《制藥設(shè)備與工藝設(shè)計(jì)》第3章

1、1第第3章章 反應(yīng)設(shè)備反應(yīng)設(shè)備l3.1 機(jī)械攪拌反應(yīng)器機(jī)械攪拌反應(yīng)器l3.2 發(fā)酵設(shè)備發(fā)酵設(shè)備23.1 機(jī)械攪拌反應(yīng)器機(jī)械攪拌反應(yīng)器l反應(yīng)設(shè)備的定義、應(yīng)用反應(yīng)設(shè)備的定義、應(yīng)用l攪拌反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)攪拌反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)l攪拌器攪拌器l攪拌器附件攪拌器附件3反應(yīng)設(shè)備的定義反應(yīng)設(shè)備的定義l用來(lái)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的裝置，通常稱為反應(yīng)器。用來(lái)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的裝置，通常稱為反應(yīng)器。4反應(yīng)設(shè)備的應(yīng)用反應(yīng)設(shè)備的應(yīng)用l通過(guò)對(duì)參加反應(yīng)的介質(zhì)的充分?jǐn)嚢?，使物料通過(guò)對(duì)參加反應(yīng)的介質(zhì)的充分?jǐn)嚢?，使物料混混合合均勻；均勻；l強(qiáng)化強(qiáng)化傳熱傳熱效果和相間傳質(zhì)；效果和相間傳質(zhì)；l使氣體在液相中作均勻使氣體在液相中作均勻分散分散；l使固體顆粒在

2、液相中均勻使固體顆粒在液相中均勻懸浮懸?。籰使不相容的另一液相均勻懸浮或充分使不相容的另一液相均勻懸浮或充分乳化乳化。5l按結(jié)構(gòu)型式分類，可分為：按結(jié)構(gòu)型式分類，可分為：l釜式反應(yīng)器釜式反應(yīng)器l管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器l塔式反應(yīng)器塔式反應(yīng)器l固定床反應(yīng)器固定床反應(yīng)器l流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器 反應(yīng)設(shè)備的類型反應(yīng)設(shè)備的類型6l 釜式反應(yīng)器釜式反應(yīng)器 釜釜 式反應(yīng)器也稱槽式、鍋式反應(yīng)器。式反應(yīng)器也稱槽式、鍋式反應(yīng)器。l參與反應(yīng)的物料一次投入，反應(yīng)完成后，產(chǎn)物參與反應(yīng)的物料一次投入，反應(yīng)完成后，產(chǎn)物一次卸出的反應(yīng)器。一次卸出的反應(yīng)器。l特點(diǎn)：裝置簡(jiǎn)單、互換性大，投資低等。特點(diǎn)：裝置簡(jiǎn)單、互換性大，投資低

3、等。 管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器 管式反應(yīng)器主要用于氣相、液相、管式反應(yīng)器主要用于氣相、液相、氣氣液相連續(xù)反應(yīng)過(guò)程。液相連續(xù)反應(yīng)過(guò)程。 反應(yīng)設(shè)備的類型反應(yīng)設(shè)備的類型7管式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖管式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖 8 鼓泡塔反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖鼓泡塔反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖1 1分布格板；分布格板；2 2夾套；夾套；3 3氣體分布器；氣體分布器；4 4塔體；塔體；5 5擋板；擋板；6 6塔外換熱器；塔外換熱器；7 7液體捕集器；液體捕集器；8 8擴(kuò)大段擴(kuò)大段塔式反應(yīng)器塔式反應(yīng)器9 固定床反應(yīng)器固定床反應(yīng)器 固定床反應(yīng)器是指流體通過(guò)固定床反應(yīng)器是指流體通過(guò)靜止不靜止不動(dòng)的固體物料動(dòng)的固體物料所形成的床層而進(jìn)行化學(xué)反所形

