第2章 發(fā)酵設(shè)備課件

發(fā)酵工程2/jing/C76/zcr-1.htm南陽師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院發(fā)酵工程第一章發(fā)酵工程總論第二章發(fā)酵設(shè)備第三章發(fā)酵工業(yè)原料及其處理第四章發(fā)酵滅菌與無菌空氣制備第五章發(fā)酵菌種的制備第六章發(fā)酵工業(yè)放大第七章微生物發(fā)酵機(jī)制第八章發(fā)酵動力學(xué)第九章發(fā)酵過程工藝控制第十章發(fā)酵染菌及防治第十一章發(fā)酵工業(yè)廢物、廢水處理和資源化技術(shù)第十二章展望發(fā)酵工程種子擴(kuò)大培養(yǎng)培養(yǎng)基配制空氣除菌培養(yǎng)基滅菌發(fā)酵生產(chǎn)下游處理發(fā)酵設(shè)備發(fā)酵工程的一般流程廢棄物資源化、無害化產(chǎn)品發(fā)酵類型和設(shè)備固體發(fā)酵盤曲、簾曲——曲盤、簾子等，自然通風(fēng)發(fā)酵池、窖、地缸——相對密閉不通風(fēng)厚層通風(fēng)制曲——曲箱，機(jī)械通風(fēng)旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)——轉(zhuǎn)鼓型發(fā)酵罐，機(jī)械通風(fēng)液體發(fā)酵厭氣發(fā)酵——厭氣發(fā)酵罐，密閉不通風(fēng)好氣發(fā)酵密閉通風(fēng)機(jī)械攪拌通風(fēng)通風(fēng)攪拌非循環(huán)式循環(huán)式通風(fēng)式發(fā)酵罐自吸式發(fā)酵罐伍式發(fā)酵罐，內(nèi)循環(huán)文式發(fā)酵罐，外循環(huán)非循環(huán)式循環(huán)式——空氣帶升式發(fā)酵罐鼓泡式發(fā)酵罐塔式發(fā)酵罐1反應(yīng)器分類及設(shè)計的原則和目標(biāo)2微生物細(xì)胞反應(yīng)器-發(fā)酵罐3空氣除菌設(shè)備4產(chǎn)品純化設(shè)備第二章發(fā)酵設(shè)備與反應(yīng)器發(fā)酵工程1反應(yīng)器分類及設(shè)計的原則和目標(biāo)第二章發(fā)酵設(shè)備與反應(yīng)器1.1反應(yīng)器的分類1.2反應(yīng)器的設(shè)計目標(biāo)和原則1.1反應(yīng)器的分類提供生物體生長和產(chǎn)物形成的各種條件（？），促進(jìn)微生物的代謝，達(dá)到低能耗、高產(chǎn)量的目的；

生物反應(yīng)器應(yīng)應(yīng)滿足無菌的要求；反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，便于清洗和滅菌。1.1反應(yīng)器的分類生物作用劑酶催化反應(yīng)器細(xì)胞反應(yīng)器細(xì)胞或組織的代謝要求厭氧反應(yīng)器好氧反應(yīng)器光照反應(yīng)器膜生物反應(yīng)器反應(yīng)器結(jié)構(gòu)罐式、管式、塔式、膜式反應(yīng)器生物反應(yīng)器是進(jìn)行生物反應(yīng)的核心設(shè)備，無論是使用微生物、酶或動植物細(xì)胞（或組織）作為生物催化劑，所需要反應(yīng)器都應(yīng)具備：1.2反應(yīng)器的設(shè)計目標(biāo)和原則判斷生物反應(yīng)器好壞的唯一標(biāo)準(zhǔn)是該裝置能否適合工藝要求以取得最大的生產(chǎn)效率。

1）反應(yīng)器具備條件A嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)；B良好的液體混合性能；C較高的傳質(zhì)、傳熱性能；D結(jié)構(gòu)簡單，能耗低；E配套而又可靠的檢測和控制儀表。2）反應(yīng)器設(shè)計的目標(biāo)

