臥式發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)與發(fā)酵廠房設(shè)計(jì)要點(diǎn)解析

一、臥式發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

臥式發(fā)酵罐通過(guò)水平布局優(yōu)化空間利用，其核心結(jié)構(gòu)包括罐體、攪拌系統(tǒng)、傳熱組件及密封裝置，設(shè)計(jì)需兼顧發(fā)酵效率與操作便捷性。

罐體設(shè)計(jì)

材質(zhì)：以不銹鋼為主，確保耐腐蝕性與衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，適用于食品、制藥等高潔凈度場(chǎng)景。

形狀：水平圓柱形罐體，降低高度以減少占地面積，適合多層廠房布局。

容積：根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模定制，常見(jiàn)規(guī)格為1-10立方米，需預(yù)留檢修空間(如人孔、觀察窗)。

攪拌系統(tǒng)

攪拌槳：采用六彎葉渦輪槳或推進(jìn)式槳葉，確保物料混合均勻，避免死角。

驅(qū)動(dòng)方式：頂部或側(cè)部安裝電機(jī)，通過(guò)減速機(jī)控制轉(zhuǎn)速(通常50-200rpm)，適應(yīng)不同發(fā)酵階段需求。

傳熱組件

蛇管傳熱：罐內(nèi)布置蛇形換熱管，通過(guò)循環(huán)熱水或蒸汽調(diào)節(jié)溫度(精度±0.5℃)，適用于青霉素等溫控敏感發(fā)酵。

夾套設(shè)計(jì)：部分罐體采用雙層夾套結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化清洗流程，但傳熱效率略低于蛇管。

密封與安全

軸封：采用雙端面機(jī)械密封，防止泄漏并維持罐內(nèi)壓力(設(shè)計(jì)壓力0.55MPa)。

壓力釋放：配備安全閥與爆破片，超壓時(shí)自動(dòng)泄壓，確保操作安全。

二、發(fā)酵廠房設(shè)計(jì)要點(diǎn)

發(fā)酵廠房需圍繞工藝流程優(yōu)化布局，兼顧生產(chǎn)效率、安全規(guī)范與成本控制。

功能分區(qū)

原料預(yù)處理區(qū)：配置粉碎機(jī)、蒸煮設(shè)備，與發(fā)酵區(qū)保持短距離運(yùn)輸，減少污染風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)酵區(qū)：

發(fā)酵罐沿車(chē)間長(zhǎng)度方向一字排列，間距≥1000mm(小型罐)或2000-3000mm(大型罐)，便于操作與檢修。

罐底離地≥500mm，預(yù)留清潔空間。

無(wú)菌空氣制備區(qū)：獨(dú)立設(shè)置空氣壓縮機(jī)、過(guò)濾器，遠(yuǎn)離污染源(如煤堆、廢品倉(cāng))。

提煉包裝區(qū)：配置離心機(jī)、干燥機(jī)、灌裝機(jī)，與發(fā)酵區(qū)通過(guò)管道或密閉傳輸帶連接。

輔助區(qū)：包括控制室、化驗(yàn)室、機(jī)修間、倉(cāng)庫(kù)等，集中布置于廠區(qū)邊緣，減少交叉干擾。

空間利用與動(dòng)線規(guī)劃

分層設(shè)計(jì)：大型廠房采用多層布局，上層放置發(fā)酵罐，下層布置管道、泵房，利用重力簡(jiǎn)化物料流動(dòng)。

動(dòng)線分離：人流與物流通道獨(dú)立，原料、成品運(yùn)輸路線避免交叉，減少污染風(fēng)險(xiǎn)。

設(shè)備檢修：發(fā)酵罐周邊預(yù)留足夠空間(寬度≥設(shè)備直徑+1m)，配備起重設(shè)備(如行車(chē))便于維護(hù)。

通風(fēng)與潔凈控制

通風(fēng)系統(tǒng)：

發(fā)酵區(qū)采用正壓通風(fēng)，維持微正壓(5-10Pa)防止外部污染。

排氣口安裝高效過(guò)濾器(HEPA)，確保排放空氣符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

潔凈等級(jí)：根據(jù)產(chǎn)品要求劃分潔凈區(qū)(如百級(jí)、萬(wàn)級(jí))，采用環(huán)氧地坪、不銹鋼墻面，便于清潔消毒。

安全與環(huán)保

防火防爆：發(fā)酵罐區(qū)按乙類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)性設(shè)計(jì)，配備可燃?xì)怏w報(bào)警器與自動(dòng)滅火系統(tǒng)。

廢水處理：設(shè)置污水處理站，采用厭氧-好氧工藝處理高濃度有機(jī)廢水，達(dá)標(biāo)后排放。

廢氣處理：發(fā)酵尾氣通過(guò)堿液噴淋或生物濾池凈化，減少異味與揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)排放。

三、典型案例參考

青霉素發(fā)酵車(chē)間：采用30立方米臥式發(fā)酵罐，蛇管傳熱，雙端面機(jī)械密封，設(shè)計(jì)壓力0.55MPa。罐體沿車(chē)間長(zhǎng)度方向排列，間距2500mm，操作層層高6m，配備獨(dú)立控制室與無(wú)菌空氣制備系統(tǒng)。

乙醇發(fā)酵廠房：發(fā)酵區(qū)與二氧化碳回收裝置相鄰布置，縮短管道長(zhǎng)度，降低能耗。廠房頂部設(shè)置天窗，利用自然通風(fēng)輔助機(jī)械排風(fēng)，年節(jié)能20%以上。

四、設(shè)計(jì)優(yōu)化建議

模塊化設(shè)計(jì)：采用標(biāo)準(zhǔn)化罐體與管道組件，縮短建設(shè)周期，降低改造成本。

智能化控制：集成DCS系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、pH、溶氧等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過(guò)程自動(dòng)化調(diào)控。

節(jié)能措施：利用發(fā)酵余熱預(yù)熱原料，回收冷凝水用于清洗，降低能耗30%以上。