4、成的床層而進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備。以氣應(yīng)的設(shè)備。以氣- - 固反應(yīng)的固定床反應(yīng)器固反應(yīng)的固定床反應(yīng)器最常見(jiàn)。最常見(jiàn)。 流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器 把反應(yīng)器和在其中呈把反應(yīng)器和在其中呈流態(tài)化的固體流態(tài)化的固體催化劑催化劑顆粒合在一起，成為流化床反應(yīng)器。顆粒合在一起，成為流化床反應(yīng)器。流化床反應(yīng)器多用于氣流化床反應(yīng)器多用于氣- - 固反應(yīng)過(guò)程。固反應(yīng)過(guò)程。 10機(jī)械攪拌反應(yīng)器機(jī)械攪拌反應(yīng)器l用于用于溶解、稀釋溶解、稀釋等多種傳遞過(guò)程；等多種傳遞過(guò)程；l化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。過(guò)程。11攪拌反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)攪拌反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)三大部分組成：三大部分組成：l攪拌裝置攪拌裝置l軸封軸封l攪拌罐攪拌罐傳動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置攪拌

5、軸攪拌軸攪拌器攪拌器軸封軸封罐體罐體夾套夾套人孔人孔壓出管壓出管12夾套反應(yīng)器罐體尺寸示意夾套反應(yīng)器罐體尺寸示意 罐體尺寸確定罐體尺寸確定13罐體尺寸確定罐體尺寸確定 高徑比高徑比 確定罐體高徑比的考慮因素確定罐體高徑比的考慮因素 從減少?gòu)臏p少攪拌功率攪拌功率的角度考慮，高徑比可取得的角度考慮，高徑比可取得大一些大一些。 從從傳熱角度傳熱角度看，希望高徑比可取得看，希望高徑比可取得大一些大一些；當(dāng)容積一定時(shí)，高徑比大、罐體就高，盛料部當(dāng)容積一定時(shí)，高徑比大、罐體就高，盛料部分表面積大、傳熱面積也就大。分表面積大、傳熱面積也就大。 要考慮物料的狀態(tài)，對(duì)要考慮物料的狀態(tài)，對(duì)發(fā)酵類物料發(fā)酵類物料，為

6、了使，為了使通入罐內(nèi)的空氣與發(fā)酵物料充分接觸，高徑比通入罐內(nèi)的空氣與發(fā)酵物料充分接觸，高徑比應(yīng)取得應(yīng)取得大一些大一些。14 直徑及高度確定直徑及高度確定 裝料系數(shù)裝料系數(shù) 若物料在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生泡們沫或呈沸騰狀態(tài)，取裝若物料在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生泡們沫或呈沸騰狀態(tài)，取裝料系數(shù)料系數(shù)0.60.60.70.7； 若物料反應(yīng)較平穩(wěn)，則取裝料系數(shù)若物料反應(yīng)較平穩(wěn)，則取裝料系數(shù)0.80.80.850.85。 直徑及高度確定直徑及高度確定 1 1、在初步確定、在初步確定H/DiH/Di后，可先忽略封頭的容積，近似后，可先忽略封頭的容積，近似計(jì)算出罐體的容積計(jì)算出罐體的容積。15 得2、將上式計(jì)算的結(jié)果圓整為標(biāo)準(zhǔn)

7、直徑，再代入下式中克計(jì)算出罐體的高度 V)(4432iiiDHDHD30)(4iDHiVD 20244ikikDVVDVVHV V0 0: :物料體積物料體積V Vk k: :封頭體積封頭體積16l反應(yīng)釜的高徑比反應(yīng)釜的高徑比 l 液液-固相、液液相固相、液液相 11.3 l一般攪拌罐一般攪拌罐 氣液相氣液相 12 l發(fā)酵罐類發(fā)酵罐類 發(fā)酵液發(fā)酵液 1.72.5 l在確定反應(yīng)釜直徑及高度時(shí)還應(yīng)根據(jù)反應(yīng)釜操在確定反應(yīng)釜直徑及高度時(shí)還應(yīng)根據(jù)反應(yīng)釜操作時(shí)所允許的裝料程度一裝料作時(shí)所允許的裝料程度一裝料17傳熱裝置 夾套 可拆卸的夾套可拆卸的夾套 不可拆卸的夾套不可拆卸的夾套 18 蛇管蛇管結(jié)構(gòu)蛇管結(jié)