生物反應(yīng)器設(shè)計的主要目標(biāo)是獲取高質(zhì)量、低成本的成品。而做到低成本的一個重要因素是增效節(jié)能。1.2反應(yīng)器的設(shè)計目標(biāo)和原則3）生物反應(yīng)器設(shè)計應(yīng)遵循原則⑴生物反應(yīng)器應(yīng)具有適宜的徑高比。滿足不同生物體生長代謝的溶氧和厭氧需求。⑵應(yīng)承受一定的壓力。滿足正常工作和滅菌時的壓力、溫度要求，因此罐體各部件要有一定的強(qiáng)度，能應(yīng)承受一定的壓力。⑶有攪拌通風(fēng)裝置的反應(yīng)器能使氣液固三相充分混合，滿足物料必須的溶氧要求。1.2反應(yīng)器的設(shè)計目標(biāo)和原則3）生物反應(yīng)器設(shè)計應(yīng)遵循原則⑷反應(yīng)器應(yīng)盡量減少死角，消除藏垢積污場所，保證滅菌徹底。⑸反應(yīng)器應(yīng)有恰當(dāng)?shù)睦鋮s裝置和冷卻面積，滿足生物體生長代謝過程中的溫度要求。⑸盡量減少法蘭連接，防止因設(shè)備震動和熱膨脹，引起法蘭連接處移位，造成污染。⑹保證滅菌工作的順利進(jìn)行，培養(yǎng)系統(tǒng)中已滅菌部分地區(qū)與未滅菌部分之間不能直接連通；某些部分能單獨(dú)滅菌。2微生物細(xì)胞反應(yīng)器-發(fā)酵罐第二章發(fā)酵設(shè)備與反應(yīng)器2.1機(jī)械攪拌發(fā)酵罐2.2其他類型發(fā)酵罐2.3攪拌軸功率的計算厭氧發(fā)酵罐好氧發(fā)酵罐對氧的需求酒精、啤酒、丙酮、丁酮和乳酸等氨基酸、抗生素、酶制劑等液體培養(yǎng)基的滅菌連消塔-噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程液體培養(yǎng)基的滅菌噴射加熱-真空冷卻流程液體培養(yǎng)基的滅菌板式換熱器滅菌流程糖化麥芽汁煮沸鍋用于麥汁的煮沸和濃縮，把麥汁中多余水分蒸發(fā)掉，使其達(dá)到要求濃度，并加入酒花浸出酒花中的苦味及芳香物質(zhì)，還有加熱凝固蛋白質(zhì)、滅菌、滅酶的作用。糖化糖化醪過濾槽主要用于醪液的糖化和麥汁的過濾。糖化淀粉水解制糖淀粉水解為葡萄糖的方法有酸解法、酶解法和酸酶結(jié)合法等。1、酸解設(shè)備（1）加壓罐水解糖化（2）管道水解糖化管道糖化法是將加了酸的淀粉乳用泵輸送，流經(jīng)管道，用蒸汽直接或間接加熱，使淀粉乳糊化、糖化，在一定溫度下流經(jīng)其余管道，在他端流出，達(dá)到需要的糖化程度。2、酶解設(shè)備酶解分為液化和糖化兩步。（1）液化升溫液化法、高溫液化法和噴射液化法。噴射液化器構(gòu)造示意圖

噴射液化器（2）糖化2.1機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐發(fā)酵罐的基本條件

適宜的徑高比（高與直徑的比值為2.5—4）能承受一定壓力、溫度攪拌通風(fēng)裝置保證氣液充分混合具有足夠的冷卻面積死角少，滅菌徹底軸封嚴(yán)密，泄漏少發(fā)酵罐的基本結(jié)構(gòu)2.1機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐2.1機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐發(fā)酵罐的攪拌器功能：打碎空氣（徑向），使發(fā)酵液充分混合（軸向）類型：平葉式、彎葉式、劍葉式葉片數(shù)量：一般6片，最少3片，最多6片2.1機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐發(fā)酵罐的換熱裝置夾套式換熱裝置：結(jié)構(gòu)簡單，死角少，利于滅菌，降溫效果較差，適用于小型發(fā)酵罐。豎式蛇管換熱裝置：降溫效果較好，節(jié)水。豎式列管（排管）換熱裝置：降溫效果好，但要求水源充足。2.1機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐擋板作用：克服渦流，將經(jīng)向改變?yōu)檩S向流動，增加溶氧速率。大?。簩?，0.1-0.12D；長，液面至罐底。位置：與罐壁的間距，1/5-1/8W。數(shù)量：4塊，豎式蛇管換熱裝置也起一定擋板作用。2.1機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐機(jī)械消泡方法罐內(nèi)消泡：在發(fā)酵罐內(nèi)消除泡沫耙式消泡槳、碟式消泡器等罐外消泡：將泡沫引出發(fā)酵罐外，消泡后再 返回罐內(nèi)旋轉(zhuǎn)葉片消泡器、離心式消泡器等2.1機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐耙式消泡槳2.1機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐碟片式消泡器優(yōu)點(diǎn)：消泡能力強(qiáng)，功耗小

缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)麻煩2.1機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐旋轉(zhuǎn)葉片罐外消泡2.1機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐離心力罐外消泡二、其他類型發(fā)酵罐液體深層厭氣發(fā)酵設(shè)備酒精發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)2.1其他類型發(fā)酵罐自吸式發(fā)酵罐

非循環(huán)機(jī)械攪拌二、其他類型發(fā)酵罐伍式發(fā)酵罐（循環(huán)機(jī)械攪拌）二、其他類型發(fā)酵罐帶升式發(fā)酵罐（循環(huán)通氣攪拌）2.2其他類型發(fā)酵罐塔式發(fā)酵罐（非循環(huán)通氣攪拌）2.2其他類型生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器：為特定的細(xì)胞或酶提供適宜的增殖或進(jìn)行特定生化反應(yīng)環(huán)境，并且都是利用生物催化劑進(jìn)行生化反應(yīng)的設(shè)備。其他類型生物反應(yīng)器動植物細(xì)胞反應(yīng)器2.2其他類型生物反應(yīng)器生物濾池——污水處理2.2其他類型生物反應(yīng)器生物轉(zhuǎn)盤法——污水處理出水進(jìn)水進(jìn)水出水其他類型生物反應(yīng)器接觸氧化法和流化床法——污水處理2.2其他類型生物反應(yīng)器立式多段發(fā)酵塔——固體廢棄物處理其他類型生物反應(yīng)器臥式回轉(zhuǎn)圓筒形發(fā)酵倉——固體廢棄物處理2.2其他類型生物反應(yīng)器高溫動態(tài)二次堆肥車間——固體廢棄物處理2.2其他類型生物反應(yīng)器生物吸收法——生物除臭其他類型生物反應(yīng)器堆肥濾池法——生物除臭堆肥濾池法固體發(fā)酵特點(diǎn)固體發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)原料簡單不易被污染回收產(chǎn)品容易通氣較易實(shí)現(xiàn)，節(jié)能發(fā)酵廢料可用作飼料2.2其他類型生物反應(yīng)器固體發(fā)酵設(shè)備固體發(fā)酵設(shè)備

更先進(jìn)的機(jī)械通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備如上圖所示，可實(shí)現(xiàn)自動化控制。我國采用單層旋轉(zhuǎn)制曲設(shè)備較多。此外還有臥式固體發(fā)酵罐。動物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器懸浮培養(yǎng)反應(yīng)器貼壁培養(yǎng)反應(yīng)器載體懸浮培養(yǎng)反應(yīng)器植物細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器此外還有微藻培養(yǎng)光合生物反應(yīng)器發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)室搖瓶-小試-中試5L小試5L-50L二級發(fā)酵裝置2.3攪拌軸功率的計算發(fā)酵罐直徑D（m）、攪拌器直徑d（m）液柱高度HL（m）、攪拌器形式、攪拌器轉(zhuǎn)速n(r·min-1)、液體粘度μ（Pa·S）、液體密度ρ（kg/m3）、重力加速度g（m/s2）以及有無檔板等。軸功率（W）：P=?（n、d、ρ、

