發酵罐的案例
極限電流型氧化鋯氧氣傳感器在發酵罐尾氣在線分析儀中的應用
微生物在生長代謝過程中，O2的消耗、CO2的產生可以比較容易檢測，但大多數微生物發酵后產生有臭味的氣體，這些帶臭味的氣體大多數是一些揮發性的醛類、酸類、醇類、酯類、胺類、硫醇類、酚類、噻唑、吲哚和呋喃類雜環化合物類等。一般簡單的發酵氣味由幾十種上述化合物組成，復雜的發酵氣味由幾百種上述化合物組成。濃度不同呈現的主體氣味不同，比如低濃度的吲哚呈現出香氣，高濃度的吲哚呈現出糞便的臭氣。其實微生物發酵是通過控制溫度、ph、氧氣和營養源等條件讓微生物以最佳狀態生長和合成目標產物。由于微生物代謝的復雜性，通過簡單的供給控制并不能確保微生物處于最佳狀態。
近年來通過檢測發酵尾氣CO2和O2檢測分析技術已日臻成熟。其性能穩定，可靠性高，可實現連續在線檢測獲取發酵過程重要的呼吸代謝參數CER,OUR,RQ等。這些參數反映了微生物的代謝狀況，可以得到更多細胞代謝信息，更加深入了解發酵過程，掌握發酵規律，從而優化工藝，全面控制發酵過程，提高產率。尾氣分析儀作為發酵罐標配設備已成為一種趨勢。
因是從尾氣取氣分析，對發酵無任何影響；也無需高溫滅菌，故為其應用創造了有利條件。發酵尾氣分析技術應用現代傳感器及信息技術，實時在線檢測發酵罐尾氣中CO2和O2百分比濃度，同步計算呼吸代謝參數CER、OUR及RQ，旨在獲取發酵過程細胞代謝信息，實現生物信息軟測量，藉此深入了解發酵規律，優化工藝，控制過程，提高產率，是發酵工程新的重要分析手段。發酵尾氣分析儀實時監測微生物發酵過程中氧氣的消耗速率和二氧化碳的產生速率是現代發酵工業中監控微生物代謝狀態的最有效手段，通過控制氧氣消耗率和二氧化碳產生率進行微生物發酵工藝的工業放大最為有效。為我國生物產業發展提供了先進技術設備。
展開 發酵工程工藝及關鍵技術
二、發酵的類型
根據發酵的特點和微生物對氧的需求不同，可以將發酵分成若干類型:
(1)按發酵原料分為糖類物質發酵、石油發酵、廢水發酵等類型。
(2)按發酵產物 分為氨基酸發酵、有機酸發酵、抗生素發酵、酒精發酵、維生素發
酵等。
(3)按發酵形式分為固態發酵、半固態發酵、液態發酵。
(4)按發酵工藝流程 分為分批發酵、連續發酵、流加發酵。
(5)按發酵過程中對氧的不同需求 分為厭氧發酵、通風發酵。
(6)按代謝產物初級代謝產物發(酒精發酵、氨基酸發酵、有機酸發酵等次級代謝產物發酵(抗生素發酵、色素發酵等)。
三、發酵工藝過程
對于任何發酵類型(除一些轉化過程外)，一個確定的發酵過程由6個部分組成
①菌種以及確定的種子培養基和發酵培養基;
②培養基、發酵罐和輔助設備的滅菌;
③大規模的、有活性的、純種的種子培養物的生產;
④發酵罐中微生物最優的生長條件下產物的大規模生產;
⑤產物的提取、純化;
⑥發酵廢液的處理。
它們的相互關系如圖1-1所示。因此，有必要不斷進行研究以逐步提高整個發酵過程的效率。在建立發酵過程之前，首先要分離出菌株，通過改造使其合成目標產物，使所產生的產物符合工業要求，并且其產量應具有經濟價值。然后測定微生物在培養上的需求，并設計相應的設備。同時必須確定產品的分離提取方法。此外，整個研究計劃也應包括在發酵過程中不斷地優化微生物菌種、培養基和提取方法。
四、發酵工程關鍵技術
1.菌種選育技術
菌種選育是按照生產的要求，以微生物遺傳變異理論為依據，采用人工方法使菌種發生變異，再用各種篩選方法篩選出符合要求的目的菌種。菌種選育的目的是改善菌種的基本特性，以提高產量、改進質量、降低成本、改革工藝、方便管理及綜合利用。
展開 氣體質量流量控制器MFC4000系列在生物發酵行業中的應用