8、構(gòu) 19工藝接管 進(jìn)料管 進(jìn)料管結(jié)構(gòu)進(jìn)料管結(jié)構(gòu)20 出料管下部出料管下部出料管 上部出料管上部出料管 21攪拌器攪拌器l攪拌器又稱攪拌器又稱攪拌槳攪拌槳或攪拌或攪拌葉輪，是攪拌反應(yīng)器的關(guān)葉輪，是攪拌反應(yīng)器的關(guān)鍵部件鍵部件l功能是提供過(guò)程所需要的功能是提供過(guò)程所需要的能量和適宜的流動(dòng)狀態(tài)。能量和適宜的流動(dòng)狀態(tài)。22流型流型l攪拌器旋轉(zhuǎn)時(shí)把機(jī)械能傳遞給流體，在攪拌器附近形攪拌器旋轉(zhuǎn)時(shí)把機(jī)械能傳遞給流體，在攪拌器附近形成成高湍動(dòng)的充分混合區(qū)高湍動(dòng)的充分混合區(qū)，并產(chǎn)生一股高速射流推動(dòng)液，并產(chǎn)生一股高速射流推動(dòng)液體在攪拌容器內(nèi)循環(huán)流動(dòng)體在攪拌容器內(nèi)循環(huán)流動(dòng)l這種這種循環(huán)流動(dòng)的途徑循環(huán)流動(dòng)的途徑稱為流型。

9、稱為流型。l流型的影響因素流型的影響因素l攪拌器的形式攪拌器的形式l攪拌容器攪拌容器和和內(nèi)構(gòu)件幾何特征內(nèi)構(gòu)件幾何特征l流體性質(zhì)流體性質(zhì)l攪拌器轉(zhuǎn)速攪拌器轉(zhuǎn)速23三種基本流型三種基本流型l攪拌機(jī)頂插式中心安裝的立式圓筒的攪拌機(jī)頂插式中心安裝的立式圓筒的三種基本流型三種基本流型l徑向流徑向流l軸向流軸向流l切向流切向流24徑向流徑向流l流體的流動(dòng)方向流體的流動(dòng)方向垂直垂直于攪拌于攪拌軸，沿徑向流動(dòng)，碰到容器軸，沿徑向流動(dòng)，碰到容器壁面分成壁面分成兩股流體分別向上、兩股流體分別向上、向下流動(dòng)向下流動(dòng)，再回到葉端，不，再回到葉端，不穿過(guò)葉片，形成穿過(guò)葉片，形成上、下兩個(gè)上、下兩個(gè)循環(huán)循環(huán)25軸向流軸向

10、流l流體的流動(dòng)方向流體的流動(dòng)方向平行平行于攪拌于攪拌軸，流體由葉槳推動(dòng)，使流軸，流體由葉槳推動(dòng)，使流體向下流動(dòng)，遇到容器底面體向下流動(dòng)，遇到容器底面再翻上，形成再翻上，形成上下循環(huán)流上下循環(huán)流。26切向流切向流l無(wú)擋板的容器內(nèi)，流體無(wú)擋板的容器內(nèi)，流體繞軸繞軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，流速高時(shí)的液，流速高時(shí)的液體表面會(huì)形成體表面會(huì)形成漩渦漩渦，這種流，這種流型稱為切向流型稱為切向流l混合效果很差混合效果很差 27l三種流型同時(shí)存在三種流型同時(shí)存在l軸向流軸向流與與徑向流徑向流對(duì)混合起主要作用對(duì)混合起主要作用l切向流切向流應(yīng)加以抑制應(yīng)加以抑制l擋板擋板可削弱切向流可削弱切向流, 增強(qiáng)軸向流和徑向流增