μ、g

）目前，一般每立方米發(fā)酵培養(yǎng)液的功率吸收為1-3.5KW。應(yīng)考慮的因素：1、分為軸向和徑向推進(jìn)兩種型式。前者為螺旋槳式，或者為渦輪式。（1）螺旋槳式攪拌器順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)分別將液體向下和向上推進(jìn)，形成軸向的螺旋運(yùn)動。其混合效果較好，但造成的剪率較低，對氣泡的分散效果不好。常用以提高液體循環(huán)速度。螺距一般等于攪拌器直徑。2.3攪拌軸功率的計算（一）攪拌器的型式與流型(2)圓盤平直葉渦輪攪拌器圓盤的作用：無菌空氣由單開口管通至攪拌器下方，大的氣泡受到圓盤的阻擋，避免從軸部的葉片空隙上升，保證了氣泡的更好的分散。圓盤平直葉渦輪攪拌器具有很大的循環(huán)輸送量和功率輸出，適用于各種流體，包括粘性流體、非牛頓型流體等。(3)圓盤彎葉渦輪攪拌器圓盤彎葉渦輪攪拌器的攪拌流型與平直渦輪的相似，但前者造成的液體徑向流動較為強(qiáng)烈，因此在相同的攪拌轉(zhuǎn)速時，前者的混合效果較好。但由于前者的流線葉型，在相同的攪拌轉(zhuǎn)速時，輸出的功率較后者的為小。因此在混合要求特別高，而溶氧速率相對要求略低，可選用圓盤彎葉渦輪。(4)圓盤箭葉渦輪攪拌器其攪拌流型與上述兩種渦輪相近，但它的軸向流動較強(qiáng)烈，但在同樣轉(zhuǎn)速下，它造成剪率低，輸出功率也較低。2、流型攪拌器在發(fā)酵罐中造成的流型，對氣固液相的混合效果、氧氣的溶解、熱量的傳遞都影響較大。攪拌器造成的流體流動型式不僅決定于攪拌器本身，還受罐內(nèi)附件及其安裝位置的影響。（1）罐中心裝垂直螺旋槳攪拌器的攪拌流型周邊無擋板：軸中心形成凹陷的漩渦。周邊有垂直擋板：液體的螺旋狀流受擋板折流，被迫向軸心方向流動，使漩渦消失。（2）渦輪式攪拌器的流型在渦輪平面的上下兩側(cè)形成向上和向下的兩個翻騰。如不滿足全擋板條件，軸中心位置也有凹陷的漩渦。（3）裝有套筒時的攪拌器攪拌流型在罐內(nèi)與垂直的攪拌器同中心安裝套筒，可以大大加強(qiáng)循環(huán)輸送效果，并能將液面的泡沫從套筒的上部入口，抽吸到液體之中，具有自消泡能力。例如，伍式發(fā)酵罐。分為攪拌器在套筒外和套筒外兩種。（二）攪拌器軸功率的計算發(fā)酵罐液體中的溶氧速率以及氣液固相的混合強(qiáng)度與單位體積液體中輸入的攪拌功率有很大關(guān)系。在相同的條件下，輸入于單位體積不通氣液體中的功率要大于通氣液體中的功率。1、單只渦輪在不通氣條件下輸入攪拌液體的功率P0的計算所謂攪拌器輸入攪拌液體的功率，是指攪拌器以既定所速度迴轉(zhuǎn)時，用以克服介質(zhì)的阻力所需要的功率，或簡稱軸功率。它不包括機(jī)械傳動的摩擦所消耗的功率，因此它不是電動機(jī)的軸功率或耗用功率。一個具體的攪拌器所輸入攪拌液體的功率決定于：葉輪與罐的相對尺寸、轉(zhuǎn)速、流體的物性、擋板的尺寸和數(shù)目等。2、多只渦輪在不通氣條件下輸入攪拌液體的功率計算在大的發(fā)酵罐中，深度較大，只用一只渦輪則攪拌效果不佳，故一般在同一攪拌軸上裝置相同尺寸2～3只渦輪。在相同轉(zhuǎn)速下，多只渦輪比單只輸出更多的功率，其增加的程度除了葉輪個數(shù)之外，還決定于葉輪間的距離S。有三種情況(1)S=0實(shí)際變?yōu)橐恢粶u輪，P=P1

(2)S>S0,互不干擾，P=2P1

(3)0<S<S0,相互干擾，液體在相鄰的區(qū)間內(nèi)部分重合，P<2P1對于多只渦輪，若符合下述條件則Pn＝nP.（1）對非牛頓型流體：S=2D,牛頓型：S=2.5～3.0D（2）靜液面至上渦輪距離：0.5～2D（3）下渦輪至罐底的距離：C=0.5～1.0DS過小，不能輸出最大功率，S過大，則中間區(qū)域攪拌效果不好。3、通氣液體機(jī)械攪拌功率Pg的計算（三）非牛頓流體特性對攪拌功率計算的影響

