設(shè)備教案(7,8,9)發(fā)酵設(shè)備

1、1第四章第四章 通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備2教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)n1、通用式發(fā)酵罐的主要部件及其作用、通用式發(fā)酵罐的主要部件及其作用n2、渦輪式攪拌器的葉片形式有哪些？、渦輪式攪拌器的葉片形式有哪些？n3、擋板的作用及、擋板的作用及“全擋板條件全擋板條件”n4、常用的換熱裝置有哪些、常用的換熱裝置有哪些n5、其他發(fā)酵罐的工作原理、其他發(fā)酵罐的工作原理3第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)酵設(shè)備概述發(fā)酵設(shè)備概述n發(fā)酵主要設(shè)備為發(fā)酵主要設(shè)備為發(fā)酵罐和種子罐發(fā)酵罐和種子罐，它們各自都附，它們各自都附有原料有原料(培養(yǎng)基培養(yǎng)基)調(diào)制、蒸煮、滅菌和冷卻設(shè)備，通調(diào)制、蒸煮、滅菌和冷卻設(shè)備，通氣調(diào)節(jié)和除菌設(shè)備，以及攪拌器等。氣調(diào)節(jié)和

2、除菌設(shè)備，以及攪拌器等。 n種子罐種子罐：以確保發(fā)酵罐培養(yǎng)所必需的菌體量為目以確保發(fā)酵罐培養(yǎng)所必需的菌體量為目的。的。n發(fā)酵罐發(fā)酵罐：承擔(dān)產(chǎn)物的生產(chǎn)任務(wù)。：承擔(dān)產(chǎn)物的生產(chǎn)任務(wù)。 它必須能夠提供微生物生命活動和代謝所要求它必須能夠提供微生物生命活動和代謝所要求的條件，并便于操作和控制，保證工藝條件的實現(xiàn)，的條件，并便于操作和控制，保證工藝條件的實現(xiàn)，從而獲得高產(chǎn)。從而獲得高產(chǎn)。4n發(fā)酵罐發(fā)酵罐的定義：是為一個特定生物化學(xué)過的定義：是為一個特定生物化學(xué)過程的操作提供良好而滿意的環(huán)境的容器。程的操作提供良好而滿意的環(huán)境的容器。n對于某些工藝來說，發(fā)酵罐是個密閉容器，對于某些工藝來說，發(fā)酵罐是個密閉容

3、器，同時附帶精密控制系統(tǒng)；而對于另一些簡同時附帶精密控制系統(tǒng)；而對于另一些簡單的工藝來說，發(fā)酵罐只是個開口容器，單的工藝來說，發(fā)酵罐只是個開口容器，有時甚至簡單到只要有一個開口的坑有時甚至簡單到只要有一個開口的坑。 一、發(fā)酵罐一、發(fā)酵罐(fermenter) 5 發(fā)酵罐系統(tǒng)發(fā)酵罐系統(tǒng) 一個優(yōu)良的發(fā)酵罐裝置和組成一個優(yōu)良的發(fā)酵罐裝置和組成（1）應(yīng)具有嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)）應(yīng)具有嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)（2）良好的液體混合特性）良好的液體混合特性（3）好的傳質(zhì)相傳熱速率）好的傳質(zhì)相傳熱速率（4）具有配套而又可靠的檢測、控制儀表）具有配套而又可靠的檢測、控制儀表6發(fā)酵罐發(fā)展歷史發(fā)酵罐發(fā)展歷史 n第一階段第一階段:1900年

4、以前，是現(xiàn)代發(fā)酵罐的雛形，它年以前，是現(xiàn)代發(fā)酵罐的雛形，它帶有簡單的溫度和熱交換儀器。帶有簡單的溫度和熱交換儀器。n第二階段第二階段:1900-1940年，出現(xiàn)了年，出現(xiàn)了200m3的鋼制發(fā)的鋼制發(fā)酵罐，在面包酵母發(fā)酵罐中開始使用空氣分布器，酵罐，在面包酵母發(fā)酵罐中開始使用空氣分布器，機(jī)械攪拌開始用在小型的發(fā)酵罐中。機(jī)械攪拌開始用在小型的發(fā)酵罐中。n第三階段第三階段：1940-1960年，機(jī)械攪拌、通風(fēng)，無菌年，機(jī)械攪拌、通風(fēng)，無菌操作和純種培養(yǎng)等一系列技術(shù)開始完善，發(fā)酵工操作和純種培養(yǎng)等一系列技術(shù)開始完善，發(fā)酵工藝過程的參數(shù)檢測和控制方面已出現(xiàn)，耐蒸汽滅藝過程的參數(shù)檢測和控制方面已出現(xiàn)，耐蒸