11、強(qiáng)軸向流和徑向流 28攪拌器在容器內(nèi)的安裝方式攪拌器在容器內(nèi)的安裝方式l除中心安裝的立式圓筒除中心安裝的立式圓筒l不同方式安裝的攪拌機(jī)產(chǎn)生的流型各不相同不同方式安裝的攪拌機(jī)產(chǎn)生的流型各不相同291.按流體流動(dòng)形態(tài)按流體流動(dòng)形態(tài)n軸向流攪拌器軸向流攪拌器n徑向流攪拌器徑向流攪拌器n混合流攪拌器混合流攪拌器2.按攪拌器結(jié)構(gòu)按攪拌器結(jié)構(gòu)3.按攪拌的用途按攪拌的用途攪拌器分類攪拌器分類30按流體流動(dòng)形態(tài)分類按流體流動(dòng)形態(tài)分類31常用攪拌器及流型示意常用攪拌器及流型示意 l漿式、推進(jìn)式、渦輪式和錨式攪拌器在攪漿式、推進(jìn)式、渦輪式和錨式攪拌器在攪拌反應(yīng)設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛，拌反應(yīng)設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛，l據(jù)統(tǒng)計(jì)

12、約占攪拌器總數(shù)的據(jù)統(tǒng)計(jì)約占攪拌器總數(shù)的7580。32按攪拌器結(jié)構(gòu)分類按攪拌器結(jié)構(gòu)分類l采用平葉和折葉的攪拌器采用平葉和折葉的攪拌器l槳式槳式l渦輪式渦輪式l框式框式l錨式錨式l采用螺旋面葉的攪拌器采用螺旋面葉的攪拌器l推進(jìn)式推進(jìn)式l螺桿式螺桿式l螺帶式螺帶式33 TY120三窄螺旋葉攪拌器TY130推進(jìn)式攪拌器TY140四寬螺旋葉攪拌器 TY210型平直葉槳式攪拌器TY220斜葉槳式攪拌器TY240雙折葉槳式攪拌器型式攪拌器型式34 TY250復(fù)合折葉槳式TY260橢圓葉槳式TY340三菱錐葉開(kāi)啟渦輪 TY410框式攪拌器特殊框式攪拌器TY520斜葉開(kāi)啟渦輪TY530平直葉開(kāi)啟渦輪35 TY6

13、10平直葉圓盤(pán)渦輪攪拌器TY640弧葉圓盤(pán)渦輪TY650箭葉式圓盤(pán)渦輪 TY660拋物線圓盤(pán)渦輪TY715螺帶螺桿攪拌器襯的攪拌器36n用于低黏流體的攪拌器用于低黏流體的攪拌器l推進(jìn)式推進(jìn)式l長(zhǎng)薄葉螺旋槳式長(zhǎng)薄葉螺旋槳式l圓盤(pán)渦輪式圓盤(pán)渦輪式l用于高黏流體的攪拌器用于高黏流體的攪拌器l錨式錨式l框式框式l螺旋槳式螺旋槳式l螺帶式螺帶式按攪拌用途分類按攪拌用途分類37l根據(jù)攪拌過(guò)程的特點(diǎn)和主要控制因素進(jìn)行選型根據(jù)攪拌過(guò)程的特點(diǎn)和主要控制因素進(jìn)行選型攪拌器選型攪拌器選型38l擋板擋板l導(dǎo)流筒導(dǎo)流筒l攪拌附件的作用攪拌附件的作用l改善反應(yīng)器內(nèi)流體的流動(dòng)狀態(tài)改善反應(yīng)器內(nèi)流體的流動(dòng)狀態(tài)l改變徑向流改變徑

