臥式發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)與發(fā)酵廠房設(shè)計要點解析

一、臥式發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)特點

臥式發(fā)酵罐通過水平布局優(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)計需兼顧發(fā)酵效率與操作便捷性。

罐體設(shè)計

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

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式槳葉，確保物料混合均勻，避免死角。

驅(qū)動方式：頂部或側(cè)部安裝電機，通過減速機控制轉(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：部分罐體采用雙層夾套結(jié)構(gòu)，簡化清洗流程，但傳熱效率略低于蛇管。

密封與安全

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

壓力釋放：配備安全閥與爆破片，超壓時自動泄壓，確保操作安全。

二、發(fā)酵廠房設(shè)計要點

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、蒸煮設(shè)備，與發(fā)酵區(qū)保持短距離運輸，減少污染風(fēng)險。

發(fā)酵區(qū)：

發(fā)酵罐沿車間長度方向一字排列，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。

無菌空氣制備區(qū)：獨立設(shè)置空氣壓縮機、過濾器，遠離污染源(如煤堆、廢品倉)。

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

輔助區(qū)：包括控制室、化驗室、機修間、倉庫等，集中布置于廠區(qū)邊緣，減少交叉干擾。

空間利用與動線規(guī)劃

分層設(shè)計：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，利用重力簡化物料流動。

動線分離：人流與物流通道獨立，原料、成品運輸路線避免交叉，減少污染風(fēng)險。

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)便于維護。

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。

排氣口安裝高效過濾器(HEPA)，確保排放空氣符合環(huán)保標準。

潔凈等級：根據(jù)產(chǎn)品要求劃分潔凈區(qū)(如百級、萬級)，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)按乙類火災(zāi)危險性設(shè)計，配備可燃氣體報警器與自動滅火系統(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廢水，達標后排放。

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

三、典型案例參考

青霉素發(fā)酵車間：采用30立方米臥式發(fā)酵罐，蛇管傳熱，雙端面機械密封，設(shè)計壓力0.55MPa。罐體沿車間長度方向排列，間距2500mm，操作層層高6m，配備獨立控制室與無菌空氣制備系統(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，縮短管道長度，降低能耗。廠房頂部設(shè)置天窗，利用自然通風(fēng)輔助機械排風(fēng)，年節(jié)能20%以上。

四、設(shè)計優(yōu)化建議

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

智能化控制：集成DCS系統(tǒng)，實時監(jiān)測溫度、pH、溶氧等參數(shù)，實現(xiàn)發(fā)酵過程自動化調(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。