5、汽滅菌的在線連續(xù)測定的菌的在線連續(xù)測定的pH電極和溶氧電極，計算機(jī)電極和溶氧電極，計算機(jī)開始進(jìn)行發(fā)酵過程的控制。發(fā)酵產(chǎn)品的分離和純開始進(jìn)行發(fā)酵過程的控制。發(fā)酵產(chǎn)品的分離和純化設(shè)備逐步實現(xiàn)商品化?；O(shè)備逐步實現(xiàn)商品化。7n第四階段第四階段：1960-1979年，機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的年，機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的容積增大到容積增大到80-150m3。由于大規(guī)模生產(chǎn)單細(xì)胞蛋。由于大規(guī)模生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的需要，又出現(xiàn)了壓力循環(huán)和壓力噴射型的發(fā)白的需要，又出現(xiàn)了壓力循環(huán)和壓力噴射型的發(fā)酵罐，它可以克服酵罐，它可以克服些氣體交換和熱交換問題。些氣體交換和熱交換問題。計算機(jī)開始在發(fā)酵工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。計算機(jī)開始在

6、發(fā)酵工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。n第五階段第五階段：1979年至今。生物工程和技術(shù)的迅猛年至今。生物工程和技術(shù)的迅猛發(fā)展，給發(fā)酵工業(yè)提出了新的課題。于是，大規(guī)發(fā)展，給發(fā)酵工業(yè)提出了新的課題。于是，大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)酵罐應(yīng)運(yùn)而生，胰島素，干擾素等模細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)酵罐應(yīng)運(yùn)而生，胰島素，干擾素等基因工程的產(chǎn)品走上商品化?；蚬こ痰漠a(chǎn)品走上商品化。 8發(fā)酵罐的特點發(fā)酵罐的特點 （1）發(fā)酵罐與其他工業(yè)設(shè)備的突出差別是對）發(fā)酵罐與其他工業(yè)設(shè)備的突出差別是對純種純種培養(yǎng)培養(yǎng)的要求之高，幾乎達(dá)到十分苛刻的程度。因的要求之高，幾乎達(dá)到十分苛刻的程度。因此，發(fā)酵罐的嚴(yán)密性，運(yùn)行的高度可靠性是發(fā)酵工此，發(fā)酵罐的嚴(yán)密性，運(yùn)行的高度

7、可靠性是發(fā)酵工業(yè)的顯著特點。業(yè)的顯著特點。（2）現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)為了獲取更大的經(jīng)濟(jì)利益，發(fā)酵）現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)為了獲取更大的經(jīng)濟(jì)利益，發(fā)酵罐更加趨向罐更加趨向大型化大型化和和自動化自動化發(fā)展。發(fā)展。 在發(fā)酵罐的自動化方面，作為參數(shù)檢測的眼睛如在發(fā)酵罐的自動化方面，作為參數(shù)檢測的眼睛如pH電極、溶解氧電極、溶解二氧化碳電極等的在線電極、溶解氧電極、溶解二氧化碳電極等的在線檢測在國外已相當(dāng)成熟。國內(nèi)目前尚處于起步階段，檢測在國外已相當(dāng)成熟。國內(nèi)目前尚處于起步階段，發(fā)酵檢測參數(shù)還只限于溫度、壓力、空氣流量等一發(fā)酵檢測參數(shù)還只限于溫度、壓力、空氣流量等一些最常規(guī)的參數(shù)。些最常規(guī)的參數(shù)。9發(fā)酵罐的種類發(fā)酵罐的種

8、類 n發(fā)酵工業(yè)上最常用的是發(fā)酵工業(yè)上最常用的是通風(fēng)攪拌罐通風(fēng)攪拌罐。n除了通風(fēng)攪拌發(fā)酵罐外，其它型式的發(fā)酵罐如：除了通風(fēng)攪拌發(fā)酵罐外，其它型式的發(fā)酵罐如：自吸式發(fā)酵罐、空氣帶升環(huán)流式發(fā)酵罐、高位塔自吸式發(fā)酵罐、空氣帶升環(huán)流式發(fā)酵罐、高位塔式發(fā)酵罐等式發(fā)酵罐等 。10典型發(fā)酵設(shè)備典型發(fā)酵設(shè)備 n種子制備設(shè)備、主發(fā)酵設(shè)備、輔助設(shè)備種子制備設(shè)備、主發(fā)酵設(shè)備、輔助設(shè)備(無菌空氣無菌空氣和培養(yǎng)基的制備和培養(yǎng)基的制備)，發(fā)酵液預(yù)處理設(shè)備，粗產(chǎn)品的，發(fā)酵液預(yù)處理設(shè)備，粗產(chǎn)品的提取設(shè)備、產(chǎn)品精制與干燥設(shè)備、流出物回收、提取設(shè)備、產(chǎn)品精制與干燥設(shè)備、流出物回收、利用和處理設(shè)備等。利用和處理設(shè)備等。11發(fā)酵罐工藝