14、向流, 提高混合效果提高混合效果l保護(hù)攪拌器保護(hù)攪拌器l減少劇烈旋轉(zhuǎn)的液體結(jié)合漩渦作用對(duì)攪拌軸產(chǎn)生沖擊作減少劇烈旋轉(zhuǎn)的液體結(jié)合漩渦作用對(duì)攪拌軸產(chǎn)生沖擊作用用 攪拌器附件攪拌器附件39l安裝安裝4塊擋板，其寬度為容器直徑的塊擋板，其寬度為容器直徑的1/121/10。l傳熱蛇管傳熱蛇管可代替擋板（可代替擋板（垂直換熱管垂直換熱管時(shí)可不再安裝時(shí)可不再安裝擋板）擋板）擋板擋板40l避免旋渦現(xiàn)象，增大被攪避免旋渦現(xiàn)象，增大被攪拌液體的拌液體的湍流程度湍流程度l切向流動(dòng)變?yōu)榍邢蛄鲃?dòng)變?yōu)檩S向和徑向軸向和徑向流動(dòng)流動(dòng)，強(qiáng)化反應(yīng)器內(nèi)液體，強(qiáng)化反應(yīng)器內(nèi)液體的對(duì)流和擴(kuò)散，改善攪拌的對(duì)流和擴(kuò)散，改善攪拌效果。效果。

15、攪拌反應(yīng)器的擋板結(jié)構(gòu)攪拌反應(yīng)器的擋板結(jié)構(gòu)擋板的作用擋板的作用41l上下開(kāi)口圓筒上下開(kāi)口圓筒，安裝于容器內(nèi)，安裝于容器內(nèi)，在攪拌混合中起導(dǎo)流作在攪拌混合中起導(dǎo)流作l導(dǎo)流筒的直徑約為容器直徑的導(dǎo)流筒的直徑約為容器直徑的70%l渦輪式或槳式攪拌器渦輪式或槳式攪拌器，導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒置于槳葉的上方置于槳葉的上方l推進(jìn)式攪拌器推進(jìn)式攪拌器，導(dǎo)流筒套在槳，導(dǎo)流筒套在槳葉外面葉外面導(dǎo)流筒導(dǎo)流筒42l機(jī)械攪拌反應(yīng)器的傳動(dòng)裝置機(jī)械攪拌反應(yīng)器的傳動(dòng)裝置l1電動(dòng)機(jī)；電動(dòng)機(jī)；l2減速器；減速器；l3聯(lián)軸器；聯(lián)軸器；l4機(jī)座；機(jī)座； l5軸封裝置；軸封裝置；l6底座；底座；l7封頭；封頭；l8攪拌軸；攪拌軸；傳動(dòng)裝置傳動(dòng)

16、裝置433.2 發(fā)酵設(shè)備發(fā)酵設(shè)備443.2 發(fā)酵設(shè)備發(fā)酵設(shè)備l發(fā)酵的操作過(guò)程發(fā)酵的操作過(guò)程l發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)要求發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)要求l常用發(fā)酵罐常用發(fā)酵罐l機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐l自吸式發(fā)酵罐自吸式發(fā)酵罐l氣升式發(fā)酵罐氣升式發(fā)酵罐l塔式發(fā)酵罐塔式發(fā)酵罐45什么是發(fā)酵什么是發(fā)酵l生物化學(xué)生物化學(xué)中把酵母的無(wú)氧呼吸過(guò)程稱作發(fā)中把酵母的無(wú)氧呼吸過(guò)程稱作發(fā)酵酵l微生物生理學(xué)微生物生理學(xué)：有機(jī)物被生物體氧化降解：有機(jī)物被生物體氧化降解成氧化產(chǎn)物并釋放能量的過(guò)程成氧化產(chǎn)物并釋放能量的過(guò)程l工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn)上籠統(tǒng)地把一切依靠微生物的生上籠統(tǒng)地把一切依靠微生物的生命活動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的工業(yè)生產(chǎn)均稱為命活動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的工

