tǒng)。當pH值超出設定范圍時，系統(tǒng)自動添加酸或堿進行調(diào)節(jié)，確保pH值穩(wěn)定在微生物生長的最佳范圍內(nèi)。
4.溶氧控制系統(tǒng)：溶氧傳感器是溶氧控制系統(tǒng)的核心部件，能夠?qū)崟r檢測發(fā)酵液中氧氣的溶解濃度。根據(jù)測得的溶氧濃度，自動控制氣體流量或氧氣供應，確保微生物能夠獲得充足的氧氣。
5.攪拌系統(tǒng)：攪拌系統(tǒng)由電機、攪拌槳、轉(zhuǎn)速控制裝置等組成。其作用是確保培養(yǎng)基與微生物充分混合，保證氧氣的溶解和培養(yǎng)基的均勻性。攪拌速度通常由控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)酵的進程自動調(diào)節(jié)。
6.自動加料與排料系統(tǒng)：該系統(tǒng)包括加料泵、料槽、傳感器等，通過自動化控制系統(tǒng)精確控制營養(yǎng)物質(zhì)的添加量。同時，排料系統(tǒng)根據(jù)發(fā)酵過程中的需要，及時排放廢物或副產(chǎn)物。
7.自動控制系統(tǒng)：這是發(fā)酵罐的大腦，通常由計算機控制系統(tǒng)、傳感器、顯示屏、操作界面等組成。自動控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r接收各個傳感器的信息，進行數(shù)據(jù)分析，并自動調(diào)節(jié)發(fā)酵罐內(nèi)的各項參數(shù)。
8.清洗系統(tǒng)：為了防止污染和保證生產(chǎn)的衛(wèi)生，配備了自動清洗系統(tǒng)。系統(tǒng)通過高溫蒸汽或化學清洗劑自動對發(fā)酵罐進行清洗，保證每一批發(fā)酵的衛(wèi)生安全。