9、操作條件發(fā)酵罐工藝操作條件 1溫度溫度：2540。2壓力壓力：01 kgcm3(表壓表壓)。3滅菌條件滅菌條件: 溫度溫度100140，壓力，壓力03 kgcm3 (表壓表壓).4pH：211。5需氧量需氧量：0050.3 kmo1m3h。6通氣量：通氣量：0.32 VVM。7功率消耗：功率消耗：0.54kWm3。8. 發(fā)酵熱量：發(fā)酵熱量：5 00020 000 kcalm3h。12發(fā)酵罐的類型發(fā)酵罐的類型 1按微生物生長代謝需要分類：按微生物生長代謝需要分類：好氣好氣：抗生素、酶制劑、酵母、氨基酸，維生素抗生素、酶制劑、酵母、氨基酸，維生素等產(chǎn)品是在好氣發(fā)酵罐中進(jìn)行的；需要強(qiáng)烈的通等產(chǎn)品是在

10、好氣發(fā)酵罐中進(jìn)行的；需要強(qiáng)烈的通風(fēng)攪拌，目的是提高氧在發(fā)酵液中的傳質(zhì)系數(shù)風(fēng)攪拌，目的是提高氧在發(fā)酵液中的傳質(zhì)系數(shù)；厭氣厭氣：丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等采用厭氣丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等采用厭氣發(fā)酵罐。不需要通氣。發(fā)酵罐。不需要通氣。132. 按照發(fā)酵罐設(shè)備特點分類：按照發(fā)酵罐設(shè)備特點分類：機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐：包括循環(huán)式，如伍式發(fā)酵罐，：包括循環(huán)式，如伍式發(fā)酵罐，文氏管發(fā)酵罐，以及非循環(huán)式的通風(fēng)式發(fā)酵罐和自吸文氏管發(fā)酵罐，以及非循環(huán)式的通風(fēng)式發(fā)酵罐和自吸式發(fā)酵罐等。式發(fā)酵罐等。非機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐非機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐：包括循環(huán)式的氣提式、液包括循環(huán)式的氣提式、液提式發(fā)酵罐，

11、以及非循環(huán)式的排管式和噴射式發(fā)酵罐。提式發(fā)酵罐，以及非循環(huán)式的排管式和噴射式發(fā)酵罐。這兩類發(fā)酵罐是采用不同的手段使發(fā)酵罐內(nèi)的這兩類發(fā)酵罐是采用不同的手段使發(fā)酵罐內(nèi)的氣、固、氣、固、液三相充分混合液三相充分混合，從而滿足微生物生長和產(chǎn)物形成，從而滿足微生物生長和產(chǎn)物形成對氧的需求。對氧的需求。 143按容積分類：按容積分類：一般認(rèn)為一般認(rèn)為500L以下的是實驗室發(fā)酵罐；以下的是實驗室發(fā)酵罐；500-5000L是中試發(fā)酵罐；是中試發(fā)酵罐；5000L以上是生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)酵罐。以上是生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)酵罐。15一、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐一、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐 n機(jī)械攪拌發(fā)酵罐機(jī)械攪拌發(fā)酵罐是發(fā)酵工廠常用類型之一。

12、是發(fā)酵工廠常用類型之一。n它是利用機(jī)械攪拌器的作用，使空氣和料液充分它是利用機(jī)械攪拌器的作用，使空氣和料液充分混合促使氧在料液中溶解，以保證供給微生物生混合促使氧在料液中溶解，以保證供給微生物生長繁殖、發(fā)酵所需要的氧氣。長繁殖、發(fā)酵所需要的氧氣。n一、一、通用式發(fā)酵罐通用式發(fā)酵罐(stirred tank) n有機(jī)械攪拌又有壓縮空氣分布裝置有機(jī)械攪拌又有壓縮空氣分布裝置 16發(fā)酵罐的基本條件發(fā)酵罐的基本條件 （1）發(fā)酵罐應(yīng)具有適宜的徑高比。罐身越高，氧的利用率）發(fā)酵罐應(yīng)具有適宜的徑高比。罐身越高，氧的利用率較高。較高。 （2）發(fā)酵罐能承受一定的壓力。）發(fā)酵罐能承受一定的壓力。 （3）要保證發(fā)酵

