发酵罐用密封圈：守护发酵过程的关键部件

在食品饮料、医药等行业的发酵工艺中，发酵罐用密封圈是保障发酵过程顺利进行的重要部件，其性能直接影响发酵效果、产品质量和生产成本。

一、应用场景

1. 发酵过程：在发酵罐内，微生物在适宜的温度、湿度和营养条件下进行生长繁殖和代谢活动。密封圈需确保罐体的密封性，防止外界空气、微生物等杂质进入罐内，避免对发酵过程造成污染，同时防止罐内发酵气体泄漏，维持罐内稳定的发酵环境。例如在酸奶发酵过程中，若外界杂菌进入，会影响乳酸菌的正常发酵，导致酸奶变质、口感变差。

2. 清洗与灭菌环节：发酵罐在每次使用前后都需要进行严格的清洗和灭菌处理，以保证下次发酵的纯净环境。通常采用高温蒸汽灭菌（SIP）或化学清洗（CIP）的方式。在高温蒸汽灭菌时，温度可达121℃ - 135℃，压力在0.1 - 0.3MPa之间；化学清洗则会使用酸碱等腐蚀性清洗剂。密封圈在这些过程中要承受高温、高压以及化学试剂的侵蚀，必须保持良好的性能，确保清洗和灭菌的效果。

二、密封需求

1. 耐高温高压：发酵罐在灭菌和发酵过程中会产生高温高压环境。以制药行业的抗生素发酵为例，发酵过程中罐内温度常保持在30℃ - 40℃，压力在0.05 - 0.1MPa；而灭菌时的高温高压环境更为严苛。密封圈若不能承受这样的条件，会发生变形、老化，导致密封失效，使外界微生物进入罐内，污染发酵液，影响产品质量，甚至导致整批产品报废。

2. 耐化学腐蚀：清洗和灭菌过程中使用的酸碱清洗剂具有较强的腐蚀性。如常用的氢氧化钠溶液用于去除发酵罐内的有机物污垢，硝酸溶液用于去除金属离子等杂质。密封圈需要抵抗这些化学物质的侵蚀，不发生溶解、溶胀或化学反应，以保持其密封性能和物理结构的完整性。否则，会缩短密封圈的使用寿命，增加设备维护成本和停机时间。

3. 良好的弹性和密封性：在发酵罐运行过程中，密封圈要始终保持良好的弹性，紧密贴合罐体的密封面，防止气体和液体泄漏。即使在长期使用和频繁的温度、压力变化下，也能维持稳定的密封性能。这对于保证发酵过程的正常进行、提高发酵效率和产品质量至关重要。

三、常用材料

1. 硅橡胶（VMQ）：硅橡胶具有优异的耐高低温性能，能在 - 100℃ - 250℃的温度范围内保持良好的弹性和柔韧性，完全满足发酵罐在清洗和发酵过程中的温度要求。它的化学稳定性较好，对多数化学物质具有一定的耐受性，在一定程度上能抵抗酸碱清洗剂的侵蚀。此外，硅橡胶无毒、无味、无析出物，符合食品和医药行业的卫生标准，不会对发酵产品造成污染。其透气性较低，有助于维持罐内的气体环境稳定。不过，硅橡胶的耐磨性相对较差，在频繁摩擦的情况下可能会出现磨损，影响密封性能。

2. 氟橡胶（FKM）：氟橡胶是一种高度氟化的弹性体，具有出色的耐高温性能，可在200℃ - 250℃的高温下长期使用，能轻松应对发酵罐的高温灭菌环节。它对化学物质的耐受性极强，特别是对有机溶剂、强酸、强碱等具有优异的抵抗能力，在化学清洗过程中能保持稳定的性能。氟橡胶的耐油性也很好，能有效防止油脂类物质对密封圈的侵蚀。其密封性能良好，具有较低的压缩永久变形率，能在长时间压缩状态下保持良好的密封效果。但氟橡胶的耐寒性相对较差，在低温环境下可能会变硬变脆，影响其密封性能。

3. 全氟橡胶（FFKM）：全氟橡胶是一种高性能的橡胶材料，综合性能极为优异。它的耐温范围极广，可在 - 20℃ - 320℃的温度区间内稳定工作，能承受发酵罐在各种极端情况下的温度变化。FFKM对化学物质的耐受性几乎达到了极致，无论是强氧化性的酸、碱，还是各种有机溶剂，都很难对其造成侵蚀，在最严苛的化学清洗条件下也能保持良好的性能。其密封性能卓越，摩擦系数低，能有效减少密封面之间的摩擦，降低磨损，延长密封圈的使用寿命。然而，FFKM的成本较高，这在一定程度上限制了其广泛应用，通常在对密封性能要求极高的高端发酵设备中使用。