發酵設備是發酵工業的心臟，是連接原料和產物的橋梁。隨著生命科學與技術的不斷發展，發酵工業也隨之有了較大的提高。發酵罐是微生物工程中最重要的設備之一，一個優良的培養裝置應設計為具有嚴密的結構，良好的液體混合性能，高的傳質和傳熱速率，以及可靠的檢測及控制儀表，才能獲得最大的生產效率。

　　發酵罐的主要類型：

　　（1）通氣機械攪拌罐

　　通氣機械攪拌罐是許多發酵過程的首選設備，具有高傳質和傳熱能力，理想的氣液混合效果，較長的液體停留時間和較寬的操作氣速。但缺點也明顯，剪切力較大，損害許多剪切敏感型微生物能耗大，混合不均。因此，發揚通風攪拌罐的優勢，克服其缺點是當前發酵罐研究的重點之一。通風攪拌罐改進工作主要在攪拌系統，包括攪拌器和多層攪拌系統的優化，攪拌器主要是采用新型攪拌器或改進標準攪拌器，目的是減少槳葉尾流的漩渦以便節能，或者改變反應器的流態，使得剪切力可以均勻的分布，保護反應器中的微生物。多層攪拌系統很早就開始使用，但由于對其工作機理研究不夠深人，多年來一直采用簡單的經驗設計方法，沒有發揮其應有的優勢。

　　（2）氣升式發酵罐

　　氣升式發酵罐有明顯的優點，在生產SCP、絲狀真菌、廢水處理中已獲得廣泛應用。氣升式發酵罐是應用最廣泛的生物反應設備。這類反應器具有結構簡單、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等優點。有多種類型，常見的有氣升環流式、鼓泡式、空氣噴射式等，生物工業已經大量應用的氣升式發酵罐有氣升內環流發酵罐、氣液雙噴射氣升環流發酵罐、設有多層分布板的塔式氣升發酵罐。而鼓泡罐則是最原始的通氣發酵罐，當然鼓泡式反應器內沒有設置導流筒，故未控制液體的主體定向流動。

　　（3）自吸式發酵罐

　　自吸式發酵罐罐體的結構大致上與通用式發酵罐相同，主要區別在于攪拌器的形狀和結構不同。自吸式發酵罐使用的是帶中央吸氣口的攪拌器。攪拌器由從罐底向上伸人的主軸帶動，葉輪旋轉時葉片不斷排開周圍的液體使其背形成真空，于是將罐外空氣通過攪拌器中心的吸氣管而吸人罐內，吸人的空氣與發酵液充分混合后在葉輪末端排出，并立即通過導輪向罐壁分散，經擋板折流涌向液面，均勻分布。空氣吸人管通常用一端面軸封與葉輪連接，確保不漏氣。由于空氣靠發酵液高速流動形成的真空白行吸人，氣液接觸十分良好，氣泡分散較細，從而提高了氧在發酵液中的溶解速率。以下以機械攪拌發酵罐為例，介紹其主要結構部件及其主要功能。

　　發酵罐的基本條件

　　機械攪拌發酵罐也稱標準式或通用式發酵罐，它是利用機械攪拌器的作用，使空氣和發酵液充分混合，并溶解在發酵液中，以保證微生物的生長繁殖所需要的氧氣。為了使發酵罐發揮最大的生產效率，發酵罐必須滿足幾個要求：

　　①發酵罐必須能承受一定的壓力。

　　②發酵罐要有適宜的徑高比。

　　③發酵罐的攪拌通風設備能使氣液成分混合，實現傳質傳熱作用，保證微生物發酵過程中所需的溶解氧。

　　④發酵罐應具有足夠的冷卻面積。

　　⑤發酵罐內應盡量減少死角，避免藏污積垢，保證滅菌徹底，防止染菌。

　　⑥攪拌器的軸封要嚴密，減少泄露。

　　發酵罐的結構

　　機械攪拌通風發酵罐主要部件包括罐身，攪拌器，擋板，冷卻裝置，空氣分布裝置。軸封等。

　　1、罐體是根據最大使用壓力來設計。

　　(1)首先罐體要密封，能承受一定的壓力。

　　(2)形狀為圓柱狀，兩端用橢圓型或碟形封頭焊接而成，這樣發酵罐受力均勻，死角少，物料容易排出。

　　(3)材料為不銹鋼或復合不銹鋼制成。

　　(4)高度與直徑比為1.7∽4∶1。

　　(5)除此外，在罐體的上面還有一些附屬設備如排氣孔，接料孔等。罐設計總的原則是罐體上接孔越少越好，能合并就合并。

　　2、攪拌器

　　作用：將空氣打碎成小的氣泡。增加氣液接觸界面，提高氧的傳質速率，同時使發酵液充分混合，發酵液中的固型物質保持選否浮狀態。

　　結構：包括攪拌軸和攪拌葉，在攪拌軸的中央裝有圓盤，圓盤上裝有攪拌葉。

　　攪拌葉的形狀：平葉式，彎葉式和箭葉式三種，葉片一般為六個，少至三個，多至八個。

　　一般而言，在相同攪拌功率下比較粉碎氣泡的能力，平葉攪拌器大于彎葉攪拌器，彎葉攪拌器大于箭葉攪拌器，但是翻動液體的能力與以上相反。在軸上多配置幾個攪拌器對發酵有好處，但是配置的數量是根據罐內液位高度，發酵液的特性和攪拌器直徑等因素來決定。