13、液必須的溶解氧。）要保證發(fā)酵液必須的溶解氧。 （4）發(fā)酵罐應(yīng)具有足夠的冷卻面積。）發(fā)酵罐應(yīng)具有足夠的冷卻面積。 （5）發(fā)酵罐內(nèi)應(yīng)盡量減少死角，避免藏垢積污，滅菌能徹）發(fā)酵罐內(nèi)應(yīng)盡量減少死角，避免藏垢積污，滅菌能徹底，避免染菌。底，避免染菌。 （6）攪拌器的軸封應(yīng)嚴(yán)密，防病量減少泄漏。）攪拌器的軸封應(yīng)嚴(yán)密，防病量減少泄漏。17發(fā)酵罐發(fā)酵罐18三、發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)三、發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)n1、罐體罐體 n2、攪拌器和擋板攪拌器和擋板 n3、消泡消泡器器 n4、聯(lián)軸器及軸承聯(lián)軸器及軸承 n5、變速裝置變速裝置 n6、空氣分布裝置空氣分布裝置n7、軸封軸封 n8、換熱換熱裝置裝置 19n組成組成（三）發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)

14、（三）發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)-1、罐體、罐體n接口接口nH/D 高徑比高徑比n材料材料罐身（圓柱體）、罐頂、罐底（橢圓罐身（圓柱體）、罐頂、罐底（橢圓形或碟形封頭）形或碟形封頭）大中型罐：罐頂、罐底均為焊接，有人孔大中型罐：罐頂、罐底均為焊接，有人孔小型罐小型罐(fermentor lab)： 罐頂法蘭連接、罐底焊接，罐頂法蘭連接、罐底焊接，有手孔有手孔罐頂、罐底、罐身各自有接口，接口盡可能合并。罐頂、罐底、罐身各自有接口，接口盡可能合并。2.5-4不銹鋼不銹鋼(stainless steel) 20n罐頂、罐底、罐身各自有罐頂、罐底、罐身各自有接口接口n罐頂罐頂：視鏡、燈鏡、進(jìn)料、補(bǔ)料、排氣：視鏡、燈

15、鏡、進(jìn)料、補(bǔ)料、排氣（靠近中心軸封）、接種、壓力表接管（靠近中心軸封）、接種、壓力表接管n罐身罐身：冷卻水進(jìn)出管、空氣進(jìn)管、溫度計：冷卻水進(jìn)出管、空氣進(jìn)管、溫度計管、檢測儀表接口管、檢測儀表接口n取樣取樣：罐頂、罐側(cè)：罐頂、罐側(cè)n接口盡可能合并（接種、補(bǔ)料、進(jìn)料）接口盡可能合并（接種、補(bǔ)料、進(jìn)料）212、攪拌裝置、攪拌裝置攪拌的攪拌的作用作用： 產(chǎn)生強(qiáng)大的總體流動，達(dá)宏觀產(chǎn)生強(qiáng)大的總體流動，達(dá)宏觀均勻，均勻， 傳質(zhì)傳熱，達(dá)微觀均勻。傳質(zhì)傳熱，達(dá)微觀均勻。n氣體分散：空氣分散成氣泡與發(fā)酵液充氣體分散：空氣分散成氣泡與發(fā)酵液充分混合，使氣泡粉碎以增大氣分混合，使氣泡粉碎以增大氣-液界面，獲液界面，

16、獲得所需的溶氧速率。得所需的溶氧速率。n固固-液懸?。荷锛?xì)胞懸浮分散于發(fā)酵體液懸?。荷锛?xì)胞懸浮分散于發(fā)酵體系中，維持三相的混合與質(zhì)量傳遞系中，維持三相的混合與質(zhì)量傳遞n傳熱混勻：強(qiáng)化傳熱過程傳熱混勻：強(qiáng)化傳熱過程22（2）攪拌器的型式）攪拌器的型式五種：旋漿式、漿式、渦輪式、框式、錨式五種：旋漿式、漿式、渦輪式、框式、錨式按工作按工作原理分原理分渦輪式渦輪式徑向流型徑向流型旋漿式旋漿式軸向流型軸向流型流量小，壓頭高流量小，壓頭高, 用于溶解氧用于溶解氧流量大，壓頭低，用于配料流量大，壓頭低，用于配料23徑向流型攪拌器的型式徑向流型攪拌器的型式 六直葉圓盤蝸輪六直葉圓盤蝸輪n圓盤圓盤防止氣體

