스테인리스강 발효 탱크의 원리는 주로 기계교반, 통풍산소공급, 환경통제 등 3대 핵심을 중심으로 전개되며 물리와 화학수단의 협동작용을 통해 미생물에 적합한 생장과 대사환경을 제공함으로써 목표산물의 고효률합성을 실현한다.다음은 구체적인 원리와 분점에 대한 서술이다.

1. 기계교반과 기액혼합원리

믹서 노 작용:

발효 탱크 안에는 상입식 기계 교반 시스템이 장착되어 있으며, 교반 프로펠러의 회전을 통해 공기를 미세한 기포로 분산시켜 발효액에 균일하게 분포시킨다.믹서 프로펠러의 설계 (예: 평직 휠, 비스듬한 휠) 는 서로 다른 유장 특성을 생성할 수 있다. 예를 들어 평직 휠은 고점도 체계에 적용되고 비스듬한 휠은 축방향 혼합 효과를 강화할 수 있다.

기포 분쇄 및 산소 전달:

믹서 프로펠러의 회전은 원심력을 발생시켜 기포가 엽륜 주위에 강렬한 혼합류를 형성하게 한다.기포는 더 작은 크기로 분쇄되어 기액 접촉 면적을 현저하게 증가시켜 산소의 용해 속도와 전질 효율을 높인다.예를 들어, 맥주를 발효하는 동안 효모는 호흡 작용을 위해 산소를 충분히 필요로 하며, 믹서 프로펠러는 기포를 분쇄하여 용산소 수준이 수요를 충족시키도록 확보한다.

순환 흐름 형성:

에어 리프트 발효 탱크는 공기 노즐을 통해 고속 기포를 분출하여 통기 측과 불통 기 측의 액체 밀도 차를 이용하여 환류를 형성한다.이런 내순환방식은 기계적으로 교반할 필요가 없이 액체와 기체의 충분한 혼합을 실현할수 있으며 절단력에 민감한 미생물배양에 적용된다.

2. 통풍 산소 공급과 무균 제어 원리

무균 공기 공급:

호기 발효 (예: 항생제 생산) 는 대량의 무균 공기를 연속적으로 통입해야 한다.공기는 심층통기시스템을 거쳐 발효탱크에 들어가 유리회전자유량계를 통해 류량을 표시하고 압력계에서 압력을 감시한다.시스템은 스테인리스 스틸 케이스의 고효율 제균 필터(여과 정밀도 0.01μm)를 장착해 공기 무균을 확보하고 잡균 오염을 방지한다.

산소 전달 효율 최적화:

통풍량과 교반 속도의 협동 제어가 관건이다.예를 들어, 통기량(최대 1.5VVM)과 교반 회전 속도(50-600rpm)를 조절하여 산소 전달 계수(KLa)를 최적화하여 용산소 수준(DO)을 목표 범위(예: 0-100% 또는 0-200%)로 유지할 수 있습니다.일부 발효 탱크는 또한 품질 유량 컨트롤러를 장착하여 공기 유량의 자동 조절을 실현한다.

압력 제어 및 보안:

탱크 안의 압력은 통입 기체와 발효 발생 기체가 공동으로 형성된다.배기 밸브의 개도를 조절하여 탱크의 압력을 제어하고, 상단 배기구는 지침식 압력계를 배치하여 압력값을 표시한다.수입 압력 변송기와 자동 조절 밸브를 선택하여 탱크 압력의 정확한 제어 (예: 0.05MPa) 를 실현하여 발효 과정의 안전성을 확보할 수 있다.

3. 환경 통제와 미생물 대사 조절 원리

온도 제어:

발효 탱크는 콘돔이나 튜브 환열 장치를 갖추고 냉수나 온수를 통해 발효액의 온도를 조절한다.온도 센서는 실시간으로 온도를 모니터링하고 신호를 제어 시스템에 피드백합니다.유산균이 발효되는 40-45 ℃ 와 같은 설정값에서 온도가 벗어나면 시스템은 자동으로 환열 매체 유량을 조절하여 온도를 설정 범위 내에서 유지한다.

pH 값 조정:

미생물의 대사 활동은 발효액의 pH 수치 변화를 초래할 수 있다.발효 탱크는 pH 센서와 산성 알칼리 첨가 장치를 갖추고 실시간으로 pH 값을 모니터링하고 조절한다.예를 들어, 항생제가 발효되는 단계마다 pH 값이 달라야 하는데, pH가 설정 범위를 벗어날 때 제어 시스템은 자동으로 산성 알칼리 펌프를 가동하여 적당량의 산이나 알칼리를 첨가하여 pH를 설정 값으로 회복시킨다.

용산소(DO) 제어:

용산소 수준은 미생물 대사에 직접적인 영향을 준다.발효 탱크는 DO 전극을 통해 온라인으로 용산소 값을 측정하고 회전 속도, 통기량과 연동하여 제어한다.예를 들어, DO 값이 설정된 임계값보다 낮을 때 시스템은 자동으로 교반 속도나 통기량을 높여 용산소 공급을 확보한다.

패치 제어:

발효 과정 중에는 미생물의 생장을 유지하기 위해 영양 물질을 보충해야 한다.발효 탱크는 다중 연동 펌프를 장착하여 시간 비례 흐름 보충재를 실현한다.보충재료량은 루적하여 표시하고 기록하여 영양물질의 정확한 공급을 확보할수 있다.

넷째,스테인리스강 발효 탱크전형적인 응용 장면 원리

좋은 산소 발효:

례를 들면 항생제, 아미노산생산은 기계교반과 통풍을 통해 산소를 공급하여 미생물의 산소에 대한 수요를 만족시켜야 한다.가스승식발효탱크는 기포환류를 리용하여 고효률산소전달을 실현하여 대규모생산에 적용된다.

염산소 발효:

례를 들면 알콜, 용제생산은 발효탱크의 구조가 상대적으로 간단하여 복잡한 통풍시스템이 필요하지 않다.밀봉 설계를 통해 산소 유입을 방지하고 염산소 환경을 확보한다.

고온 호산소 발효:

례를 들면 가축가금분뇨처리는 고온생물균기술을 리용하여 기계교반과 통풍을 통해 산소를 공급하여 유기물의 분해를 촉진한다.발효 탱크는 탈취 설비를 갖추고 폐기가 표준에 도달하여 배출되도록 처리한다.