17、業(yè)生產(chǎn)均稱為“發(fā)酵發(fā)酵”l發(fā)酵的菌種發(fā)酵的菌種微生物，包括細(xì)菌、病毒、真菌微生物，包括細(xì)菌、病毒、真菌以及一些小型的原生動(dòng)物等在內(nèi)的一大類生物以及一些小型的原生動(dòng)物等在內(nèi)的一大類生物群體群體46什么是酵母什么是酵母l一種單細(xì)胞一種單細(xì)胞真菌真菌,在在有氧和無(wú)氧環(huán)境有氧和無(wú)氧環(huán)境下都能下都能生存生存,屬于兼性厭氧菌屬于兼性厭氧菌l有氧氣有氧氣的環(huán)境中，酵母菌將葡萄糖轉(zhuǎn)化為的環(huán)境中，酵母菌將葡萄糖轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳水和二氧化碳l無(wú)氧無(wú)氧的條件下，將葡萄糖分解為二氧化碳的條件下，將葡萄糖分解為二氧化碳和和酒精酒精lC6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP (放出能量放出能量:11

18、8 kJ/mol) l釀酒釀酒過(guò)程中，乙醇被保留下來(lái)過(guò)程中，乙醇被保留下來(lái)l烤面包或蒸饅頭烤面包或蒸饅頭的過(guò)程中，二氧化碳將面團(tuán)發(fā)的過(guò)程中，二氧化碳將面團(tuán)發(fā)起，而酒精則揮發(fā)起，而酒精則揮發(fā)47發(fā)酵罐的操作和設(shè)計(jì)要求發(fā)酵罐的操作和設(shè)計(jì)要求l氣氣-液接觸液接觸l濃度的在線檢測(cè)濃度的在線檢測(cè)l混合混合l傳熱傳熱l泡沫控制泡沫控制l營(yíng)養(yǎng)物或控制營(yíng)養(yǎng)物或控制pH用用的試劑的加入的試劑的加入結(jié)構(gòu)可靠結(jié)構(gòu)可靠良好的良好的氣液接觸和液固氣液接觸和液固混合混合性能性能減少減少機(jī)械攪拌機(jī)械攪拌和通氣所消耗的動(dòng)和通氣所消耗的動(dòng)力力良好的良好的傳熱傳熱性能性能設(shè)置有效的設(shè)置有效的消泡沫裝置消泡沫裝置必要和可靠的必要和

19、可靠的監(jiān)測(cè)及控制儀表監(jiān)測(cè)及控制儀表48間歇發(fā)酵罐間歇發(fā)酵罐49發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)要求發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)要求50發(fā)酵罐型式發(fā)酵罐型式l按按攪拌和通氣的能量輸入方式攪拌和通氣的能量輸入方式可分為可分為l機(jī)械攪拌式機(jī)械攪拌式l外部液體循環(huán)式外部液體循環(huán)式l空氣噴射提升式空氣噴射提升式51機(jī)械攪拌式機(jī)械攪拌式52外部液體循環(huán)式外部液體循環(huán)式53空氣噴射提升式空氣噴射提升式54常用發(fā)酵罐常用發(fā)酵罐l機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐n自吸式發(fā)酵罐自吸式發(fā)酵罐n氣升式發(fā)酵罐氣升式發(fā)酵罐n塔式發(fā)酵罐塔式發(fā)酵罐55機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐l機(jī)械攪拌機(jī)械攪拌l壓縮空氣通氣裝置壓縮空氣通氣裝置56機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐機(jī)械攪

