生物发酵过程中，微生物生长代谢会释放大量热量，罐温会持续升高。温度高了菌种活性下降，发酵速率和产物产量都受影响；温度低了菌种生长慢，发酵周期拉长。所以发酵罐的温度控制，是发酵工艺里很关键的一环，冷水机就是用来给发酵罐降温控温的核心设备。

今天，美森制冷就来和大家详细介绍一下，发酵罐用冷水机，生物发酵控温该怎么配。

发酵罐为什么需要冷却

发酵罐里的微生物在生长繁殖、代谢产物的过程中，会不断释放热量，尤其是发酵中后期，菌体浓度高、代谢旺盛，放热量很大。如果不及时把热量带走，罐温会越升越高，超过菌种的适宜温度范围，就会出现这些问题：

• 菌种活性下降，发酵速率变慢

• 产物产量降低，甚至产生副产物

• 杂菌容易滋生，发酵失败

• 不同批次温度不一致，产品质量不稳定

所以发酵罐一般都带有夹套或者内盘管，通冷却水把热量带走，维持罐温稳定。

发酵控温的几个特点

发酵罐的冷却跟普通工业冷却不太一样，有它自己的特点：

1. 温控精度要求高不同菌种对温度的敏感度不同，一般发酵温度控制在 ±0.5℃ 到 ±1℃。温度波动大了，菌种活性受影响，发酵结果就不稳定。所以发酵用冷水机的温控精度要比普通机型高。

2. 大流量、小温差发酵罐的夹套或者盘管换热面积大，一般采用大流量、小温差的冷却方式，进出水温差一般 2℃ 到 5℃。温差小，温度控制更平稳，不会因为水温波动造成罐温大起大落。

3. 可能需要加热功能发酵初期，罐温低，菌种还没开始大量繁殖，有时候需要加热升温到适宜温度。发酵中后期才需要冷却。这种情况可以选冷热一体机，既能加热又能制冷，一台机器搞定升温和降温。

4. 多罐共用要考虑同时使用率一个车间有好几个发酵罐，不一定每个罐都同时在发酵高峰期。配冷水机的时候，要考虑同时使用率，不用把所有罐的最大放热量简单相加，不然配太大浪费钱。但也不能配太小，遇到多个罐同时在高峰期就不够用。

5. 水质要求发酵罐夹套和盘管的通道一般不宽，水质差容易结垢，结垢后换热效率下降，罐温降不下来。建议用软化水，定期清洗，防止结垢。

制冷量怎么算

发酵罐的制冷量，最准确的是按发酵罐厂家给的放热量参数来算。如果厂家没给，可以按冷却水的流量和温差用标准公式算：

Q = C × M × ΔT

• C：水的比热容，取 1 kcal/kg·℃

• M：每小时冷却水流量（kg/h），1 吨 = 1000kg

• ΔT：冷却水进出水温差（℃）

算出来是大卡/小时，除以 860 就是 KW：

Q(KW) = Q(kcal/h) ÷ 860

举个例子，一个发酵罐要求冷却水流量 8 m³/h，进水 18℃，出水 22℃，温差 4℃：

Q = 1 × 8000 × 4 = 32000 kcal/h ≈ 37.2KW

选 40KW 左右的冷水机，留一点余量。

如果是多个发酵罐共用，把每个罐的制冷量算出来，再乘以同时使用率，就是总制冷量。同时使用率一般 0.6 到 0.8，具体看生产安排。

选型的几个要点

1. 温控精度选高一点的发酵对温度敏感，建议选 PID 精确控温的机型，精度 ±0.5℃ 以上，普通压缩机启停控制的精度不够。有条件的可以选变频压缩机，温度控制更平稳。

2. 水泵流量要够发酵罐冷却一般是大流量小温差，水泵流量要匹配。不要只看制冷量，水泵流量不够，冷却水送不到位，罐温降不下来。

3. 要不要加热功能如果发酵初期需要升温，选冷热一体机；如果全年只需要冷却，普通冷水机就行。

4. 多罐共用做好流量分配多个发酵罐共用一台冷水机，每个罐的支管要装阀门和流量计，方便单独调节流量。总水管管径要够大，避免远端的罐流量不足。

5. 材质和卫生要求食品、制药行业的发酵，接触物料的部分要符合卫生级要求。冷水机的冷却水不直接接触物料，是通过夹套间接冷却，所以冷水机本身不用全卫生级，但过流部件建议用不锈钢，防止生锈污染冷却水。

几个常见的坑

坑一：制冷量按罐体积估算。有的人说"10 立方的罐配 10KW 冷水机"，这种粗糙估算不准。发酵放热量跟菌种、培养基、通气量、发酵阶段都有关系，按冷却水流量和温差算更准确。

坑二：只看制冷量，不看温控精度。普通冷水机精度 ±2℃，发酵罐用了之后温度波动大，菌种活性不稳定，发酵结果时好时坏。发酵用一定要选高精度控温的机型。

坑三：温差设太大。有的人为了省冷水机，把进出水温差设到 8℃ 到 10℃，温差大了温度控制不平稳，罐温波动大。发酵冷却建议温差 2℃ 到 5℃，更平稳。

坑四：不考虑同时使用率，配太大或太小。配太大浪费钱，配太小多个罐同时发酵高峰期不够用。根据生产批次安排，合理估算同时使用率。

坑五：水质差不处理。用硬水、自来水，发酵罐夹套结垢，换热效率下降，罐温降不下来，清洗夹套还很麻烦。用软化水，定期清洗，花不了多少钱。

发酵罐用冷水机，核心就五条：制冷量算准、温控精度高、水泵流量够、多罐分配好、水质有保障。这几条做好了，发酵温度稳，产品质量就有保障。

选型的时候，把发酵罐的数量、单罐容积、冷却水流量和温差要求、发酵温度范围、是否需要加热告诉厂家，厂家会帮你算制冷量、配水泵、选合适的机型。美森制冷支持发酵行业冷水机定制，高精度控温、冷热一体都可以做，有需要可以咨询。