17、未經(jīng)防止氣體未經(jīng)分散直接沿軸分散直接沿軸逸出液面逸出液面三種葉片形式三種葉片形式平葉式平葉式彎葉式彎葉式箭葉式箭葉式24攪拌器的型式攪拌器的型式25徑向流型攪拌器的型式徑向流型攪拌器的型式粉碎氣泡能力粉碎氣泡能力平葉式彎葉式箭葉式平葉式彎葉式箭葉式翻動液體能力翻動液體能力平葉式彎葉式箭葉式平葉式彎葉式箭葉式三層攪拌組合三層攪拌組合上層為箭葉（強(qiáng)化混合效果）上層為箭葉（強(qiáng)化混合效果）下層為平葉（粉碎氣泡）下層為平葉（粉碎氣泡）26上下不對稱的結(jié)構(gòu)上下不對稱的結(jié)構(gòu)n上升氣上升氣體被長體被長葉片蓋葉片蓋住，避住，避免氣體免氣體過早逃過早逃逸逸27軸向流型攪拌器軸向流型攪拌器n剪切力小，適合對剪切敏感

18、的微生物。剪切力小，適合對剪切敏感的微生物。28組合式攪拌器組合式攪拌器徑向流型徑向流型軸向流型軸向流型優(yōu)勢優(yōu)勢氣體分散能力強(qiáng)氣體分散能力強(qiáng) 軸向混合性能好軸向混合性能好功耗功耗大大小小作用范圍作用范圍小小大大組合組合小范圍的小范圍的氣氣-液混合液混合大范圍的大范圍的氣氣-液混合液混合組合形式組合形式下層下層上層上層29n柵欄多棍式柵欄多棍式攪拌器：粘攪拌器：粘稠培養(yǎng)液稠培養(yǎng)液n變速攪拌與變速攪拌與不變速攪拌不變速攪拌n上伸軸與下上伸軸與下伸軸伸軸30擋擋 板板n擋板的擋板的作用作用防止液面中央形成旋渦，使液體劇烈防止液面中央形成旋渦，使液體劇烈翻動，增加溶解氧，提高混合效果。（改變被攪翻動，

19、增加溶解氧，提高混合效果。（改變被攪拌液體的流動方向，產(chǎn)生縱向運(yùn)動，消除下凹旋拌液體的流動方向，產(chǎn)生縱向運(yùn)動，消除下凹旋渦）渦）n通常擋板通常擋板寬度寬度?。ㄈ。?.1-0.12）D，裝設(shè)，裝設(shè)4-6塊塊即可即可滿足全擋板條件。滿足全擋板條件。n所謂所謂“全擋板條件全擋板條件”是指在一定轉(zhuǎn)速下再增加是指在一定轉(zhuǎn)速下再增加罐內(nèi)附件而軸功率仍保持不變。罐內(nèi)附件而軸功率仍保持不變。31n豎立的豎立的列管，排管列管，排管，也可以起擋板作用，故一，也可以起擋板作用，故一般具有冷卻列管或排管的發(fā)酵罐內(nèi)不另設(shè)擋板。般具有冷卻列管或排管的發(fā)酵罐內(nèi)不另設(shè)擋板。（但冷卻管為盤管時，則應(yīng)設(shè)擋板。）（但冷卻管為盤管時

20、，則應(yīng)設(shè)擋板。）n擋板的擋板的長度長度自液面起到罐底為止。自液面起到罐底為止。n擋板與罐壁之間的擋板與罐壁之間的距離距離為（為（1/51/9）D，避免形，避免形成死角，防止物料與菌體堆積成死角，防止物料與菌體堆積。 3233n消泡裝量消泡裝量n消泡消泡：發(fā)酵液中含有大量蛋白質(zhì)等發(fā)泡物質(zhì)，：發(fā)酵液中含有大量蛋白質(zhì)等發(fā)泡物質(zhì)，強(qiáng)烈通氣攪拌會產(chǎn)生大量泡沫，增加染菌機(jī)強(qiáng)烈通氣攪拌會產(chǎn)生大量泡沫，增加染菌機(jī)會會消泡消泡方式方式化學(xué)消泡化學(xué)消泡機(jī)械消泡機(jī)械消泡加入化學(xué)消泡劑加入化學(xué)消泡劑antifoam（泡敵）（泡敵）消除泡沫，但高濃度的化學(xué)消泡劑會消除泡沫，但高濃度的化學(xué)消泡劑會對發(fā)酵產(chǎn)生抑制作用，故不

21、能添加太對發(fā)酵產(chǎn)生抑制作用，故不能添加太多；多；機(jī)械消泡裝置主要有四種。機(jī)械消泡裝置主要有四種。34機(jī)械消泡裝置機(jī)械消泡裝置n耙式消泡漿耙式消泡漿安裝安裝于攪拌軸上，于攪拌軸上，齒面略齒面略高高于液面。于液面。直徑直徑為（為（0.8-0.9) D，隨攪拌軸轉(zhuǎn)，隨攪拌軸轉(zhuǎn)動，不斷將泡沫動，不斷將泡沫打破。打破。35n二是二是半封閉式渦輪消泡器半封閉式渦輪消泡器，它是由前者，它是由前者發(fā)展改進(jìn)而來，泡沫可直接被渦輪打碎發(fā)展改進(jìn)而來，泡沫可直接被渦輪打碎或被渦輪拋出撞擊到罐壁而破碎?；虮粶u輪拋出撞擊到罐壁而破碎。n三是三是離心式消泡器離心式消泡器，它們置于發(fā)酵罐的，它們置于發(fā)酵罐的頂部，利用高速旋轉(zhuǎn)