通風(fēng)發(fā)酵罐中溶氧速率與通氣、攪拌的關(guān)系（一）雙膜理論

只有溶解于培養(yǎng)液中的氧才能為其中的微生物所利用?？諝獗环稚⒊杉?xì)小的氣泡，盡可能增大氣液兩相的接觸界面和接觸時間，以促進(jìn)氧的溶解。氧的溶解過程實(shí)質(zhì)上就是氣體吸收過程，這一過程可以用氣體吸收的基本理論即雙膜理論闡明。雙膜理論的基本前提：（1）氣泡和液體之間存在界面，兩邊分別有氣膜和液膜，均處于層流狀態(tài)，氧分子只能借濃度差以擴(kuò)散方式透過雙膜，氣體和液體主流空間中任一點(diǎn)的氧分子濃度相同。（2）在雙膜之間的界面上，氧氣的分壓強(qiáng)與溶于液體中的氧的濃度處于平衡關(guān)系。（3）傳質(zhì)過程處于穩(wěn)定狀態(tài)，傳質(zhì)途徑上各點(diǎn)的氧濃度不隨時間而變。（二）測量體積溶氧系數(shù)KLa的方法測定方法：亞硫酸鹽氧化法、極譜法、氧的物料衡算法和溶氧電極法等。1、亞硫酸鹽氧化法2、溶氧電極法是一種參量變換器，把溶氧濃度轉(zhuǎn)變成一個與之呈線性關(guān)系的電流量。這種溶氧電極能耐蒸汽殺菌時的高溫，可以固定裝在發(fā)酵罐上，連續(xù)的測量培養(yǎng)液中溶氧濃度，此法為當(dāng)前測量溶氧濃度的常用方法。（三）KLa與設(shè)備參數(shù)操作變數(shù)間的關(guān)系(影響溶氧系數(shù)KLa的主要因素)從前面所述：氧傳遞速率NV=KLa(C*-C)因此影響NV的主要因素有溶氧系數(shù)KLa值和推動力C*-C。要提高NV，需要提高Kla。與Kla有關(guān)系的有攪拌、空氣線速度、空氣分布器、發(fā)酵液性質(zhì)等。與推動力有關(guān)的有發(fā)酵液濃度、氧分壓、發(fā)酵液性質(zhì)等。

1.攪拌(1)目的:

a.擴(kuò)散氣流，強(qiáng)化氣流的湍流程度，使氣液固三相更好接觸，提高溶氧速率。

b.使微生物懸浮液混合一致促進(jìn)代謝產(chǎn)物的傳質(zhì)速率。攪拌可分三方面改善溶氧速率：a.把空氣打成細(xì)泡，從而增加有效界面?zhèn)鬟f面積。b.攪拌使液體形成湍流，可以延長氣泡在液體中心的停留時間。c.加強(qiáng)液體湍流，減少氣泡周圍液膜厚度，減少液膜阻力，從而增大KLa值。

攪拌使菌體分散，避免結(jié)團(tuán)，有利于固體傳遞中的接觸面積增加使推動力增加。但是過渡強(qiáng)烈的攪拌，產(chǎn)生的剪切作用大，對細(xì)胞有損傷，特別是絲狀菌的發(fā)酵類型，更考慮到剪切力對細(xì)胞的損傷。

對KLa值有影響的：攪拌器的形式，直徑大小，轉(zhuǎn)速，組數(shù)，攪拌器間距以及在罐內(nèi)相對位置。一般地說，增加攪拌器直徑D對增加攪拌循環(huán)量有利，增加轉(zhuǎn)速對提高溶氧系數(shù)有利。

2.空氣流速機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的溶氧系數(shù)KLa與通氣線速度Vs有關(guān)系：KLa正比于空氣線速度Vs，當(dāng)加大通風(fēng)量Q時，Vs相應(yīng)增加，溶氧增加。但是，另一方面，增加Q，在轉(zhuǎn)速N不變時，Pg會下降，又會使KLa下降。同時Vs過大時，會發(fā)生過載現(xiàn)象。這時漿葉不能打散空氣，氣流形成大氣泡在軸周圍逸出。使攪拌效果和溶氧速率都大大降低。因此，單純增大通風(fēng)量來提高溶氧系數(shù)并不一定取得好的效果。因此，只有在增大Q的同時也相應(yīng)提高轉(zhuǎn)速N，使Pg不至過分降低的情況下，才能最有效地提高Kla。

3.空氣分布裝置

空氣分布裝置有單管、多孔環(huán)管和多孔分支環(huán)管等幾種。當(dāng)通風(fēng)量很小時，氣泡的直徑與空氣噴口直徑的1/3次方成正比，也就是說噴口直徑越小，溶氧系數(shù)越大。但是，一般發(fā)酵工業(yè)的通風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個范圍，這時氣泡直徑只與通風(fēng)量有關(guān)，與噴口直徑無關(guān)。

4.發(fā)酵罐內(nèi)柱高度據(jù)報道，當(dāng)H/D（高徑比）從1加到3時，KLa可增加40％左右。當(dāng)H/D從2增加到3時，KLa增加20％。由此可見，H/D小，氧利用率小，氧利用率差。H/D太大，溶氧系數(shù)增加不大。相反由于罐身過高液柱壓差大

氣泡體積被壓縮，以至造成氣液界面小的缺點(diǎn)。H/D大，廠房要求也高，一般H/D＝1.7～4，以2～3為宜。5.發(fā)酵液的物理性質(zhì)

有些有機(jī)物質(zhì)，如蛋白胨，能降低KLa值。當(dāng)水中加入1％蛋白胨時，會將KLa減少到原來的1/3左右，同時氣泡直徑減少15％左右，而KLa值降到未加蛋白胨時的40％左右。在發(fā)酵過程中，營養(yǎng)物質(zhì)的利用,代謝產(chǎn)物的積累，菌體的繁殖都會改變培養(yǎng)液的粘度、表面張力、離子強(qiáng)度等。從而影響氣泡大小、氣泡穩(wěn)定性和氧的傳遞速度。培養(yǎng)物濃度增大、粘度增大、KLa值降低。

6.溫度溫度對溶氧系數(shù)KLa的影響可用下式來表示；

上式可以看出，KLa隨溫度升高而增大。

7.氧分壓根據(jù)亨利定律，增大氧分壓可提高溶氧濃度，從而增大推動力（C*-C），增大溶氧速率。采用純氧、含氧量高的空氣、增大罐壓三種方法均能增大氧分壓。但采用純氧在經(jīng)濟(jì)方面是不合算的；增大罐壓使空氣壓力要求增大，整個設(shè)備耐壓要求也提高了。綜上所述，提高K的途徑：(1)增加攪拌器轉(zhuǎn)速N、以提高Pg、可以有效提高KLa;(2)增大通氣量Q、可提高Vs。只有在增大Q的同時也相應(yīng)提高N，不使Pg過分下降的情況下才會有效。(3)為了提高NV，除了提高KLa之外，提高C*也是可行的方法。3空氣除菌設(shè)備第五章發(fā)酵設(shè)備與反應(yīng)器2/jing/C76/zcr-1.htm3空氣除菌設(shè)備加熱滅菌（220°C，20秒）

[滅菌徹底，能耗大，成本高]電除菌

[除菌效果差，僅用于初除菌]輻射滅菌

[254-265nm效果最佳，僅限表面滅菌]介質(zhì)過濾除菌

[主流的除菌方式]空氣滅菌方法3空氣除菌設(shè)備一、介質(zhì)除菌（介質(zhì)過濾）的原理慣性沖擊滯留作用原理攔截滯留作用原理布朗擴(kuò)散作用原理重力沉降作用原理靜電吸附作用原理3空氣除菌設(shè)備二、介質(zhì)過濾效率的過濾器的計算介質(zhì)層厚度：1N0L=—ln—KN空氣過濾器直徑：D=（4Q/Πωg）-2K—過濾器的除菌效率；N

—過濾器出口空氣中的含菌量；

ωg

—?dú)怏w流速；Q—發(fā)酵罐每分鐘用空氣量。3空氣除菌設(shè)備三、空氣除菌設(shè)備空氣過濾除菌的目的Ns<10-3個/m3，同時使空氣有一定壓力空氣過濾除菌流程普通空氣冷卻除菌流程高效前置過濾除菌流程3空氣除菌設(shè)備普通空氣冷卻除菌流程3空氣除菌設(shè)備高效前置過濾除菌流程3空氣除菌設(shè)備過濾介質(zhì)棉花、玻璃纖維、紙、

活性碳、石棉濾板、

燒結(jié)材料過濾介質(zhì)等過濾器結(jié)構(gòu)3空氣除菌設(shè)備空氣過濾的附屬設(shè)備初過濾器： 減輕主過濾器負(fù)荷，防止空壓 機(jī)磨損空氣貯罐： 維持壓力穩(wěn)定，沉降油霧氣液分離器：冷凝水霧和油霧空氣冷卻器：降溫、降壓、冷凝設(shè)備與管道的滅菌設(shè)備滅菌壓力（MPa）滅菌時間（min）滅菌鍋0.09820-30種子罐、發(fā)酵罐、計量罐、管道等0.147MPa45空氣過濾器0.147MPa1204產(chǎn)品純化設(shè)備第五章發(fā)酵設(shè)備與反應(yīng)器2/jing/C76/zcr-1.htm一）離心分離設(shè)備1．碟片式離心機(jī)2.管式離心機(jī)3．傾析式離心機(jī)二）過濾設(shè)備1．板框過濾機(jī)2.真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)3．硅藻土過濾機(jī)三）其他固液分離設(shè)備

