氣升式發(fā)酵罐課件

氣升式發(fā)酵罐1氣升式發(fā)酵罐1一、氣升式（空氣帶升環(huán)流式）發(fā)酵罐氣升式發(fā)酵罐(ALR)是應(yīng)用最廣泛的生物反應(yīng)設(shè)備。這類(lèi)反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。

設(shè)備特點(diǎn)氣升式發(fā)酵罐的工作原理是利用空氣噴嘴噴出高速的空氣，空氣以氣泡式分散于液體中，在通氣的一側(cè)，液體平均密度下降，在不通氣的一側(cè)，液體密度較大，因而產(chǎn)生與通氣側(cè)的液體產(chǎn)生密度差，從而形成發(fā)酵罐內(nèi)液體的環(huán)流。2一、氣升式（空氣帶升環(huán)流式）發(fā)酵罐氣升式發(fā)酵罐(ALR)氣升式反應(yīng)器有多種類(lèi)型，常見(jiàn)的有氣升環(huán)流式、鼓泡式、空氣噴射式等，生物工業(yè)已經(jīng)大量應(yīng)用的氣升式發(fā)酵罐有氣升內(nèi)環(huán)流發(fā)酵罐、氣液雙噴射氣升環(huán)流發(fā)酵罐、設(shè)有多層分布板的塔式氣升發(fā)酵罐。3氣升式反應(yīng)器有多種類(lèi)型，常見(jiàn)的有氣升環(huán)流式、鼓泡式、空氣噴射44氣升式發(fā)酵罐的發(fā)展在發(fā)酵罐發(fā)展史中，機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐算是較為先進(jìn)的。但是其中仍存在些不利因素：消耗功率過(guò)大；剪切作用影響某些微生物的菌絲生長(zhǎng)形態(tài)；生產(chǎn)制造和運(yùn)行費(fèi)用較高等；由于存在不易解決的傳熱、混合、反應(yīng)等問(wèn)題，罐容積受到限制。5氣升式發(fā)酵罐的發(fā)展在發(fā)酵罐發(fā)展史中，機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐算是較為為克服機(jī)械攪拌罐存在的缺點(diǎn)，人們對(duì)氣升式發(fā)酵罐的研究開(kāi)發(fā)日益重視。主要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是：生產(chǎn)水平要高于或等于機(jī)械攪拌罐，要節(jié)省能源，從而降低發(fā)酵成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。6為克服機(jī)械攪拌罐存在的缺點(diǎn)，人們對(duì)氣升6氣升式發(fā)酵罐與鼓泡塔式發(fā)酵罐相似，所不同的是氣升式罐含有導(dǎo)流筒，鼓泡塔式罐沒(méi)有。導(dǎo)流筒內(nèi)置稱(chēng)內(nèi)循環(huán)式，外置稱(chēng)外循環(huán)式。內(nèi)循環(huán)氣升式發(fā)酵罐是以壓縮空氣鼓泡與罐內(nèi)導(dǎo)流裝置作用實(shí)現(xiàn)氣液混合。有關(guān)這類(lèi)罐型的功耗指標(biāo)，一般是內(nèi)循環(huán)氣升式發(fā)酵罐功耗為3．5kw／m3，而機(jī)械攪拌罐的功耗為5一lOkw／m3。目前，世界上最大的工業(yè)發(fā)酵罐是氣升式發(fā)酵罐。1984年英國(guó)ICI公司以導(dǎo)流筒內(nèi)多孔板分布結(jié)構(gòu)的超大型內(nèi)循環(huán)罐型用于烴類(lèi)發(fā)酵生產(chǎn)酵母取得成功。該公司氣升式發(fā)酵罐高200英尺，直徑25英尺，容積800多立方米。7氣升式發(fā)酵罐與鼓泡塔式發(fā)酵罐相似，所不7氣升式發(fā)酵罐的用途該設(shè)備可廣泛用于抗生素、氨基酸、酶制劑、維生素、有機(jī)酸等好氧性發(fā)酵過(guò)程。在化工方面可用于氣-液、氣-液-固反應(yīng)過(guò)程。在環(huán)保方面可用于污水處理。目前該設(shè)備在國(guó)內(nèi)用于谷氨酸、抗生素、黃原膠、糖化酶、檸檬酸生產(chǎn)，設(shè)備體積已達(dá)到140m3，投入使用后取得了非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)酵所必須的空氣在靜態(tài)混合元件內(nèi)外上下流動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)酵液循環(huán)，促進(jìn)氣-液充分混合。8氣升式發(fā)酵罐的用途該設(shè)備可廣泛用于抗生素、氨基酸、酶制劑、維1、氣升環(huán)式反應(yīng)器的特點(diǎn)前面已經(jīng)簡(jiǎn)單提到氣升環(huán)式反應(yīng)器的特點(diǎn)，由于氣升環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)沒(méi)有攪拌器，并且有定向循環(huán)流動(dòng)，下面具體說(shuō)明。(1)反應(yīng)溶液分布均勻：氣液固三相的均勻混合與溶液成分的混合分散良好是生物反應(yīng)器的普遍要求，因其流動(dòng)、混合與停留時(shí)間分布均受到影響。對(duì)許多間歇或連續(xù)加料的通氣發(fā)酵，基質(zhì)和溶氧盡可能均勻分散，以保證其基質(zhì)在發(fā)酵罐內(nèi)各處的濃度都落在0.1％～1％范圍內(nèi)，溶解氧為10％一30％。這對(duì)需氧生物細(xì)胞的生長(zhǎng)和產(chǎn)物生成有利。此外，還需避免發(fā)酵罐液面生成穩(wěn)定的泡沫層，以免生物細(xì)胞積聚于上而受損害甚至死亡。還有培養(yǎng)基成分尤其是有淀粉類(lèi)易沉降的顆粒物料，更應(yīng)能懸浮分散。氣升環(huán)流反應(yīng)器能很好地滿(mǎn)足這些要求。91、氣升環(huán)式反應(yīng)器的特點(diǎn)前面已經(jīng)簡(jiǎn)單提到氣升環(huán)式反應(yīng)器的特(2)較高的溶氧速率和溶氧效率：氣升式反應(yīng)器有較高的氣含率和氣液接觸介面，因而有高傳質(zhì)速率和溶氧效率，體積溶氧效率通常比機(jī)械攪拌罐高。(3)剪切力小，對(duì)生物細(xì)胞損傷小：由于氣升式反應(yīng)器沒(méi)有機(jī)械攪拌葉輪，故對(duì)細(xì)胞的剪切損傷可減至最低，尤其適合植物細(xì)胞及組織的培養(yǎng)。10(2)較高的溶氧速率和溶氧效率：氣升式反應(yīng)器有較高的氣含率和4)傳熱良好：好氣發(fā)酵均產(chǎn)生大量的發(fā)酵熱，如酵母培養(yǎng)旺盛期發(fā)酵熱高達(dá)3.0～4.0×105kJ／(m3.h)，而傳熱溫差則只有幾度，尤其夏季，若使用非冷凍水，則只有3-10℃左右，故需很大的換熱面積與傳熱系數(shù)。氣升式反應(yīng)器因液體綜合循環(huán)速率高，同時(shí)便于在外循環(huán)管路上加裝換熱器，以保證除去發(fā)酵熱以控制適宜的發(fā)酵溫度，其示意圖如圖。具有外循環(huán)冷卻的氣升環(huán)流式發(fā)酵罐1一發(fā)酵罐2一通氣管3一發(fā)酵液進(jìn)口4一空氣分布器5一空氣進(jìn)口6一循環(huán)泵7一發(fā)酵液出口8一熱交換器9一噴嘴10一發(fā)酵液出料口12一排氣管114)傳熱良好：好氣發(fā)酵均產(chǎn)生大量的發(fā)酵熱，如酵母培養(yǎng)旺盛期發(fā)(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制造：氣升式反應(yīng)器罐內(nèi)無(wú)機(jī)械攪拌器，故不需安裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜的攪拌系統(tǒng)，密封也容易保證，所以加工制造方便，設(shè)備投資低。同時(shí)大型和超大型發(fā)酵反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)制造也已實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)用氣升式玻璃發(fā)酵罐（實(shí)物）BIOTECH實(shí)驗(yàn)用氣升式發(fā)酵罐12(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制造：氣升式反應(yīng)器罐內(nèi)無(wú)機(jī)械攪拌器，（6)操作和維修方便：因氣升式發(fā)酵罐無(wú)機(jī)械攪拌系統(tǒng)，所以結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，能耗低，操作方便，特別是不易發(fā)生機(jī)械攪拌軸封容易出現(xiàn)的滲漏染菌問(wèn)題。另外因無(wú)機(jī)械攪拌熱產(chǎn)生，所以發(fā)酵總熱量較低，便于換熱冷卻系統(tǒng)的裝設(shè)。13（6)操作和維修方便：因氣升式發(fā)酵罐無(wú)機(jī)械攪拌系統(tǒng)，所以結(jié)構(gòu)

內(nèi)循環(huán)氣升式罐分為三個(gè)區(qū)域：氣體上升區(qū)；液體下降區(qū)；氣液分離區(qū)。進(jìn)入上升區(qū)的空氣被分散，上升的氣泡引起液體向上流動(dòng)。氣泡在分離區(qū)逸出液體，液體向上的力被抵消，轉(zhuǎn)而向下流動(dòng)，由此導(dǎo)致液體循環(huán)并促進(jìn)混合。導(dǎo)流筒的主要功能，一是增強(qiáng)罐內(nèi)整個(gè)液體的混合；二是降低氣泡的聚并；三是平均了整個(gè)罐內(nèi)的剪切力；這最后一條被認(rèn)為是氣升式罐產(chǎn)出高于機(jī)械攪拌罐的主要理由。分離區(qū)的作用：增加液體體積；降低泡沫量；使下降液體的含氣量最小。內(nèi)循環(huán)氣升式罐運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)14內(nèi)循環(huán)氣升式罐分為三個(gè)區(qū)域：氣體上升區(qū)；內(nèi)循環(huán)氣升式罐運(yùn)轉(zhuǎn)1515氣升式發(fā)酵罐-指標(biāo)及配置1溫度溫度控制冷卻水溫度+5℃-80℃±0.2℃

發(fā)酵過(guò)程順序控制（根據(jù)發(fā)酵時(shí)間，溫度自動(dòng)變量控制，至少10段）2pH顯示范圍：0.00~14.00±0.01全自動(dòng)控制范圍：2.00~12.00±0.05發(fā)酵過(guò)程順序控制（根據(jù)發(fā)酵時(shí)間，pH自動(dòng)變量控制,至少10段）3DO0-200±3％，顯示精度0.1％根據(jù)需要可以與轉(zhuǎn)速或補(bǔ)料及罐壓關(guān)聯(lián)控制發(fā)酵過(guò)程順序控制（根據(jù)發(fā)酵時(shí)間，DO自動(dòng)變量控制，至少10段）4泡沫全自動(dòng)PID控制與報(bào)警靈敏度100~100000Ω發(fā)酵過(guò)程順序控制（根據(jù)發(fā)酵時(shí)間，泡沫自動(dòng)變量控制,至少10段）5補(bǔ)料全自動(dòng)設(shè)定控制發(fā)酵過(guò)程分段控制（根據(jù)發(fā)酵時(shí)間，補(bǔ)料自動(dòng)變量控制，至少10段）6壓力手動(dòng)控制，儀表顯示

7空氣流量手動(dòng)控制，儀表顯示16氣升式發(fā)酵罐-指標(biāo)及配置1溫度溫度控制冷卻水溫度+5℃-我國(guó)在這方面的成果—YZ型氣升篩板式發(fā)酵罐用于利福霉素發(fā)酵生產(chǎn)的YZ型氣升篩板式發(fā)酵罐，是由多年從事發(fā)酵生產(chǎn)工作的技術(shù)人員研究設(shè)計(jì)的，參考了國(guó)內(nèi)外已有的氣升式發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)，結(jié)合發(fā)酵生產(chǎn)實(shí)際，經(jīng)多次改進(jìn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，優(yōu)化結(jié)構(gòu)。在生產(chǎn)應(yīng)用中取得了良好的效果。17我國(guó)在這方面的成果—YZ型氣升篩板式發(fā)酵罐用于利福霉素發(fā)酵生YZ型氣升篩板式發(fā)酵罐的幾何尺寸與標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械攪拌酵罐基本相同。罐內(nèi)中央安裝有若干節(jié)導(dǎo)流筒，筒內(nèi)裝有混合元件。壓縮空氣由罐底通入，罐底有空氣分布器。分布器噴出的氣泡與發(fā)酵液混合，帶動(dòng)發(fā)酵液上升，上升的發(fā)酵液進(jìn)入導(dǎo)流筒內(nèi)，經(jīng)與混合元件作用后沖向發(fā)酵液液面。此時(shí)，參與完細(xì)胞代謝的氣泡從發(fā)酵液中逸出，被排出罐外。由于比重較大和氣液混合形成的升力造成導(dǎo)流筒外側(cè)負(fù)壓的原因，氣泡逸出后的發(fā)酵液，沿導(dǎo)流筒外側(cè)空間快速下降至發(fā)酵罐底部，再經(jīng)氣液混合上升。發(fā)酵液在氣體的推動(dòng)下在發(fā)酵罐內(nèi)形成了循環(huán)。導(dǎo)流筒內(nèi)側(cè)為富氧區(qū)，其外側(cè)為乏氧區(qū)。18YZ型氣升篩板式發(fā)酵罐的幾何尺寸與標(biāo)準(zhǔn)的18該氣升罐的獨(dú)特之處在于：1、導(dǎo)流筒內(nèi)設(shè)計(jì)了特殊的混合元件，利用混合元件強(qiáng)化傳質(zhì)；2、獨(dú)特的空氣分布器；3、導(dǎo)流筒的節(jié)數(shù)、直徑、罐體高度、罐徑的參數(shù)合理，發(fā)酵液的循環(huán)適應(yīng)菌體的生理活動(dòng)；4、混合元件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔流暢，無(wú)死角，不積垢。19該氣升罐的獨(dú)特之處在于：19導(dǎo)流筒內(nèi)混合元件具有如下功用：l、反復(fù)破碎氣泡，阻止氣泡聚合并發(fā)生最大限度地保持氣液接觸面積，具有較強(qiáng)的傳氧能力；2、使氣泡不斷地改變運(yùn)動(dòng)的方向和路徑，延長(zhǎng)氣液接觸時(shí)間，促使形成湍流，達(dá)到強(qiáng)制混合的效果；3、免除了機(jī)械攪拌罐存在的機(jī)械剪切力對(duì)細(xì)胞的損傷，有利于細(xì)胞的生長(zhǎng)。20導(dǎo)流筒內(nèi)混合元件具有如下功用：20YZ型氣升式發(fā)酵罐經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)表明，優(yōu)勢(shì)明顯：l、比機(jī)械攪拌罐節(jié)省電能，降低生產(chǎn)動(dòng)力成本；2、可增加放罐體積，提高單罐批產(chǎn)量；3、罐體無(wú)軸封，減少泄漏，降低了染菌率；4、去除了電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，既有利于安全生產(chǎn)又消除了噪聲污染；5、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)固，不需要維修，運(yùn)行費(fèi)用低；6、容易操作，物料采用連消、實(shí)消都可以；21YZ型氣升式發(fā)酵罐經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)表明，優(yōu)21我對(duì)氣升式發(fā)酵罐的看法：對(duì)于“節(jié)能”觀念很強(qiáng)的現(xiàn)今社會(huì)，再加上發(fā)酵行業(yè)的開(kāi)始迅猛發(fā)展，氣升式發(fā)酵罐會(huì)逐漸成為生物反應(yīng)器的“罐中之王”．由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，操作和維修簡(jiǎn)便，有較高的溶氧速率與溶氧效率，傳熱良好，剪切力小，對(duì)生物細(xì)胞損傷小，更重要的是它與機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐相比節(jié)電70%-80%，降低成本，且無(wú)菌操作可靠性更高，給發(fā)酵行業(yè)帶來(lái)更多的利潤(rùn)．但是發(fā)酵液在環(huán)流管內(nèi)循環(huán)一次的時(shí)間，需根據(jù)培養(yǎng)的微生物種類(lèi)及其耗氧的速率而定，且若控制不當(dāng)，會(huì)嚴(yán)重影響微生物的活力及減少發(fā)酵產(chǎn)率．22我對(duì)氣升式發(fā)酵罐的看法：對(duì)于“節(jié)能”觀念很強(qiáng)的現(xiàn)今社會(huì)，再加氣升式發(fā)酵罐23氣升式發(fā)酵罐1一、氣升式（空氣帶升環(huán)流式）發(fā)酵罐氣升式發(fā)酵罐(ALR)是應(yīng)用最廣泛的生物反應(yīng)設(shè)備。這類(lèi)反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。

設(shè)備特點(diǎn)氣升式發(fā)酵罐的工作原理是利用空氣噴嘴噴出高速的空氣，空氣以氣泡式分散于液體中，在通氣的一側(cè)，液體平均密度下降，在不通氣的一側(cè)，液體密度較大，因而產(chǎn)生與通氣側(cè)的液體產(chǎn)生密度差，從而形成發(fā)酵罐內(nèi)液體的環(huán)流。24一、氣升式（空氣帶升環(huán)流式）發(fā)酵罐氣升式發(fā)酵罐(ALR)氣升式反應(yīng)器有多種類(lèi)型，常見(jiàn)的有氣升環(huán)流式、鼓泡式、空氣噴射式等，生物工業(yè)已經(jīng)大量應(yīng)用的氣升式發(fā)酵罐有氣升內(nèi)環(huán)流發(fā)酵罐、氣液雙噴射氣升環(huán)流發(fā)酵罐、設(shè)有多層分布板的塔式氣升發(fā)酵罐。25氣升式反應(yīng)器有多種類(lèi)型，常見(jiàn)的有氣升環(huán)流式、鼓泡式、空氣噴射264氣升式發(fā)酵罐的發(fā)展在發(fā)酵罐發(fā)展史中，機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐算是較為先進(jìn)的。但是其中仍存在些不利因素：消耗功率過(guò)大；剪切作用影響某些微生物的菌絲生長(zhǎng)形態(tài)；生產(chǎn)制造和運(yùn)行費(fèi)用較高等；由于存在不易解決的傳熱、混合、反應(yīng)等問(wèn)題，罐容積受到限制。27氣升式發(fā)酵罐的發(fā)展在發(fā)酵罐發(fā)展史中，機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐算是較為為克服機(jī)械攪拌罐存在的缺點(diǎn)，人們對(duì)氣升式發(fā)酵罐的研究開(kāi)發(fā)日益重視。主要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是：生產(chǎn)水平要高于或等于機(jī)械攪拌罐，要節(jié)省能源，從而降低發(fā)酵成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。28為克服機(jī)械攪拌罐存在的缺點(diǎn)，人們對(duì)氣升6氣升式發(fā)酵罐與鼓泡塔式發(fā)酵罐相似，所不同的是氣升式罐含有導(dǎo)流筒，鼓泡塔式罐沒(méi)有。導(dǎo)流筒內(nèi)置稱(chēng)內(nèi)循環(huán)式，外置稱(chēng)外循環(huán)式。內(nèi)循環(huán)氣升式發(fā)酵罐是以壓縮空氣鼓泡與罐內(nèi)導(dǎo)流裝置作用實(shí)現(xiàn)氣液混合。有關(guān)這類(lèi)罐型的功耗指標(biāo)，一般是內(nèi)循環(huán)氣升式發(fā)酵罐功耗為3．5kw／m3，而機(jī)械攪拌罐的功耗為5一lOkw／m3。目前，世界上最大的工業(yè)發(fā)酵罐是氣升式發(fā)酵罐。1984年英國(guó)ICI公司以導(dǎo)流筒內(nèi)多孔板分布結(jié)構(gòu)的超大型內(nèi)循環(huán)罐型用于烴類(lèi)發(fā)酵生產(chǎn)酵母取得成功。該公司氣升式發(fā)酵罐高200英尺，直徑25英尺，容積800多立方米。29氣升式發(fā)酵罐與鼓泡塔式發(fā)酵罐相似，所不7氣升式發(fā)酵罐的用途該設(shè)備可廣泛用于抗生素、氨基酸、酶制劑、維生素、有機(jī)酸等好氧性發(fā)酵過(guò)程。在化工方面可用于氣-液、氣-液-固反應(yīng)過(guò)程。在環(huán)保方面可用于污水處理。目前該設(shè)備在國(guó)內(nèi)用于谷氨酸、抗生素、黃原膠、糖化酶、檸檬酸生產(chǎn)，設(shè)備體積已達(dá)到140m3，投入使用后取得了非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)酵所必須的空氣在靜態(tài)混合元件內(nèi)外上下流動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)酵液循環(huán)，促進(jìn)氣-液充分混合。30氣升式發(fā)酵罐的用途該設(shè)備可廣泛用于抗生素、氨基酸、酶制劑、維1、氣升環(huán)式反應(yīng)器的特點(diǎn)前面已經(jīng)簡(jiǎn)單提到氣升環(huán)式反應(yīng)器的特點(diǎn)，由于氣升環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)沒(méi)有攪拌器，并且有定向循環(huán)流動(dòng)，下面具體說(shuō)明。(1)反應(yīng)溶液分布均勻：氣液固三相的均勻混合與溶液成分的混合分散良好是生物反應(yīng)器的普遍要求，因其流動(dòng)、混合與停留時(shí)間分布均受到影響。對(duì)許多間歇或連續(xù)加料的通氣發(fā)酵，基質(zhì)和溶氧盡可能均勻分散，以保證其基質(zhì)在發(fā)酵罐內(nèi)各處的濃度都落在0.1％～1％范圍內(nèi)，溶解氧為10％一30％。這對(duì)需氧生物細(xì)胞的生長(zhǎng)和產(chǎn)物生成有利。此外，還需避免發(fā)酵罐液面生成穩(wěn)定的泡沫層，以免生物細(xì)胞積聚于上而受損害甚至死亡。還有培養(yǎng)基成分尤其是有淀粉類(lèi)易沉降的顆粒物料，更應(yīng)能懸浮分散。氣升環(huán)流反應(yīng)器能很好地滿(mǎn)足這些要求。311、氣升環(huán)式反應(yīng)器的特點(diǎn)前面已經(jīng)簡(jiǎn)單提到氣升環(huán)式反應(yīng)器的特(2)較高的溶氧速率和溶氧效率：氣升式反應(yīng)器有較高的氣含率和氣液接觸介面，因而有高傳質(zhì)速率和溶氧效率，體積溶氧效率通常比機(jī)械攪拌罐高。(3)剪切力小，對(duì)生物細(xì)胞損傷?。河捎跉馍椒磻?yīng)器沒(méi)有機(jī)械攪拌葉輪，故對(duì)細(xì)胞的剪切損傷可減至最低，尤其適合植物細(xì)胞及組織的培養(yǎng)。32(2)較高的溶氧速率和溶氧效率：氣升式反應(yīng)器有較高的氣含率和4)傳熱良好：好氣發(fā)酵均產(chǎn)生大量的發(fā)酵熱，如酵母培養(yǎng)旺盛期發(fā)酵熱高達(dá)3.0～4.0×105kJ／(m3.h)，而傳熱溫差則只有幾度，尤其夏季，若使用非冷凍水，則只有3-10℃左右，故需很大的換熱面積與傳熱系數(shù)。氣升式反應(yīng)器因液體綜合循環(huán)速率高，同時(shí)便于在外循環(huán)管路上加裝換熱器，以保證除去發(fā)酵熱以控制適宜的發(fā)酵溫度，其示意圖如圖。具有外循環(huán)冷卻的氣升環(huán)流式發(fā)酵罐1一發(fā)酵罐2一通氣管3一發(fā)酵液進(jìn)口4一空氣分布器5一空氣進(jìn)口6一循環(huán)泵7一發(fā)酵液出口8一熱交換器9一噴嘴10一發(fā)酵液出料口12一排氣管334)傳熱良好：好氣發(fā)酵均產(chǎn)生大量的發(fā)酵熱，如酵母培養(yǎng)旺盛期發(fā)(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制造：氣升式反應(yīng)器罐內(nèi)無(wú)機(jī)械攪拌器，故不需安裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜的攪拌系統(tǒng)，密封也容易保證，所以加工制造方便，設(shè)備投資低。同時(shí)大型和超大型發(fā)酵反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)制造也已實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)用氣升式玻璃發(fā)酵罐（實(shí)物）BIOTECH實(shí)驗(yàn)用氣升式發(fā)酵罐34(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工制造：氣升式反應(yīng)器罐內(nèi)無(wú)機(jī)械攪拌器，（6)操作和維修方便：因氣升式發(fā)酵罐無(wú)機(jī)械攪拌系統(tǒng)，所以結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，能耗低，操作方便，特別是不易發(fā)生機(jī)械攪拌軸封容易出現(xiàn)的滲漏染菌問(wèn)題。另外因無(wú)機(jī)械攪拌熱產(chǎn)生，所以發(fā)酵總熱量較低，便于換熱冷卻系統(tǒng)的裝設(shè)。35（6)操作和維修方便：因氣升式發(fā)酵罐無(wú)機(jī)械攪拌系統(tǒng)，所以結(jié)構(gòu)