22、產(chǎn)生的離心力將泡頂部，利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將泡沫破碎，液體仍然返回罐內(nèi)。沫破碎，液體仍然返回罐內(nèi)。n第四種是第四種是刮板式消泡器刮板式消泡器，它安裝于發(fā)酵，它安裝于發(fā)酵罐的排氣口處，泡沫從氣液進(jìn)口進(jìn)到高罐的排氣口處，泡沫從氣液進(jìn)口進(jìn)到高速旋轉(zhuǎn)的刮板中，刮板轉(zhuǎn)速為速旋轉(zhuǎn)的刮板中，刮板轉(zhuǎn)速為10001450 rpm，泡沫迅速被打碎，由于離心，泡沫迅速被打碎，由于離心力作用，液體披甩向殼體壁上，返回罐力作用，液體披甩向殼體壁上，返回罐內(nèi)，氣體則由汽孔排出。內(nèi)，氣體則由汽孔排出。36聯(lián)軸器及軸承聯(lián)軸器及軸承 n大型發(fā)酵罐攪拌軸較長，常分為二至三段，用聯(lián)大型發(fā)酵罐攪拌軸較長，常分為二至三段，用聯(lián)軸器

23、使上下攪拌軸成牢固的軸器使上下攪拌軸成牢固的剛性聯(lián)接剛性聯(lián)接。n常用的聯(lián)軸器有鼓形及夾殼形兩種。小型的發(fā)酵常用的聯(lián)軸器有鼓形及夾殼形兩種。小型的發(fā)酵罐可采用法蘭將攪拌軸連接，軸的連接應(yīng)垂直，罐可采用法蘭將攪拌軸連接，軸的連接應(yīng)垂直，中心線對正。中心線對正。37n為了為了減少震動減少震動，中型發(fā)酵罐一般在罐內(nèi)裝有底，中型發(fā)酵罐一般在罐內(nèi)裝有底軸軸承承(an axle bearing) ，而大型發(fā)酵罐裝有中間軸，而大型發(fā)酵罐裝有中間軸承，底軸承和中間軸承的水平位置應(yīng)能適當(dāng)調(diào)節(jié)。承，底軸承和中間軸承的水平位置應(yīng)能適當(dāng)調(diào)節(jié)。n罐內(nèi)軸承不能加潤滑油，應(yīng)采用液體潤滑的塑料罐內(nèi)軸承不能加潤滑油，應(yīng)采用液體潤

24、滑的塑料軸瓦（如石棉酚醛塑料，聚四氟乙烯等）。軸瓦（如石棉酚醛塑料，聚四氟乙烯等）。n軸瓦與軸之間的間隙常取軸徑的軸瓦與軸之間的間隙常取軸徑的0.4-0.7%，以適，以適應(yīng)溫度差的變化。應(yīng)溫度差的變化。38n罐內(nèi)軸承接觸處的軸頸極易磨損，尤其是底軸承罐內(nèi)軸承接觸處的軸頸極易磨損，尤其是底軸承處的磨損更為嚴(yán)重，可以在與軸承接觸處的軸上處的磨損更為嚴(yán)重，可以在與軸承接觸處的軸上增加一個增加一個軸套軸套，用緊固螺釘與軸固定，這樣僅磨，用緊固螺釘與軸固定，這樣僅磨損軸套而軸不會磨損，檢修時只要更換軸套就可損軸套而軸不會磨損，檢修時只要更換軸套就可以了。以了。39變速裝置變速裝置 n試驗罐采用試驗罐采用

25、無級變速無級變速裝置，發(fā)酵罐常用的變速裝置，發(fā)酵罐常用的變速裝置有三角皮帶伸展動，圓柱或螺旋圓錐齒輪減裝置有三角皮帶伸展動，圓柱或螺旋圓錐齒輪減速裝置，其中以三角皮帶變速傳動效率較高，但速裝置，其中以三角皮帶變速傳動效率較高，但加工，安裝精度要求高。加工，安裝精度要求高。40n采用變極電動機(jī)作采用變極電動機(jī)作階段變速階段變速，即在需氧高峰時，即在需氧高峰時采用高轉(zhuǎn)速，而在不需較高溶解氧的階段適當(dāng)降采用高轉(zhuǎn)速，而在不需較高溶解氧的階段適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速。這樣，發(fā)酵產(chǎn)率并不降低，而動力消耗低轉(zhuǎn)速。這樣，發(fā)酵產(chǎn)率并不降低，而動力消耗則有所節(jié)約。則有所節(jié)約。n自動化程度較高的發(fā)酵罐，采用可控硅變頻裝置，自動

