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1.2 国内外发酵设备的进展
1.3 发酵罐的设计结构发展
1.3.1 发酵罐的搅拌形式
目前发酵罐都需通入无菌压缩工期并配备搅拌系统。为了使这些菌类在培养过程中获得足够的氧气，近几十年来不断地对同期和搅拌装置进行改进，我国的第一个发酵罐采用的是伍式（Waldhof type）搅拌[4]，其结构是底层设离心叶轮，其上配备大型导流筒（亦称为拉力筒），可使液流由底部叶轮甩向周边并向上流动到页面后转向，由中间的导流筒引向下流，至1950年代中期华北制药厂投产时则全部采用三层箭叶式搅拌，在其后的不少发酵罐中也采用三层箭叶。
不同搅拌形式的气通效果特点不同，列举以下几种不同的搅拌系统的工况做对比：751平叶，751弯叶，751箭叶，十二翼圆盘式和伍式搅拌。对比的结果是在较高的单位容积功率Pv及通气线速度V，条件下751弯叶型效果交加，在Pv即V较低的条件下751平叶型交加，伍式搅拌则在需氧要求较低的情况下功率消耗略低。751箭叶型换为751弯叶型搅拌，两者功率常数基本相等，对电机功率要求不变，而供养系数K则751弯叶为优。
弯曲叶片可使其背面的漩涡减小,抑制叶片后方气穴的形成。这种结构使该搅拌器具有如下优点:载气能力提高；改善了分散和传质能力；由于通气而造成的搅拌功率下降的程度减小。根据这些研究成果，各混合设备公司推出了采用弯曲叶片的搅拌器，其中有Chemineer公司的CD-6，Lightnin公司的R130 搅拌器，Philadelphia公司的Smith turbine （6DS90）。[5]此类搅拌器的叶片采用的是半管的结构。在湍流条件下，其功率准数一般在2. 8～3. 2 之间。
图1.1常用的涡轮式搅拌器
1.3.2 单管及环形管空气分布器
气体分布器是将大股的圆柱空气流分成许多细股的空气流，在下层搅拌器正下方喷出，被下层圆弧涡轮浆搅拌粉碎成更小气泡和培养基充分混合而设计的。是否采用气体分布器应依据发酵过程中耗氧量大小而定，当发酵过程耗氧较低，甚至紧靠气泡翻动就能文持一定溶氧时，可通过空气分布器来减小进入培养液中气泡的直径，这样在一定程度上提高了溶氧量，达到节能和满足供氧需求的目的。而发酵过程中耗氧较大时，气液接触表面的增加更需要通过强制剪切破碎来实现。空气气泡的粉碎主要依靠搅拌器的剪切破碎作用，因此，多孔分布器对氧的传递效果并没有明显提高。相反还造成不必要的阻力损失，而且物料易堵塞小孔，引起灭菌不完全而增加染菌机会。故部分厂家不采用气体分布器，而采用管口朝下的单孔管，以免固体物料在管口堆积。
国内部分厂家采用环形多孔分布器，其环形圆管中心线圆直径ds=（0.67~0.8）d，环管直径和进罐空气管直径相同。[6]分布器置于罐底底层搅拌器正下方，其环管中心线距罐底距离为D/8。环管上半圆中心线上均布许多小孔，开孔总面积为进气管圆截面积的1.0~1.2 倍。开孔直径随单台罐体积的增大相应增大，一般由Φ10 mm 增大到Φ60 mm 为宜。
图1.2单管及环形管空气分布器结构示意图
1.3.3 变速装置—齿轮减速机
随着机械工业的发展，数控机床的出现，国内齿轮减速机产品的质量不断提高，解决了齿轮减速机输出轴密封漏油问题。国产中小功率齿轮减速机价格较便宜，已经普遍使用在中小发酵罐上。外资企业在国内生产的大功率齿轮减速机可使用在大型发酵罐上。[7]齿轮传动装置是各种机械传动装置中最结实耐用的，它能以高效率传递高功率，并且使用寿命长，但造价比皮带减速装置高。
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