食品/药品/化工微生物发酵设备是一种利用微生物进行发酵反应的核心装置，广泛应用于食品酿造、药品生产（如抗生素、疫苗）及化工产品（如酶制剂、有机酸）的研发与中小规模生产。其核心价值在于提供一个可灭菌、可在线监测与控制的密闭环境，以满足纯种培养的严格要求。
一、设备组成
该系统主要由以下几部分组成：
1.玻璃发酵罐体：通常由耐高温硼硅玻璃制成，提供可视化的反应空间。
2.温控系统：包括夹套/加热毯、温度传感器与温控单元，用于精确控温。
3.通气搅拌系统：包括空气过滤器、进气管道、搅拌电机、搅拌桨及挡板，用于供氧与物料混合。
4.参数测量与控制系统：集成pH电极、溶氧（DO）电极、泡沫传感器及相应的控制器，用于在线监测与调节关键参数。
5.管路与取样系统：包括培养基进口、补料口、消泡剂添加口及无菌取样阀。
6.灭菌组件：通常通过高压灭菌锅或在线蒸汽发生器进行原位或离位灭菌。
二、工作原理
在灭菌后，罐内装入无菌培养基并接种目标微生物。通过温控系统维持最适生长温度；搅拌系统与通气系统协同工作，为微生物提供均匀的培养环境和必需的氧气，同时排出代谢废气（如CO₂）。pH与DO电极实时监测环境变化，并通过控制器自动添加酸/碱或调节搅拌转速/通气量，以维持最佳发酵条件，促进微生物高效生长与代谢产物合成。
三、设计方法
设计需遵循严格的无菌、抗腐蚀与操作便利原则。玻璃材质确保化学惰性与可视性；结构设计需避免死角，便于彻底清洁灭菌；搅拌功率与通气速率需根据发酵液特性与溶氧需求进行计算；传感器选型与布局需保证测量准确性与响应速度；控制系统应具备数据记录与报警功能。
四、操作流程
1.准备：清洗罐体，校准传感器，装配并密封。
2.灭菌：将罐体与培养基一同进行高压蒸汽灭菌，或空罐灭菌后无菌注入培养基。
3.接种：在无菌操作下接入菌种。
4.发酵运行：设定温度、pH、DO等参数，启动搅拌与通气，进行发酵过程监控与记录。
5.收获：发酵结束后，排出发酵液并进行后续处理。
6.清洗：彻底清洗设备，为下一批次做准备。
五、维护保养
日常维护至关重要，包括：每次使用后立即彻底清洗，防止污染物干结；定期检查密封圈完整性，确保无菌状态；校准pH和DO电极，保证数据准确；检查过滤器完整性，及时更换；对电机、轴承等机械部件进行润滑与保养；长期不用时，应清洁干燥后妥善存放。