26、化程度較高的發(fā)酵罐，采用可控硅變頻裝置，根據(jù)溶氧測定儀連續(xù)測定發(fā)酵液中溶解氧濃度的根據(jù)溶氧測定儀連續(xù)測定發(fā)酵液中溶解氧濃度的情況，并按照微生物生長需要的耗氧及發(fā)酵情況，情況，并按照微生物生長需要的耗氧及發(fā)酵情況，隨時自動變更轉(zhuǎn)速，這種裝置進(jìn)一步節(jié)約了動力隨時自動變更轉(zhuǎn)速，這種裝置進(jìn)一步節(jié)約了動力消耗，并可相應(yīng)提高發(fā)酵產(chǎn)率，但其裝置頗為復(fù)消耗，并可相應(yīng)提高發(fā)酵產(chǎn)率，但其裝置頗為復(fù)雜雜。41n作用作用：將無菌空氣引入到發(fā)酵液中，并使：將無菌空氣引入到發(fā)酵液中，并使空氣均勻分布?？諝饩鶆蚍植?。分布裝分布裝置的形置的形式式單孔管單孔管多孔分多孔分布器布器常用的為單孔管，管口正對罐底中常用的為單孔管，管

27、口正對罐底中央，裝于最低一擋攪拌器正下方，央，裝于最低一擋攪拌器正下方，開口朝下，管口與罐低的距離約開口朝下，管口與罐低的距離約40mm （保護(hù)板）（保護(hù)板） ，并且空氣分散，并且空氣分散效果較好。效果較好。多孔環(huán)管或多孔分布器多孔環(huán)管或多孔分布器 ：開：開孔直徑宜大。過小的開孔，孔直徑宜大。過小的開孔，易被物料堵塞，造成空氣分易被物料堵塞，造成空氣分布不均勻，甚至造成染菌。布不均勻，甚至造成染菌?？諝夥植佳b置空氣分布裝置42n通常通風(fēng)管的空氣流速取通常通風(fēng)管的空氣流速取20米米/秒。為了防秒。為了防止吹管吹入的空氣直接噴擊罐底，加速罐止吹管吹入的空氣直接噴擊罐底，加速罐底腐蝕，在空氣分布器下

28、部罐底上加焊一底腐蝕，在空氣分布器下部罐底上加焊一塊不銹鋼補(bǔ)強(qiáng)?？裳娱L罐底壽命。塊不銹鋼補(bǔ)強(qiáng)?？裳娱L罐底壽命。n若距離過大，空氣分散效果較差。該距離若距離過大，空氣分散效果較差。該距離可根據(jù)溶氧情況適當(dāng)調(diào)整，空氣由分布管可根據(jù)溶氧情況適當(dāng)調(diào)整，空氣由分布管噴出上升時，被攪拌器打碎成小氣泡，并噴出上升時，被攪拌器打碎成小氣泡，并與料液充分混合，增加了氣液傳質(zhì)效果。與料液充分混合，增加了氣液傳質(zhì)效果。43軸軸 封封 n軸封的作用：使罐頂或罐底與軸之間的縫隙加以軸封的作用：使罐頂或罐底與軸之間的縫隙加以密封密封，防止泄露和污染雜菌。常用的軸封有填料，防止泄露和污染雜菌。常用的軸封有填料函軸封和端面軸

29、封兩種。函軸封和端面軸封兩種。n填料函軸封是由填料箱體，填料底襯套，填料壓填料函軸封是由填料箱體，填料底襯套，填料壓蓋和壓緊螺栓待零件構(gòu)成，使旋轉(zhuǎn)軸達(dá)到密封的蓋和壓緊螺栓待零件構(gòu)成，使旋轉(zhuǎn)軸達(dá)到密封的效果。效果。44傳熱傳熱裝置裝置 n5M3以下發(fā)酵罐一般采用以下發(fā)酵罐一般采用夾套夾套冷卻。大型發(fā)酵罐冷卻。大型發(fā)酵罐采用采用列管列管冷卻（四至八組）。帶夾套的發(fā)酵罐罐冷卻（四至八組）。帶夾套的發(fā)酵罐罐體壁厚要按外壓計算體壁厚要按外壓計算即即3.5Kg/厘米厘米2（絕對壓（絕對壓力力）45傳熱裝置傳熱裝置n夾套夾套n或蛇管或蛇管 46發(fā)酵罐裝料容積發(fā)酵罐裝料容積n發(fā)酵罐裝料容積：在一般情況下，裝料