在生物發酵行業中，氣體質量流量控制器（Mass Flow Controller，MFC）作為關鍵設備，發揮著不可替代的作用。這一高精度的流量測量與控制裝置，確保了生物反應器內氣體環境的精確調控，為微生物的生長和代謝提供了穩定、可靠的條件，從而顯著提升了生物發酵過程的效率和產品質量。工采網將探討生物發酵行業的需求與挑戰、MFC的應用優勢、具體應用場景，并重點介紹美國Siargo公司的MFC4000系列氣體質量流量控制器。
一、生物發酵行業的需求與挑戰
生物發酵是一種利用微生物在特定條件下，通過代謝作用將原料轉化為所需產物的過程。為了保證微生物的正常生長和高效代謝，必須嚴格控制發酵罐內的氣體環境，包括氧氣、氮氣、二氧化碳等氣體的精確供應和排放。傳統的氣體流量計因精度和穩定性不足，已難以滿足現代生物發酵行業的需求。隨著發酵工藝的不斷進步，對氣體流量控制的精度和穩定性要求越來越高，因此，高端氣體質量流量控制器應運而生，成為生物發酵行業不可或缺的設備之一。
二、氣體質量流量控制器MFC4000系列的應用優勢
?高精度與重復性?：MFC能夠精確測量和控制氣體的質量流量，不受溫度、壓力變化的影響，確保了發酵過程中氣體供應的準確性和穩定性。這對于微生物的生長和代謝至關重要，直接影響到產品的質量和產量。MFC4000系列采用了先進的時域傳感技術，其量程比高達100:1，使得控制更加精確和可靠。
?易于維護與操作?：現代MFC多采用智能化設計，具備遠程監控和控制功能，可大幅降低人工操作難度和維護成本。MFC4000系列氣體質量流量控制器采用智能電子技術，提供了簡潔的操作界面和友好的用戶體驗，使得操作人員能夠輕松上手，快速掌握使用技巧。
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展開 發酵技術：發酵尾氣處理方法
隨著以基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程為代表的現代生物技術迅猛發展，生物發酵制品已成為2l世紀投資最活躍、發展最快的產業之一。因生物發酵藥品具有療效高，毒性低，副作用少等特點，而被廣泛應用于I臨床，甚至將會逐步取代一些化學合成藥物，為人類健康作出越來越大的作用。同時因生物醫藥發酵空氣用量大，大量未處理尾氣排人大氣，使部分發酵代謝產物隨尾氣帶出，甚至有特殊難聞氣味產生，即其藥品成分或中間體濃度在空氣中不斷升高，反過來對人體及環境產生危害。因此，必須對其發酵尾氣進行治理。
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一、發酵尾氣治理技術調查
發酵排氣成分復雜，國內外的處理方法不多，而且沒有一個徹底、經濟的合理方案。國外一般在發酵罐尾氣氣液分離裝置后再安裝膜過濾器，膜過濾器分離效率高，但受發酵排氣滅菌蒸汽等影響，膜過濾使用壽命短，維護費用高；而且對尾氣而言，壓降阻力大，這將帶來一系列問題，首先空壓機出口壓力增高，電耗大大增加，而發酵罐壓增高，將對罐內生產菌代謝過程帶來不可預計的影響。國內一般企業還沒有充分認識到排氣中的損失和危害，尾氣一般直接排空，生產方式比較粗放。有措施的也只是采用一般的低效率旋風分離器和噴淋吸收塔。噴淋吸收裝置在一般化工生產中經常采用，而在醫藥發酵排氣中應用，有效率低、易產生吸收劑二次液沫夾帶損失和運行費用高等弊端。
目前國內較為領先的制藥發酵尾氣治理方法采用了高效旋擊分離技術。國內已有大型生物制藥公司使用這一治理技術，并取得了較好效果。
展開 
質量流量計適用于哪些工藝管道？
