生物反应器 生物

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1、通风发酵设备第四章生物反应器四十年代中期，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。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。1.机械搅拌发酵罐2.气升式发酵罐3.自吸式发酵罐4.鼓泡发酵罐5.文氏管发酵罐通风发酵罐的类型本次讲述的内容第一节机械搅拌通风发酵罐第二节气升式发酵罐（

2、ALR）第三节自吸式发酵罐第四节通风固相发酵设备第五节其他类型的通风发酵反应器简介目前，我国珠海益力味精厂拥有630m3的特大型机械搅拌通风发酵罐，是世界上最大型的通用罐之一，用于谷氨酸发酵，显示出高生产效率、高经济效益的优点。第一节机械搅拌通风发酵罐一、机械搅拌发酵罐的结构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。1.机械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

3、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。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：罐体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（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。中大型发酵罐则装有快开人孔及清洗用的快开手孔。罐顶还装有视

4、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。（2）罐体的尺寸比例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4~1.7左右。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最常用的发酵罐各部分的比例尺

5、寸如图。几何尺寸与操作条件范围典型数值奥地利某公司200m3美国某公司130m3日本某公司50m3中国某味精厂100m3H/D=1～4/131831.82.94Di/D=1/2～1/41/30.338—0.340.286W/D=1/8～1/121/10[1][1]0.10[2]B/Di=0.8～1.01.0—<1.0—搅拌转速N=30～1000(r/min)90～13070～130145150单位醪液体积的冷却面积0.6～1.51.51.14搅拌器层数4层4层2层3层通风量0.1～4[m3/(m3·min)]0.

6、50.3～1.00.60.50.2空气线速度0.02～2(m/min)1.76单位体积功耗1～4(kw/m3)22.5～34～5.431.3装料系数=70～8077758875电机功率(kw)3001300150130表2-1通用式发酵罐的几何尺寸与操作条件[1]将列管并列焊接在一起，组成挡板;[2]直接利用列管当挡板（3）搅拌器搅拌器的作用是混合和传质，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（平直叶式、弯叶式、箭叶式）两种。轴向式搅拌器桨叶式螺旋桨式径向式（涡轮式

7、）搅拌器（Discturbine）平直叶弯叶箭叶（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4~6块即可满足全挡板条件；挡板高度应设计为自罐底到液面高度为止，同时挡板应与罐壁留有一定的空隙，其间隙为（1/5~1/8）D。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：（1）用冷却列罐组代替挡板的涡轮搅拌器的流型（2）设置中心套筒的涡轮浆搅拌流型（1）（2）（5）轴封轴封的作用是使罐

8、顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和污染杂菌。常用的轴封有填料函和双端面机械轴封两种。------填料函式轴封是由填料箱体，填料底衬套，填料压盖和压紧螺栓等零件构成，使旋转轴达到密封的效果。------双端面式轴封又称机械轴封。密封作用是靠弹性元件（弹簧、波纹管等）的压力使垂直于轴线的动环和静环光滑表面紧密地相互贴合，并作相对转动而达到密封。填料函式轴