浅谈发酵罐的选型设计_陈余

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1、化学工程与装备2011年第10期86ChemicalEngineering&Equipment陈余：浅谈发酵罐的选型设计2011年10月浅谈发酵罐的选型设计陈余（福建省新五环工程设计院有限公司，福建福州350013）陈余：浅谈发酵罐的选型设计摘要：从发酵罐的几何尺寸、通气和搅拌、传热、能量消耗、测量仪表和控制等方面浅谈发酵罐的选型设计。关键词：发酵罐前言提高和能耗增加；而且压力过大后，特别是在罐底气泡受压发酵设备是发酵工厂中最基本最重要的设备，发酵的目后体积缩小，气液界面的面积可能受到影响；过高的液柱高的是使微生物大量分泌抗菌素。发酵罐是一种生化反应设度，虽增加了溶氧的分压，但同样增加溶解

2、二氧化碳分压，备，就是为菌种在适宜的温度，适当的通气搅拌条件下，使增加了二氧化碳浓度，对某些发酵品种又可能抑制其生产；菌种在液体培养基中大量繁殖及分泌抗菌素的设备。发酵罐而且罐体的高度，同厂房高度密切相关。因而发酵罐的H/D的型式有标准式发酵罐、自吸式发酵罐、气升式发酵罐、喷值，既有工艺的要求，也应考虑车间的经常费用和工程的一射式叶轮发酵罐、外循环发酵罐和多孔板塔式发酵罐等。在次造价，必须综合考虑后予以确定。发酵工业中，仍数兼具通气又带搅拌的标准式发酵罐用途最一般标准式发酵罐的H/D=1.75～3.0，常用的为2～为普遍，标准式发酵罐被广泛应用于抗生素、氨基酸、柠檬2.5。对于细菌发酵罐来

3、说，筒体高度H与罐直径D的比宜酸等各个领域。为2.2～2.5，对于放线菌的发酵罐H/D一般宜取为1.8～1标准式发酵罐2.2，通常罐径大于1.2m的发酵罐，灌盖不用法兰联接，而标准式发酵罐是纯种培养生物工程中使用得最为普遍封头直接焊在筒体上，封头上设置人孔，因而可安装搅拌轴的发酵罐，据不完全统计，约占发酵罐总数的80%～90%以的中间轴承。此类发酵罐的筒身高径比大多为2.0～3.0，上，随着发酵产品需求量增加，发酵过程控制和检测水平提对于容积较小而装置有设备法兰的种子罐，由于结构上的原高，对发酵机理的了解，以及空气无菌处理技术水平的提高，因，其高径比受到限制，一般只为1.75～2.0。发酵

4、罐的容积增大已成为生物发酵工业的趋势。随着生化技1.2通气和搅拌术的提高和生化产品的需求量不断增加，对发酵的大型化、好氧发酵是一个复杂的气、液、固三相传质和传热的过节能和高效提出了越来越高的要求。程，良好的供氧条件和培养基的混合是保证发酵过程传热和1.1罐的几何尺寸传质必要条件。发酵罐的公称容积V0，一般系指筒身容积V0与底封头好氧发酵需要通往充沛的空气，以满足微生物需氧要容积Vb之和。底封头容积Vb可根据封头的直径查手册求得，求，因而空气通入量越大，微生物获得氧可能越多；其次培也可以近似地用下式计算。养液层越高；空气在培养基停留时间就有可能增加，有益于V0=Vc+Vb=DH/4+Vb微生

5、物利用空气中的氧；但是空气中氧是通过培养基传递给式中，H为筒体高度；D为筒体直径。微生物，传递速率很大程度上取决于气液相的传质面积，也3底封头容积Vb可近似为Vb=0.15D就是说取决于气泡的大小和气泡的停留时间，气泡越小和越发酵罐的高径比H/D是罐体最主要的几何尺寸，一般随分散就使微生物可以越充沛获得氧气，但是强化气泡的粉碎着罐体高度和液层增高，氧气的利用率将随之增加，容积传单靠气体分布器的形式和结构改善是不够的，或者说效果是氧系数KLa也随之提高。但其增长不是线性关系，随着罐体不明显的，只有通过发酵罐内的叶轮转动将气泡粉碎，才可增高，KLa的增长速率随之减慢；而随着罐休容积增大，液获得

6、较佳的发酵供氧条件。柱增高，进罐的空气压力随之提高，伴随空压机的出口压力通过叶轮的搅拌作用，使培养基在发酵罐内得到充分宏陈余：浅谈发酵罐的选型设计87观和微观混合，尽可能使微生物在罐内每一处均能得到充足搅拌叶型式的选择是发酵罐设计中的一个关键，我国由氧气和培养基中的营养物质，此外良好的搅拌有利于微生物于种种原因，普遍采用六箭叶圆盘涡轮式或六弯叶圆盘涡轮发酵过程产生的热量传递给内蛇管和发酵罐的外盘管的冷式搅拌器，而国际上却普遍采用六平叶涡轮式搅拌器。三种却介质。这就是具有通气和搅拌的标准式发酵罐普遍使用于型式搅拌器比较如下：生化工程的原因。从功率消耗来看：平叶>弯叶>箭叶（1）通气装置从发酵

7、液中气含率来看：平叶>弯叶>箭叶通气装置是指将无菌空气导入培养基中的装置，最简单从轴向混合效果来看：箭叶>弯叶>平叶的通气装置是一单孔管，单孔管的出口位于罐的中央，开口（3）叶轮的选型向下，以免培养基中固体物质在开口处堆积和罐底固形物质为了在气体分散系统中,加强速度梯度或剪切率,形成沉淀。对于有些发酵工艺,其通气比大,当空气通入发酵罐高湍流以减少气相和液相之间的传质阻力,并保持整个混合后就迅速上升并逸出发酵液,其底层的机