在生物制藥與生命科學領域，質量流量計應用于發酵罐供氧、細胞培養氣流控制、配液系統等場景，無菌設計、符合FDA和GMP標準的衛生型結構（如Tri-Clamp接口），使適用于潔凈管道系統，保障藥品生產安全。
此外在食品飲料行業，質量流量計用于配料混合、CIP清洗液計量、碳酸化過程控制等，確保產品口感一致與生產合規，而在能源與環保領域，如沼氣發電、煙氣排放監測、氫能輸送等系統中，質量流量計對氣體能量計量和排放控制發揮著重要作用。
布瑯軻鍶特質量流量計憑借**直讀質量流量、不受溫度壓力變化影響、寬量程比、低壓力損失、數字化通訊（如Modbus、Profibus、DeviceNet）**等優勢，能夠靈活集成到各種口徑（DN2至DN25常見）和材質的工藝管道中，真正實現“一表多用、精準可靠”。
無論您的工藝管道涉及氣體、液體，還是高純、腐蝕、高溫或低壓環境，布瑯軻鍶特都能提供定制化解決方案，選擇布瑯軻鍶特，就是選擇精準、可靠與創新的流量測量未來。
展開 氣體質量流量控制器是否支持通信接口？
面向以后的IIoT就緒設計
Bronkhorst MFC可通過OPC UA或MQTT協議接入云平臺，成為工業4.0架構中的智能終端，無論是半導體潔凈室、生物制藥發酵罐，還是氫能測試臺架，都能實現“一屏管全廠”的數字化管理。
選擇布瑯軻鍶特，就是選擇高精度測量與智能化控制的完美融合，我們的氣體質量流量控制器不僅“測得準”，更能“連得上、控得住、看得清”，助您在智能制造浪潮中贏得先機。
氣體質量流量計是否受到外部振動的影響？
氣體質量流量計：https://www.bronkhorst-china.com/
振動：隱形的測量干擾源
在很多工業場景中，如半導體制造、化工反應堆、生物制藥發酵罐或靠近大型壓縮機、泵組的安裝環境，設備不可避免地會遭受外部機械振動，對于傳統的熱式或科里奧利質量流量計而言，振動確實是一個不容忽視的干擾因素。
對于熱式質量流量計，原理依賴于加熱元件與氣體之間的熱交換，劇烈的機械振動可能導致傳感器內部微細結構的應力變化，甚至引起加熱元件與溫度傳感器之間的相對位移，從而產生噪聲信號，導致讀數波動或零點漂移。
對于科里奧利質量流量計，工作原理基于流體流經振動管時產生的科里奧利力，外部振動如果頻率接近流量計自身的固有頻率，極易引發共振，嚴重干擾測量管的正常振動模式，導致密度和質量流量的測量出現巨大誤差，甚至在極端情況下損壞儀表。
Bronkhorst的抗振之道：從設計到算法的全面防護
面對振動的難題，布瑯軻鍶特（Bronkhorst）并未止步于傳統的機械加固，而是從核心傳感技術、機械結構設計以及智能信號處理算法三個維度，構建了全方位的抗振防線。
在核心傳感技術上，Bronkhorst的很多熱式質量流量計采用了獨特的旁通傳感器設計（Bypass Sensor），這種設計將敏感的毛細管傳感器與主流量管道通過層流元件巧妙隔離，當外部振動傳遞到儀表主體時，層流元件起到了天然的阻尼作用，大幅衰減了傳遞至敏感傳感器的振動能量，確保了核心測量單元的穩定性。
展開 熱管熱風爐取代列管箱熱風爐的剖析
友情鏈接:鍋爐軟化水 面粉機 秸稈壓塊機 水泥倉 聚丙烯酰胺 膨潤土防水毯 電纜保護管 遮陽網 冷卻器 齒輥破碎機 建筑模板 上海德邦物流公司 不銹鋼管件 全站儀 發酵罐 繡花機配件 燙金機
全面分析 | 焦爐、高爐、轉爐煤氣利用途徑
焦爐煤氣配加轉爐煤氣生產甲醇工藝
轉爐煤氣制乙醇技術是將轉爐煤氣處灰塵和氧氣后，可以直接在發酵罐中利用微生物發酵生產乙醇，不受轉爐煤氣中CO濃度變化及N2、CO2成分影響。
結語
焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣不僅可用作工業燃料氣，還可用作制取清潔燃料，化工合成等的。煤氣的充分回收、合理利用， 有利于鋼鐵廠降低單位產品能耗和污染排放，還可以擴展資源化利用途徑，與非鋼鐵冶金行業形成工業生態鏈，提高煤氣的附加值，使煤氣利用向多聯產方向發展。
【11月20日項目接單】
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【單號4986】
預算范圍：1500
使用軟件：FLUENT
需求描述：5L發酵罐氣液攪拌模擬。液體屬于非牛頓流體，我這邊提供液體冪律模型所需參數，最終需要得到模擬的氣含率以及功率（用扭矩來計算），并要與我的實驗值進行比較驗證，我這邊提供網格。詳細問題可直接聯系我。
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【單號4988】
預算范圍：10000
使用軟件：Abaqus
需求描述：現需求商業機機器人方面的技術，包括 ①機體旋轉、行走、避障、自動充電(樁) ②人機交互功能，語音對話等
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【單號5000】
預算范圍：500-1000
使用軟件：Abaqus等
需求描述：輪胎的剛強度疲勞分析、熱力耦合分析
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【單號5001】
預算范圍：1000（可協商）
使用軟件：Fluent軟件和Edem軟件耦合
需求描述：設計了一款氣爆松土施肥機，該機由施肥槍打入裝置、空氣爆破裝置、轉輪式肥料計量器等關鍵部件組成，利用高壓氣體沖擊爆破松土施肥原理。作業時，施肥槍在打入裝置的強力氣錘和油缸的聯合作用下，壓入土至果樹根部附近的深層土壤；通過轉輪式計量器將一定量肥料經施肥槍注入土壤；依靠空氣爆破裝置噴射出高壓壓縮氣體強大的爆破沖擊力將板結土壤破碎疏松，并將施用的肥料擴散分布于根系區域。 想利用Fluent軟件和Edem軟件耦合仿真：不同土壤硬度和氣爆壓力下，土壤松土及肥料擴散過程，揭示土壤受壓變形及肥料擴散分布規律。
展開 干貨：反應釜的結構詳解
夾套間隙通常50～100，具體根據容器直徑選擇
裝量系數=介質容積/容器容積
攪拌罐：液—固，液—液1～1.3，氣—液1～2
聚合釜：2.08～3.85
發酵罐：1.7～2.5
2）特殊結構設計
檢查孔接管長度盡量短
高粘介質出口一定是凸緣，行程越短，越不宜堵塞。
視鏡位于封頭上一般位于法線方向上，盡量使用凸緣。
3）人孔或設備法蘭的設置
反應釜人孔設置：安裝槳葉、攪拌軸聯軸器
設備法蘭：槳葉的安裝
沒有設置設備法蘭的攪拌：漿葉可拆結構（槳葉葉比較小），可以從人孔進出。
4）擋板的設置
中、低粘度，變粘度的介質需要設置擋板
擋板寬度1/10～1/12 D
擋板高度位于充裝介質高度
中粘度介質設置角鋼封閉擋板，高溫時設置排氣孔
5）導流筒
嚴格地控制流動方向，既消除了短路現象又有助于消除死區；抑制了圓周運動的擴展，對增加湍動程度，提高混合效果也有好處
導流筒將容器截面分成面積相等的兩部分
導流筒直徑=0.7D
推導過程：πR2-πr2=πr2→r=R/1.414=0.7R
攪拌器的作用和分類
1） 混合：體系中的不同物質混合均勻。
2）攪動：物料強烈流動，提高傳熱、傳質速率。
3）懸浮：細小顆粒在液體中均勻懸浮，防止沉降、加速溶解等。
4
）
分散：
氣體或液體充分分散成細小氣泡或液滴，促進傳質和反應，控制粒度。
