发酵罐搅拌的主要作用是混合和传质,即使通入的空气分散成气泡并与发酵液充分混合,使气泡破碎以增大气-液界面,获得所需的溶氧速率,并使细胞悬浮分散于发酵体系中,以维持适当的气-液-固(细胞)三相的混合与质量传递,同时强化传热过程。因此,发酵罐搅拌器在设计时搅应使发酵液有足够的径向流动和适度的轴向运动。
发酵罐搅拌器大多采用涡轮式,涡轮式搅拌器有平叶式、弯叶式、箭叶式三种。涡轮式搅拌器轴向混合差,搅拌强度随着与搅拌轴距离的增大而减弱。当培养液较黏稠时,混合效果就下降。为了强化轴向混合,可采用涡轮式和推进式叶轮共用的搅拌系统。本设计根据设计要求采用涡轮式搅拌器。
挡板的作用是防止液面中央形成漩涡流动,增强湍动和溶氧传质。挡板的高度自罐底起至设计的液面高度止。
当采用列管式冷却时,可用列管冷却代替挡板,无需安装挡板;此设计就不需安装挡板。
发酵罐搅拌轴较长时,常分为二至三段,用联轴器连接。
第一只联轴节的安装位置,对于小型发酵罐可设置在罐顶外机械密封上部;但大型发酵罐将其放置在罐内机械密封下方,上轴一般采用不锈钢材料。本设计将其放置在罐内机械密封下方,材质用不锈钢16MnR;而轴选用45碳素钢为材料。
发酵罐的搅拌轴为超细长轴,常设置底轴承和中间轴承来防止轴的摆动。小型发酵罐用拉杆调节式,大型发酵罐用桁架固定式。本设计采用推力滑动轴系。