20、拌式發(fā)酵罐l主要組成部件主要組成部件l罐體罐體-1l攪拌裝置攪拌裝置-2l傳熱裝置傳熱裝置-4l通氣裝置通氣裝置-7l傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)-657罐體罐體l組成組成 l圓筒形筒身圓筒形筒身l上下兩個(gè)橢圓形封頭上下兩個(gè)橢圓形封頭l幾何尺寸比例幾何尺寸比例lH/D=1.73；d/D=1/21/3lW/D=1/81/12；B/D=0.81ls/d=1.52.5 (2); s/d=12 (3)l發(fā)酵罐的發(fā)酵罐的公稱容積公稱容積V0為筒身部分容積為筒身部分容積Vc和和底封頭容積底封頭容積Vb之和，即之和，即V0=Vc+Vbl實(shí)際裝料量實(shí)際裝料量 lV=0V0;l0是裝料系數(shù)，是裝料系數(shù)，0.70.8 lV=

21、 （0.70.8）V058罐體罐體l接管和接口接管和接口 l冷卻水、給排氣、取樣、放料、接種、消泡冷卻水、給排氣、取樣、放料、接種、消泡劑、酸、堿等工藝接管劑、酸、堿等工藝接管l視鏡、儀表等接口視鏡、儀表等接口l材料材料 l不銹鋼鋼板或復(fù)合不銹鋼板不銹鋼鋼板或復(fù)合不銹鋼板l以保證罐內(nèi)培養(yǎng)液清潔和壁面光滑以保證罐內(nèi)培養(yǎng)液清潔和壁面光滑 l壓力容器用鋼壓力容器用鋼l強(qiáng)度強(qiáng)度 l能承受滅菌蒸汽的壓力和溫度能承受滅菌蒸汽的壓力和溫度59攪拌裝置攪拌裝置l采用采用圓盤(pán)渦輪式攪拌器圓盤(pán)渦輪式攪拌器l配置配置2-3個(gè)攪拌器個(gè)攪拌器 l有利于液體本身的混合及氣液和液固之間的有利于液體本身的混合及氣液和液固之間

22、的混合混合l改善傳質(zhì)和傳熱改善傳質(zhì)和傳熱l有助于氧的溶解有助于氧的溶解60通氣裝置通氣裝置l將將無(wú)菌空氣導(dǎo)無(wú)菌空氣導(dǎo)入罐內(nèi)的裝置入罐內(nèi)的裝置l單孔管單孔管l單孔管的出口位置單孔管的出口位置l正下方正下方l開(kāi)口向下開(kāi)口向下61傳熱裝置傳熱裝置l發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液產(chǎn)生熱量發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液產(chǎn)生熱量l最適宜培養(yǎng)溫度最適宜培養(yǎng)溫度l冷卻水冷卻水導(dǎo)出部分熱量導(dǎo)出部分熱量l發(fā)酵罐的傳熱裝置有夾套和蛇管發(fā)酵罐的傳熱裝置有夾套和蛇管62機(jī)械消末裝置機(jī)械消末裝置l發(fā)酵過(guò)程中，由于發(fā)酵液中含有大量蛋白質(zhì)等發(fā)發(fā)酵過(guò)程中，由于發(fā)酵液中含有大量蛋白質(zhì)等發(fā)泡物質(zhì)，在強(qiáng)烈的通氣攪拌下將產(chǎn)生大量泡沫泡物質(zhì)，在強(qiáng)烈的通氣攪拌下將產(chǎn)

23、生大量泡沫l消除發(fā)酵液泡沫消除發(fā)酵液泡沫 l消泡劑消泡劑(天然油脂、聚醚類、硅類、高碳醇天然油脂、聚醚類、硅類、高碳醇)l機(jī)械消泡裝置機(jī)械消泡裝置63耙式消泡槳耙式消泡槳l消泡槳安裝于攪拌軸上，與軸同轉(zhuǎn)，齒面略高于消泡槳安裝于攪拌軸上，與軸同轉(zhuǎn)，齒面略高于液面，消泡槳直徑約為罐徑的液面，消泡槳直徑約為罐徑的0.80.9l當(dāng)少量泡沫上升時(shí)，如果泡沫的機(jī)械強(qiáng)度較小，當(dāng)少量泡沫上升時(shí)，如果泡沫的機(jī)械強(qiáng)度較小，耙齒可把泡沫打碎。耙齒可把泡沫打碎。64封閉式渦輪消泡槳封閉式渦輪消泡槳l尺寸尺寸l消沫器直徑約為罐徑的消沫器直徑約為罐徑的1/2l安裝安裝l渦輪消沫器直接安裝于渦輪消沫器直接安裝于攪拌軸攪拌軸