30、高度取罐發(fā)酵罐裝料容積：在一般情況下，裝料高度取罐圓柱部分高度圓柱部分高度,但須根據(jù)具體情況而定。采用有效但須根據(jù)具體情況而定。采用有效的機(jī)械消渙裝置，可以提高罐的裝料量。的機(jī)械消渙裝置，可以提高罐的裝料量。n（一）幾何尺寸（一）幾何尺寸nH/D 高徑比高徑比（特性尺寸），取值與罐的用途、發(fā)（特性尺寸），取值與罐的用途、發(fā)酵菌種有關(guān)。酵菌種有關(guān)。n（二）裝料容積（二）裝料容積n裝料系數(shù)裝料系數(shù)0.7-0.847標(biāo)準(zhǔn)通用式發(fā)酵罐標(biāo)準(zhǔn)通用式發(fā)酵罐 (fermenter)n 通用式發(fā)酵罐是最廣泛應(yīng)用的深層好氣培養(yǎng)設(shè)通用式發(fā)酵罐是最廣泛應(yīng)用的深層好氣培養(yǎng)設(shè)備備 。n在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是制藥工業(yè)中，使用

31、得最廣在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是制藥工業(yè)中，使用得最廣泛的就是通用式發(fā)酵罐。泛的就是通用式發(fā)酵罐。n這種發(fā)酵罐這種發(fā)酵罐既具有機(jī)械攪拌裝置，又具有壓既具有機(jī)械攪拌裝置，又具有壓縮空氣分布裝置縮空氣分布裝置。發(fā)酵罐的攪拌軸既可置于發(fā)。發(fā)酵罐的攪拌軸既可置于發(fā)酵罐的頂部，也可置于其底部，其高徑比為酵罐的頂部，也可置于其底部，其高徑比為2:1-6:19n 有關(guān)的重要因素是氧傳遞效率，功率輸入、混有關(guān)的重要因素是氧傳遞效率，功率輸入、混合質(zhì)量，攪拌槳形式和發(fā)酵罐的幾何比例等。合質(zhì)量，攪拌槳形式和發(fā)酵罐的幾何比例等。 484950自吸式發(fā)酵自吸式發(fā)酵罐罐 n它與通用發(fā)酵罐的它與通用發(fā)酵罐的主要區(qū)別主要區(qū)別是：

32、是：有一個特殊的攪拌器，攪拌器由轉(zhuǎn)子和有一個特殊的攪拌器，攪拌器由轉(zhuǎn)子和定子組成；定子組成；沒有通氣管沒有通氣管51n具有轉(zhuǎn)子和定子的攪拌器的具有轉(zhuǎn)子和定子的攪拌器的吸氣原理吸氣原理： 浸在發(fā)酵液中的轉(zhuǎn)子迅速旋轉(zhuǎn)，液體和空氣在浸在發(fā)酵液中的轉(zhuǎn)子迅速旋轉(zhuǎn)，液體和空氣在離心力的作用下，被甩向葉輪外緣。這時，轉(zhuǎn)離心力的作用下，被甩向葉輪外緣。這時，轉(zhuǎn)子子中心處形成負(fù)壓中心處形成負(fù)壓，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速愈大，所造成，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速愈大，所造成的負(fù)壓也愈大。由于轉(zhuǎn)子的空膛與大氣相通，的負(fù)壓也愈大。由于轉(zhuǎn)子的空膛與大氣相通，發(fā)酵罐外的空氣通過過濾器不斷地被吸入，隨發(fā)酵罐外的空氣通過過濾器不斷地被吸入，隨即甩向葉輪外緣，再通過異向葉輪使氣液均勻即甩向葉輪外緣，再通過異向葉輪使氣液均勻分布甩出。轉(zhuǎn)子的攪拌，又使分布甩出。轉(zhuǎn)子的攪拌，又使氣液在葉輪周圍氣液在葉輪周圍形成強(qiáng)烈的混合流，空氣泡被粉碎，氣液充分形成強(qiáng)烈的混合流，空氣泡被粉碎，氣液充分混合?；旌?。 52機(jī)械攪拌自吸式發(fā)酵罐機(jī)械攪拌自吸式發(fā)酵罐n1、不需空壓機(jī)，有攪拌器、不需空壓機(jī)，有攪拌器n2、帶中央吸氣口的攪拌器、帶中央吸氣口的攪拌器n3、轉(zhuǎn)速高，保證足夠的吸氣量、轉(zhuǎn)速高，保證足夠的吸氣量n4