反應釜攪拌類型根據不同的攪拌方式和攪拌結構可以分為多種類型。
展開 
H2傳感器CGM6812用于新能源氫燃料電池汽車，H2泄漏檢測
六、釀造工業副產
用玉米發酵丙酮、丁醇時，發酵罐的廢氣中有1/3以上的氫氣，經多次提純后可生產普氫（97%以上），把普氫通過用液氮冷卻到—100℃以下的硅膠列管中則進一步除去雜質（如少量N2）可制取純氫（99.99%以上），像北京釀酒廠就生產這種副產氫，用來燒制石英制品和供外單位用。
氫氣資源非常好，清潔、可再生，但它容易泄露，且爆炸范圍非常寬，是目前波浪范圍最寬的一種氣體，只要和空氣混合，達到 4％～75％的比例，就會發生爆炸，屬于一級爆炸氣體。所以，從制氫站、儲氫站、運輸車、加氫站，到氫燃料電池汽車都需要對氫氣進行檢測，盡早發現泄露，立馬關掉閥門并發出警報，降低安全隱患。
此外，對于氫燃料電池汽車而言，氫氣傳感器不僅能用于監測氣罐和電堆端氫氣的泄露，還能用于檢測排放尾氣中的氫氣濃度。燃料電池汽車也就能根據這些監測的信息來實時分析電堆的性能和反應程度，從而及時調整相關輸入指標或數據配置來實現車輛的安全、高效運行。氫燃料電池汽車上安裝氫氣傳感器，可以用我們工采網代理的CGM6812－B00氫氣傳感器模塊：
氫氣傳感器模塊CGM6812是一種搭載了費加羅催化燃燒式可燃氣體傳感器TGS6812的新模塊，具有耐久性好、穩定性高的特點。此模塊可提供與氫氣濃度成比例的模擬電壓輸出， CGM6812氫氣傳感器模塊還采用了防潮涂層，可以在需要防水與絕緣的環境中放心使用，同時，模塊還能夠檢測到傳感器斷線的故障。模塊操作溫度范圍廣，為－10°C～＋60°C。由于TGS6812氣體傳感器可以檢測甲烷、 LP氣體與氫氣，因此此模塊適用于固定式燃料電池的可燃氣體——氫氣的泄漏檢測。
展開 STAR-CCM+在工業攪拌行業的應用
固液懸浮模擬</p><p> · 對于需要讓固體顆粒均勻懸浮在液體中的過程（如結晶、生物發酵、礦物加工），可以模擬不同轉速下底部的顆粒懸浮情況（確定“離底懸浮”或“均勻懸浮”的臨界轉速），避免顆粒沉積導致的產品質量問題和設備損壞。</p><p><img src="https://public.fangzhenxiu.com/ueditor/20250907164722-02.png?imageView2/0" alt="02.png"></p><p>5. 氣液分散模擬</p><p> · 在通氣攪拌釜（如發酵罐、廢水處理曝氣池）中，模擬氣體分布、氣泡大小、持氣量以及傳質性能（kLa值），優化 Sparger（氣體分布器）設計和操作條件，以提高氧氣或其它氣體的傳遞效率。</p><p><img src="https://public.fangzhenxiu.com/ueditor/20250907164754-04.png?imageView2/0" alt="04.png"></p><p>6. 液液分散與萃取</p><p> · 模擬不互溶液體的分散過程，預測液滴的尺寸分布和相分離情況，用于萃取工藝的優化。</p><p><img src="https://public.fangzhenxiu.com/ueditor/20250907165028-Scene_1_image_00700.jpg?imageView2/0" alt="Scene_1_image_00700.jpg"></p><p>7. 傳熱性能分析</p><p> · 模擬帶有夾套或內冷線圈的攪拌釜的傳熱過程，評估換熱效率，尋找強化傳熱的方法（如增加導流板、優化葉輪形式）。</p><p>8.
