发酵设备与反应器.ppt

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1、发酵设备与反应器发酵设备与反应器生物反应器的分类发酵罐的放大生物反应器的分类酶催化反应器细胞生物反应器按所用的生物催化剂的不同分生物反应器的分类按反应器结构特征分釜式、管式、塔式、膜式等类型生物反应器的分类根据细胞或组织的代谢要求厌氧生物反应器好氧生物反应器光照生物反应器膜生物反应器厌氧发酵罐用于酒精、啤酒、丙酮丁醇等嫌气发酵产品的生产，由于发酵过程中不需供氧，所以设备结构比较简单。嫌气生物反应器也已趋向大容量发展，并实现了自动清洗。好氧发酵罐机械搅拌型发酵罐气升式发酵罐机械搅拌自吸式发酵罐机械搅拌型发酵罐主要组成部分有壳体、控温部分、搅拌部分、通气部分、进出料口、测量系统和附属系统等。机

2、械搅拌型发酵罐目前使用最多的一种发酵罐优点：使用性好、适应性强、放大容易，从小型到中型直至大型的微生物培养过程都可以应用。缺点：罐内的机械搅拌切力容易损伤嫩的细胞，造成某些细胞培养过程减产。气升式发酵罐在环流管底置有空气喷嘴，空气在喷嘴口以250-300m/s的高速喷入环流管，由于喷射作用，气泡被分散于液体中，借助与环流管内气－液混合物的密度与反应主体之间的密度差，使管内气一液混合物连续循环流动。气升式发酵罐优点：能耗低，液体中的剪切作用小，结构简单，且由于省去了机械搅拌而不需机械密封，避免了因机械密封不良造成的杂菌污染。缺点：它不适用于高粘度或含大量固体的培养液。机械搅拌自吸式发酵罐不需

3、空气压缩机提供压缩空气，而是利用搅拌器旋转时产生的抽吸力吸入空气。它的搅拌器是一个空心叶轮，叶轮快速旋转时液体被甩出，叶轮中形成负压，从而将罐外的空气吸到罐内，并与高速流动的液体密切接触形成细小的气泡分散在液体之中，气液混合流体通过导轮流到发酵液主体。机械搅拌自吸式发酵罐优点：省去了空气系统，气体分布均匀。缺点：进罐空气处于负压，因而增加了染菌机会，且搅拌转速甚高，有可能使菌丝被切断，使正常的生长受到影响。发酵罐的放大微生物培养过程研究的三个阶段工业发酵过程的研究，一般分为三种规模或三个阶段：①实验室规模，进行菌种的筛选和培养基的研究；②中试生产规模，确定菌种培养的最佳操作条件；③工厂生产

4、规模，进行大规模生产，取得经济效益的过程。发酵罐的放大必须使大、小规模实验中的菌体所处的外界环境能保持完全一致。将实验室和中间试验车间试验所取得的结果，应用到工业性大规模生产中去。这种转移的过程，叫做放大发酵罐的放大生物发酵罐的放大的目标：就是要使大型生物发酵罐的性能与小型发酵罐接近，从而使大型发酵罐的生产效率与小型生产设备发酵罐相似。发酵过程的控制发酵的生产水平高低除了取决于生产菌本身的性能外，还要受到发酵条件、工艺等的影响。只有深入了解生产菌种在合成产物过程中的代谢调控机制以及可能的代谢途径，弄清生产菌种对环境条件的要求，掌握菌种在发酵过程中的代谢变化规律，有效控制，以使生产菌种能始终

5、处于生长和产物合成的优化环境之中，从而最大限度地发挥生产菌种的合成产物的能力，进而了取得最大的经济效益。发酵过程的控制温度的影响及其控制1PH值影响及其控制2CO2的影响及控制4泡沫的影响及其控制3温度的影响及其控制温度对微生物生长的影响温度对发酵代谢产物的影响影响发酵温度的因素最适温度的选择温度对微生物生长的影响不同微生物的生长对温度的要求不同，根据它们对温度的要求大致可分为四类：嗜冷菌适应于0～260C生长，嗜温菌适应于15～430C生长，嗜热菌适应于37～650C生长，嗜高温菌适应于650C以上生长温度对发酵代谢产物的影响影响微生物细胞内的酶反应可以改变培养液的物理性质影响到微生物细

6、胞的生物合成方向对于同一微生物细胞，细胞生长和代谢产物积累的最适温度往往是不同温度影响发酵方向四环素产生菌金色链霉菌同时产生金霉素和四环素，当温度低于300C时，这种菌合成金霉素能力较强；温度提高，合成四环素的比例也提高，温度达到350C时，金霉素的合成几乎停止，只产生四环素。细胞生长和代谢产物积累的最适温度例如，青霉素产生菌的生长最适温度为30度，而产生青霉素的最适温度为25度；黑曲酶的最适生长温度为37度，而产生糖化酶和柠檬酸的最适温度都是32-34度；谷氨酸生产菌生长的最适温度30-32度，而代谢产生谷氨酸的最适温度却在34-37度。影响发酵温度的因素产热因素：生物热搅拌热散热因素：

7、蒸发热辐射热发酵热发酵热就是发酵过程中释放出来的净热量。发酵热=产热因素-散热因素发酵热=生物热+搅拌热-蒸发热-辐射热Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q辐射生物热（Q生物）在发酵过程中，菌体不断利用培养基中的营养物质，将其分解氧化而产生的能量，其中一部分用于合成高能化合物（如ATP）提供细胞合成和代谢产物合成需要的能量，其余一部分以热的形式散发出来，这散发出来的热就叫生物热。生物热（Q生物）好氧：287.2千焦耳热量，