切向流過濾雙水相萃取吸附法一、兩相分離設(shè)備碟片式離心機(jī)的結(jié)構(gòu)及操作密閉轉(zhuǎn)鼓內(nèi)設(shè)有數(shù)十個至上百個錐角為60～120的錐形碟片。簡單的碟式離心機(jī)沒有自動排渣裝置。自動除渣碟式離心機(jī)在四壁上開設(shè)若干噴嘴（或活門）。（二）加壓過濾機(jī)1、板框式及板式壓濾機(jī)(1)板框式壓濾機(jī)過濾洗滌卸渣清洗濾布過濾濾板和濾框間隔排列，框兩側(cè)覆以濾布，形成空腔供濾板支撐、壓緊。濾板的作用：支撐濾布，提供濾液流出的通道。正方形，角端開有小孔，兩面制成溝槽，與濾出口和洗水孔道連通。濾框的作用：提供濾漿進(jìn)入的空間，容納濾餅，總框數(shù)由其生產(chǎn)能力和懸浮液固體濃度確定。濾液引出方式：明流和暗流。(2)凹腔板式壓濾機(jī)全由濾板并列而成。濾板：凹面形圓盤，合并后形成凹腔，板的兩側(cè)是濾布。(3)自動板筐式壓濾機(jī)特點(diǎn)：板框壓緊、過濾、洗滌、卸餅和清洗等操作可在10min內(nèi)自動完成。板、框各有4個角孔，濾布是首尾封閉的整體，過濾、洗滌。卸渣：拉開框，降框。濾布洗滌：傳動裝置帶動環(huán)形濾布圍軸旋轉(zhuǎn)。（三）真空過濾機(jī)（轉(zhuǎn)筒式真空過濾機(jī)）原理：真空過濾設(shè)備采用大氣與真空之間的壓強(qiáng)差作為過濾操作的推動力。轉(zhuǎn)筒式真空過濾機(jī)主體是一個由篩板組成能轉(zhuǎn)動的水平圓筒，表面有一層金屬絲網(wǎng)，網(wǎng)上覆蓋濾布，筋板分隔成若干個空間，分配頭內(nèi)沿徑向隔離成3個室。當(dāng)圓筒緩慢旋轉(zhuǎn)時，筒內(nèi)每一空間相繼與分配頭中的1，2，3室相通，可順序進(jìn)行過濾、洗滌、吸干、吹松、卸餅等項操作。即整個圓筒分為過濾區(qū)、洗滌及脫水區(qū)、卸渣及再生區(qū)3個區(qū)域。過濾區(qū)：空間與真空管連通（吸濾）洗滌及脫水區(qū)：空間也與真空管連通，吸入洗滌水，吸干濾餅。

卸渣及再生區(qū)：與壓縮空氣管路連通，壓縮空氣由筒內(nèi)向外，穿過濾布而將濾餅吹松，隨后由刮刀刮除。吹凈殘渣，濾布再生。優(yōu)點(diǎn)：

１連續(xù)化操作，

２機(jī)械化程度高，勞動強(qiáng)度低，

３處理量大，濾渣洗滌良好。缺點(diǎn)：１輔助設(shè)備較多，２濾渣含水量較高，３不能過濾較細(xì)和較粘的物料索氏抽提儀（固液抽提儀，固液萃取設(shè)備）主要特點(diǎn)1.抽提速度快，45-60min即可完成抽提，無需烘干。2.在溶劑回收的步驟中充入惰性氣體可防止脂肪氧化。3.4種抽提:索氏抽提,索氏雙加熱,熱抽提,連續(xù)流法。4.可用水作為抽提溶劑。5.四個工位可兩兩獨(dú)立工作?？焖偃軇┨崛x美國(ASI)公司的壓力溶劑提取儀，通過外加壓力提高溶劑的沸點(diǎn)，進(jìn)而增加物質(zhì)在溶劑中的溶解度，是現(xiàn)代樣品分析前處理技術(shù)的最佳選擇。大量的實(shí)驗(yàn)表明：該方法具有環(huán)保、高效、清潔、快速等諸多特點(diǎn)，已被美國EPA推薦為3545A標(biāo)準(zhǔn)方法,可廣泛地用于環(huán)保、食品、天然植物、聚合物工業(yè)等各個領(lǐng)域。固相萃取裝置