展開 Ansys攪拌混合設備解決方案
‐ 確保產品質量（準確預測混合時間；管理產品在剪切下暴露的時間，例如防止微生物細胞損傷）
‐ 氧氣傳質和化學反應需要適當的混合程度（高效的氣體分布器可提高氣含率，從而改善傳質；混合速率控制反應的快慢【速率、選擇性和生產】）
‐ 渦旋，氣體在液相中的停留，氣相的短路
顯著的仿真復雜性
‐ 前面描述單相攪拌器遇到的問題相同
‐ 模擬氣泡，考慮不同的尺寸分布（氣泡的尺寸通過群平衡計算）
‐ 準確預測傳質速率需要準確計算氣液接觸面積
‐ 自由表面形狀
‐ 氣體滯留
氣液流動：發酵罐建模
驗證
傳質（溶解氧）
優化
液/固體系（固體溶解）
挑戰
– 固體懸浮液是固體催化反應、晶體生長和溶解系統的關鍵問題
– 需要均勻的固體懸浮液
– 存在固體顆粒時功率的預測
– 均勻的固體懸浮液和流場，能夠確保最大化的傳質/反應速率（增加產量）
Ansys CFD工具的優勢
‐ 流場的詳細信息
‐ Ansys Fluent Eularian-Eularian (Granular) 模型被驗證過能夠模擬固體在流體中的運動
‐ 能夠與與群平衡模型結合考慮直徑的分布
‐ 剪切速率特性：許多晶體可能因暴露于高剪切區域而受損
‐ 預測懸浮速度
‐ 預測固體濃度分布(會影響反應/溶解速率)
‐ 傳質預測（溶出）
云圖高度
Ansys解決方案
嚙齒攪拌混合器
挑戰
‐ 量化物料混合:添加劑顆粒/液滴隨時間的擴散
‐ 量化物料混合:顆粒/液滴“破碎”成更小的尺寸
‐ 混合器幾何形狀和操作條件的影響（e.g. rpm）
展開 NaOH預處理對玉米秸稈干發酵影響的研究
表1 實驗材料成分表
原料 纖維素 半纖維素 木質素 碳含量 氮含量 C/N TS
玉米秸稈 39.70 26.18 17.50 55.19 0.47 117:4 84.71
1.2 實驗裝置
發酵罐為置于恒溫水浴鍋中容量為1000mL的三角瓶，瓶口裝有橡膠塞，橡膠塞上的玻璃管和導氣管連接。用排水集氣法收集沼氣（水為飽和食鹽水），集氣瓶容量1000ml，用橡膠管和發酵裝置相連。發酵溫度使用恒溫水浴鍋控制在(35±1)℃。
1.3 方法
每個發酵瓶中添加粒度為1cm的玉米秸稈130g，并分別添加質量分數為0、2％、4％、6％和8％NaOH溶液260g，攪拌直至玉米秸處于濕潤狀態。試驗預處理時間為10d。預處理結束后，向每個發酵瓶中加入蒸餾水1000g，并用濃度為20％的乙酸調節混合物PH值至7.0-7.5，加入接種物400g，添加蒸餾水補充發酵液總量至2000g。試驗每個處理設置3個重復，0NaOH添加組為對照組。
沼氣總產量采用用排水集氣法測定，成份使用沼氣分析儀 (ZS-2型)在產氣后第12-16天連續測定，求平均值。
2 結果與分析
2.1 不同濃度NaOH處理對玉米秸纖維素、半纖維素、木質素的影響
不同濃度NaOH處理的玉米秸稈發酵前后粗纖維成分含量變化情況見表2。從表2可以看出，不同濃度NaOH處理的玉米秸稈發酵前后粗纖維成分含量的變化隨纖維類型不同略有差異。其中，半纖維素和木質素經NaOH處理發酵后，變化較為顯著，而纖維素變化較小。這可能與NaOH有較強的脫木素和半纖維素作用有關。4%、6%、8%NaOH處理的玉米秸稈發酵后纖維素、半纖維素和木質素差別不顯著，說明4-6%NaOH處理可以作為玉米秸稈干發酵前的堿處理適宜濃度。
展開 