內(nèi)循環(huán)氣升式罐分為三個(gè)區(qū)域：氣體上升區(qū)；液體下降區(qū)；氣液分離區(qū)。進(jìn)入上升區(qū)的空氣被分散，上升的氣泡引起液體向上流動(dòng)。氣泡在分離區(qū)逸出液體，液體向上的力被抵消，轉(zhuǎn)而向下流動(dòng)，由此導(dǎo)致液體循環(huán)并促進(jìn)混合。導(dǎo)流筒的主要功能，一是增強(qiáng)罐內(nèi)整個(gè)液體的混合；二是降低氣泡的聚并；三是平均了整個(gè)罐內(nèi)的剪切力；這最后一條被認(rèn)為是氣升式罐產(chǎn)出高于機(jī)械攪拌罐的主要理由。分離區(qū)的作用：增加液體體積；降低泡沫量；使下降液體的含氣量最小。內(nèi)循環(huán)氣升式罐運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)36內(nèi)循環(huán)氣升式罐分為三個(gè)區(qū)域：氣體上升區(qū)；內(nèi)循環(huán)氣升式罐運(yùn)轉(zhuǎn)3715氣升式發(fā)酵罐-指標(biāo)及配置1溫度溫度控制冷卻水溫度+5℃-80℃±0.2℃

發(fā)酵過(guò)程順序控制（根據(jù)發(fā)酵時(shí)間，溫度自動(dòng)變量控制，至少10段）2pH顯示范圍：0.00~14.00±0.01全自動(dòng)控制范圍：2.00~12.00±0.05發(fā)酵過(guò)程順序控制（根據(jù)發(fā)酵時(shí)間，pH自動(dòng)變量控制,至少10段）3DO0-200±3％，顯示精度0.1％根據(jù)需要可以與轉(zhuǎn)速或補(bǔ)料及罐壓關(guān)聯(lián)控制發(fā)酵過(guò)程順序控制（根據(jù)發(fā)酵時(shí)間，DO自動(dòng)變量控制，至少10段）4泡沫全自動(dòng)PID控制與報(bào)警靈敏度100~100000Ω發(fā)酵過(guò)程順序控制（根據(jù)發(fā)酵時(shí)間，泡沫自動(dòng)變量控制,至少10段）5補(bǔ)料全自動(dòng)設(shè)定控制發(fā)酵過(guò)程分段控制（根據(jù)發(fā)酵時(shí)間，補(bǔ)料自動(dòng)變量控制，至少10段）6壓力手動(dòng)控制，儀表顯示

7空氣流量手動(dòng)控制，儀表顯示38氣升式發(fā)酵罐-指標(biāo)及配置1溫度溫度控制冷卻水溫度+5℃-我國(guó)在這方面的成果—YZ型氣升篩板式發(fā)酵罐用于利福霉素發(fā)酵生產(chǎn)的YZ型氣升篩板式發(fā)酵罐，是由多年從事發(fā)酵生產(chǎn)工作的技術(shù)人員研究設(shè)計(jì)的，參考了國(guó)內(nèi)外已有的氣升式發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)，結(jié)合發(fā)酵生產(chǎn)實(shí)際，經(jīng)多次改進(jìn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，優(yōu)化結(jié)構(gòu)。在生產(chǎn)應(yīng)用中取得了良好的效果。39我國(guó)在這方面的成果—YZ型氣升篩板式發(fā)酵罐用于利福霉素發(fā)酵生YZ型氣升篩板式發(fā)酵罐的幾何尺寸與標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械攪拌酵罐基本相同。罐內(nèi)中央安裝有若干節(jié)導(dǎo)流筒，筒內(nèi)裝有混合元件。壓縮空氣由罐底通入，罐底有空氣分布器。分布器噴出的氣泡與發(fā)酵液混合，帶動(dòng)發(fā)酵液上升，上升的發(fā)酵液進(jìn)入導(dǎo)流筒內(nèi)，經(jīng)與混合元件作用后沖向發(fā)酵液液面。此時(shí)，參與完細(xì)胞代謝的氣泡從發(fā)酵液中逸出，被排出罐外。由于比重較大和氣液混合形成的升力造成導(dǎo)流筒外側(cè)負(fù)壓的原因，氣泡逸出后的發(fā)酵液，沿導(dǎo)流筒外側(cè)空間快速下降至發(fā)酵罐底部，再經(jīng)氣液混合上升。發(fā)酵液在氣體的推動(dòng)下在發(fā)