24、上，由于攪拌軸轉(zhuǎn)速太上，由于攪拌軸轉(zhuǎn)速太低效果不佳低效果不佳l下伸軸發(fā)酵罐，下伸軸發(fā)酵罐，罐頂安裝罐頂安裝，渦輪軸高速旋轉(zhuǎn)，渦輪軸高速旋轉(zhuǎn)l工作過(guò)程工作過(guò)程l泡沫直接被渦輪打碎，或被渦輪拋出撞擊到罐壁而破碎泡沫直接被渦輪打碎，或被渦輪拋出撞擊到罐壁而破碎65自吸式發(fā)酵罐自吸式發(fā)酵罐l不需空氣壓縮機(jī)不需空氣壓縮機(jī)l自吸入空氣的生物反應(yīng)器自吸入空氣的生物反應(yīng)器66自吸式發(fā)酵罐的形式自吸式發(fā)酵罐的形式l形式形式l葉輪和導(dǎo)輪葉輪和導(dǎo)輪自吸入式發(fā)酵罐自吸入式發(fā)酵罐l噴射噴射自吸式反應(yīng)器自吸式反應(yīng)器l文丘里管文丘里管反應(yīng)器反應(yīng)器l共同特點(diǎn)共同特點(diǎn):l利用利用特殊轉(zhuǎn)子特殊轉(zhuǎn)子或或噴射器噴射器或或文丘里管文丘

25、里管所形所形成的成的負(fù)壓負(fù)壓，將空氣從外界吸入，將空氣從外界吸入67文氏管的原理文氏管的原理l文氏管的原理文氏管的原理l把氣流由粗變細(xì)，以加快氣體流速，使氣體在把氣流由粗變細(xì)，以加快氣體流速，使氣體在文氏管出口的后側(cè)形成一個(gè)文氏管出口的后側(cè)形成一個(gè)“真空真空”區(qū)。當(dāng)這區(qū)。當(dāng)這個(gè)真空區(qū)靠近工件時(shí)會(huì)對(duì)工件產(chǎn)生一定的吸附個(gè)真空區(qū)靠近工件時(shí)會(huì)對(duì)工件產(chǎn)生一定的吸附作用作用 68自吸式發(fā)酵罐的優(yōu)點(diǎn)自吸式發(fā)酵罐的優(yōu)點(diǎn)l節(jié)約了空氣凈化系統(tǒng)中的空氣壓縮機(jī)、冷卻器、節(jié)約了空氣凈化系統(tǒng)中的空氣壓縮機(jī)、冷卻器、油水分離器、空氣貯罐等設(shè)備，減少占地面積油水分離器、空氣貯罐等設(shè)備，減少占地面積l可可減少發(fā)酵設(shè)備投資減少發(fā)酵設(shè)備投資約約30%左右左右l發(fā)酵總動(dòng)力消耗比通用式低發(fā)酵總動(dòng)力消耗比通用式低69自吸式發(fā)酵罐的缺點(diǎn)自吸式發(fā)酵罐的缺點(diǎn)l必須采用高效率、低阻力的必須采用高效率、低阻力的空氣除菌裝置空氣除菌裝置l用于用于無(wú)菌要求較低無(wú)菌要求較低的醋酸和酵母的發(fā)酵生產(chǎn)的醋酸和酵母的發(fā)酵生產(chǎn)中中l(wèi)不適用于對(duì)剪切作用敏感不適用于對(duì)剪切作用敏感的微生物的發(fā)酵的微生物