发酵罐是一种用于微生物、细胞或酶在受控条件下进行生物反应的密闭式生物反应器,广泛应用于食品、医药、生物工程、化工及环保等领域,如生产抗生素、疫苗、氨基酸、有机酸、酵母、酒精、酸奶及污水处理等。其核心功能是为生物体提供适宜的生长与代谢环境,实现高效、稳定、可放大的生物转化过程。
发酵罐主要由罐体(通常为不锈钢材质,符合GMP卫生标准)、搅拌系统(机械搅拌或气升式)、温控系统(夹套或盘管通冷却/加热介质)、通气与消泡装置(空气过滤、分布器、消泡电极或机械消泡)、pH与溶氧(DO)以及控制系统(PLC或DCS)等组成。根据操作方式可分为批次式、补料批次式和连续式;按需氧情况分为好氧发酵罐(需通入无菌空气)和厌氧发酵罐(严格密封隔绝氧气)。
现代发酵罐强调高精度过程控制与无菌保障。通过传感器实时监测并自动调节温度、pH、溶氧、压力、搅拌转速等参数,确保工艺重现性。罐内表面经镜面抛光(Ra≤0.4μm),所有接口采用快装卡箍,便于清洗(CIP)与灭菌(SIP),防止交叉污染。
发酵罐容积从实验室级的1–10 L到工业生产的数十至数百立方米不等。在生物医药领域,一次性生物反应袋也逐渐普及,但传统不锈钢发酵罐仍因其耐用性、可控性和规模化优势占据主导地位。
总之,发酵罐作为生物制造的核心装备,其设计与控制水平直接决定产物质量、收率与生产成本,是推动现代生物技术产业化的重要基础设备。