主要特點(diǎn)1.獨(dú)特的下收集瓶結(jié)構(gòu)，使處理廢液更加方便，同時可防止交叉污染。2.一次可處理12個樣品，其功能滿足進(jìn)口同類產(chǎn)品要求。3.可配合的各種支架和接頭適合各種處理方法

離子交換與色譜分離設(shè)備1、離子交換設(shè)備2、色譜分離設(shè)備

2/jing/C76/zcr-1.htm一、離子交換設(shè)備根據(jù)物質(zhì)吸附性質(zhì)的不同，可用吸附法進(jìn)行分離；根據(jù)分子電離（電負(fù)性）的差異，可用離子交換法、電泳法和等電聚焦法等進(jìn)行分離；根據(jù)分子形狀和大小的不同，可用凝膠過濾層析、膜分離等分離；根據(jù)配體特異性的不同，可用親和層析法進(jìn)行分離。

現(xiàn)有的離子交換設(shè)備按結(jié)構(gòu)型式分為罐式、塔式、槽式等。按操作方式分為間歇式、周期式與連續(xù)式；按兩相接觸方式的不同，可分為固定床、移動床、流化床等。其中固定床設(shè)備是現(xiàn)今應(yīng)用最多的離子交換設(shè)備；使用單一交換柱不能連續(xù)生產(chǎn)，多柱串聯(lián)雖可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，但設(shè)備投資增加。（一）間歇式離子交換設(shè)備一般的離子交換罐為具有橢圓形封頭的圓筒形設(shè)備，樹脂層高度約占圓筒高度的50～70%，須留有充分的空間，已備反沖時樹脂層的擴(kuò)脹。交換罐上部溶液分布裝置，使溶液均勻通過樹脂層。罐底有多孔板、篩網(wǎng)及濾布以支持樹脂層，或者用塊石英石或卵石直接鋪于罐底以支持樹脂層。

1、反吸附離子交換罐（流化床）

被交換的溶液由罐的下部導(dǎo)入，其流速和粘度以使樹脂在罐內(nèi)呈沸騰狀態(tài)而不溢出罐外為宜，交換后的溶液則由罐頂?shù)某隹谝绯觥?/p>

優(yōu)點(diǎn)：省去菌絲過濾、液固兩相接觸面大而且較均勻，操作時不產(chǎn)生短路、死角，以及流速大和生產(chǎn)周期短

缺點(diǎn)：樹脂的飽和度不及正吸附的高、罐內(nèi)樹脂高度要比正吸附時低一點(diǎn)，以免樹脂外溢。2．固定床離子交換設(shè)備用多孔陶土板、粗粒無煙煤、石英砂等作為樹脂支撐體。被處理的溶液從樹脂上方加入，經(jīng)過分布管使液體均勻分布于整個樹脂的橫截面。加料方式：重力式和壓力式。再生方式：順流與逆流兩種。逆流再生有較好的效果，再生劑用量可減少；但要發(fā)生樹脂層的上浮。如將陽、陰兩種樹脂混合起來，則制成混合離子交換設(shè)備,可避免采用單床時溶液變酸及變堿的現(xiàn)象，因而可減少目標(biāo)產(chǎn)物的破壞。

另外，有一些離子交換器既可用于固定床的操作，也可用于流化床的操作。3、薄膜壓濾式離子交換設(shè)備

當(dāng)溶質(zhì)的吸附擴(kuò)散變得非常慢的時候，細(xì)微分開的樹脂就會有利于吸附。因?yàn)槠浔砻娣e大，易于吸附擴(kuò)散。但細(xì)微分開的樹脂也存在水力問題，即壓縮產(chǎn)生的阻力較大。薄膜壓濾式離子交換設(shè)備可解決這一問題，即在加壓情況下不會壓縮樹脂餅，防止阻力增大。4、活動式自動化離子交換設(shè)備

（二）半連續(xù)移動床式離子交換設(shè)備

移動床離子交換設(shè)備是一種半連續(xù)式離子交換裝置。特點(diǎn)：離子交換與樹脂再生、清洗分別在設(shè)備的不同單元中進(jìn)行。

系統(tǒng)運(yùn)行過程為：待處理液進(jìn)入處理柱后，樹脂隨待處理液一起在柱內(nèi)流動，同時進(jìn)行交換反應(yīng)。樹脂懸浮液流到中間循環(huán)柱，進(jìn)行固液分離，處理水外排。當(dāng)再生信號發(fā)出，水處理系統(tǒng)內(nèi)部分樹脂進(jìn)入飽和樹脂存