PDF《第十章》

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1 通风发酵设备

第十章

2 2 ? 四十年代中期,青霉素 的工业化生产,或深层 通风培养技术的出现, 标志近代通风发酵工业 的开始.

? 在深层通风培养技术中 ,发酵罐是关键设备. 在发酵罐中,微生物在 适当的环境中进行生长 、新陈代谢和形成发酵 产物.

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5 5 本章讲述的内容 ?

第一节 通风发酵罐及结构 ?

第二节 通气与搅拌 ?

第三节 氧的传递 ?

第四节 机械搅拌通风发酵罐的设计

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第一节 通风发酵罐及结构 ? 通风发酵罐又称好气性发酵罐,如谷氨酸、 柠檬酸、酶制剂、抗生素、酵母等发酵用的 发酵罐. ? 好气性发酵需要将空气不断通入发酵液中, 以供微生物所消耗的氧.

7 7 通风发酵罐的类型 ? 机械通风搅拌发酵罐 ? 气升式发酵罐 ? 自吸式发酵罐 ? 伍式发酵罐 ? 文氏管发酵罐

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一、机械通风搅拌发酵罐 ? 机械搅拌发酵罐是发酵 工厂常用类型之一.它 是利用机械搅拌器的作 用,使空气和发酵液充 分混合,促使氧在发酵 液中溶解,以保证供给 微生物生长繁殖、发酵 所需要的氧气.

9 9 1,机械通风搅拌发酵罐的基本要求 ? 发酵罐应具有适宜的径高比. ? 发酵罐能承受一定压力. ? 发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合, 保证发酵液必须的溶解氧. ? 发酵罐应具有足够的冷却面积. ? 发酵罐内应尽量减少死角,避免藏垢积污, 灭菌能彻底,避免染菌. ? 搅拌器的轴封应严密,尽量减少泄漏.

10 10 2,机械搅拌发酵罐的结构 好气性机械搅拌发酵罐是密封式受 压设备,主要部件包括: ? 罐身 ? 轴封 ? 消泡器 ? 搅拌器 ? 联轴器 ? 中间轴承 ? 挡板 ? 空气分布管 ? 换热装置 ? 人孔以及管路等

11 11 (1)罐体 ? 罐体由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成,小型 发酵罐罐顶和罐身采用法兰连接,材料一般为不锈 钢. ? 为了便于清洗,小型发酵罐顶设有清洗用的手孔. 中大型发酵罐则装没有快开人孔及清洗用的快开手 孔. ? 罐顶还装有视镜及灯镜. ? 在罐顶上的接管有:进料管、补料管、排气管、接 种管和压力表接管. ? 在罐身上的接管有冷却水进出管、进空气管、取样 管、温度计管和测控仪表接口.

12 12 (2)罐体的尺寸比例

9 罐体各部分的尺寸有一定的比例, 罐的高度与直径之比一般为1.7~4左右.

9 发酵罐通常装有两组搅拌器,两组 搅拌器的间距S约为搅拌器直径的三 倍.对于大型发酵罐以及液体深度 HL较高的,可安装三组或三组以上 的搅拌器.最下面一组搅拌器通常 与风管出口较接近为好,与罐底的 距离C一般等于搅拌器直径Di,但也 不宜小于0.8Di,否则会影响液体的 循环.

9 最常用的发酵罐各部分的比例尺寸 如图.

13 13 (3)搅拌器 ? 搅拌器的作用是打碎气泡,使空气与溶液均 匀接触,使氧溶解于发酵液中. ? 搅拌器有轴向式(桨叶式、螺旋桨式)和径 向式(涡轮式)两种.

14 14 轴向式搅拌器 桨叶式 螺旋桨式

15 15 径向式(涡轮式)搅拌器 (Disc turbine) 平直叶 弯叶 箭叶

16 16 (4)挡板 ? 挡板的作用是改变液流的方向,由径向流改为轴向 流,促使液体剧烈翻动,增加溶解氧. ? 通常,挡板宽度取(0.1~0.2)D,装设6~4块即可满足 全挡板条件 ? 全挡板条件:是指在一定转数下再增加罐内附件而 轴功率仍保持不变.要达到全挡板条件必须满足下 式要求: