自動(dòng)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(yīng)的高度自動(dòng)化設(shè)備，它廣泛應(yīng)用于生物制藥、食品、環(huán)保和農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。發(fā)酵過程是利用微生物在適宜的環(huán)境下進(jìn)行有氧或無氧代謝，以生產(chǎn)目標(biāo)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(yù)和管理，而隨著技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化系統(tǒng)的引入使得發(fā)酵過程的控制更加精細(xì)與高效。關(guān)鍵特點(diǎn)是通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)發(fā)酵過程中的多個(gè)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(jìn)行生長(zhǎng)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(duì)微生物的生長(zhǎng)和代謝有著重要的影響。不同的微生物對(duì)溫度有不同的要求，過高或過低的溫度都會(huì)影響其生長(zhǎng)。通過溫控系統(tǒng)（包括加熱和冷卻裝置）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(zhǎng)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(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)酵液的pH值。當(dāng)pH值偏離設(shè)定范圍時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)加入酸或堿進(jìn)行調(diào)整，保持在最適宜微生物生長(zhǎng)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(jìn)行代謝。配備溶氧傳感器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)溶解氧濃度，并自動(dòng)調(diào)節(jié)氧氣的供應(yīng)量，確保微生物能在氧氣充足的環(huán)境中生長(zhǎng)。
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(dòng)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(shí)避免過度攪拌引起泡沫過多或溫度升高。
5.自動(dòng)加料與排料系統(tǒng)：自動(dòng)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(dòng)添加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、底物或其他添加劑。同時(shí)，排料系統(tǒng)也能根據(jù)發(fā)酵進(jìn)程的需求，及時(shí)排放副產(chǎn)物或廢棄物，保持發(fā)酵罐的清潔和正常運(yùn)行。
6.氣體控制系統(tǒng)：氣體供應(yīng)對(duì)微生物的呼吸作用至關(guān)重要。配備有氣體控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)發(fā)酵過程的實(shí)際需要調(diào)節(jié)氣體流量，確保合適的氣體組成和濃度。對(duì)于一些特殊的發(fā)酵工藝，還能夠?qū)怏w的組成進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足特定的發(fā)酵需求。
自動(dòng)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(shè)計(jì)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(hù)。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(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)酵液的溫度，并根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)值進(jìn)行自動(dòng)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(jìn)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)酵液的pH值，并將數(shù)據(jù)傳送到自動(dòng)控制系統(tǒng)。當(dāng)pH值超出設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)添加酸或堿進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保pH值穩(wěn)定在微生物生長(zhǎng)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(shí)檢測(cè)發(fā)酵液中氧氣的溶解濃度。根據(jù)測(cè)得的溶氧濃度，自動(dòng)控制氣體流量或氧氣供應(yīng)，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(jī)、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(jìn)程自動(dòng)調(diào)節(jié)。
6.自動(dòng)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(dòng)化控制系統(tǒng)精確控制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的添加量。同時(shí)，排料系統(tǒng)根據(jù)發(fā)酵過程中的需要，及時(shí)排放廢物或副產(chǎn)物。
7.自動(dòng)控制系統(tǒng)：這是發(fā)酵罐的大腦，通常由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、傳感器、顯示屏、操作界面等組成。自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)接收各個(gè)傳感器的信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)酵罐內(nèi)的各項(xiàng)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(dòng)清洗系統(tǒng)。系統(tǒng)通過高溫蒸汽或化學(xué)清洗劑自動(dòng)對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行清洗，保證每一批發(fā)酵的衛(wèi)生安全。
