生物工程设备 通风发酵设备.ppt

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1、第二章通风发酵设备适用类型：微生物，酶，动植物细胞适用类型：抗生素，酵母，氨基酸，有机酸，酶常用类型：机械搅拌式气升环流式鼓泡式自吸式设备要求：良好的传质，传热性能结构严密防杂菌污染培养基流动和混合良好良好的检测和控制设备简单，方便维护第一节机械搅拌通风发酵罐第二节气升式发酵罐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之机械搅拌发酵罐大型发酵罐结构231－轴封；2、20－人孔；3－梯；4－联轴；5－中间轴承；6－温度计接口；7－搅拌叶轮；8－进风管；9－放料口；10－底轴承；11－热电偶接口；

2、12－冷却管；13－搅拌轴；14－取样管；15－轴承座；16－传动皮带；17－电机；18－压力表；19－取样口；21－进料口；22－补料口；23－排气口；24－回流口；25－视镜；图2.1大型发酵罐结构图动画演示机械搅拌发酵罐的结构之机械搅拌发酵罐机械搅拌发酵罐的结构小型发酵罐结构图2.2小型发酵罐结构图之机械搅拌发酵罐图2.3自动玻璃发酵罐图2.4玻璃搅拌发酵罐图2.5不锈钢搅拌发酵罐GBQS系列气升式玻璃发酵罐磁力搅拌不锈钢之机械搅拌发酵罐搅拌器和挡板搅拌器：有平叶式、弯叶式、箭叶式涡轮式和推进式等；其作用是打碎气泡，使

3、氧溶解于发酵液中，从搅拌程度来说，以平叶涡轮最为激烈，功率消耗也最大，弯叶次之，箭叶最小。为了拆装方便，大型搅拌器可做成两半型，用螺栓联成整体。图2.6发酵罐搅拌叶轮结构图1-六直叶涡轮式；2-推进式3-LightninA-315式图2.7不同搅拌器的流型挡板：改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体激烈翻动，增加溶解氧。通常挡板宽度取(0.1～0.12)D，装设4~6块即可满足全挡板条件。所谓“全挡板条件”是指在一定转速下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。之机械搅拌发酵罐无挡板的搅拌器形成的流型有挡板的搅拌器形成的流型

4、之机械搅拌发酵罐轴封填料函轴封：由填料箱体，填料底衬套，填料压盖和压紧螺栓待零件构成，使旋转轴达到密封的效果。作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄露和污染杂菌。端面式轴封又称机械轴封：密封作用是靠弹性元件（弹簧、波纹等）的压力使垂直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。常用的轴封有填料函轴封和端面轴封两种。压紧螺栓填料箱体图2.10填料函转轴填料压盖铜环填料转轴图2.11端面封轴动环静环堆焊硬质O形环图2.12双端面封轴密封环搅拌轴罐体齿轮箱传动齿轮箱空气分布器有环形管式和单管式消泡装置

5、两种消泡方式：加入化学消泡剂机械消泡装置旋风离心式叶轮离心式耙式消泡器之机械搅拌发酵罐一般是耙式消泡器涡轮消泡器旋风离心叶轮离心式消泡器碟式消泡器刮板式消泡器碟片式消泡器刮板式消泡器之机械搅拌发酵罐大型发酵罐搅拌轴较长，常分为二至三段，用联轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性联接。之机械搅拌发酵罐联轴器及轴承小型的发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接。常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。联轴器法兰中型发酵罐一般在罐内装有底轴承；大型发酵罐装有中间轴承。罐内轴承不能加润滑油，应采用液体润滑的塑料轴瓦（如石棉酚醛塑料，聚四氟乙烯等）。之机械搅拌发酵

6、罐轴承底轴承中间轴承之机械搅拌发酵罐冷却装置夹套冷却竖式蛇管冷却竖式列管冷却适用范围5m3以下小发酵罐大型发酵罐大型发酵罐气温较高的地区优点结构简单，加工容易，罐内死角少，容易清洗灭菌流速大，传热系数大，降温效果较好。加工方便，提高传热推动力的温差。缺点传热壁较厚，冷却水流速低，降温效果差。冷却水较高时，降温困难，弯曲位置易腐蚀。用水量较大。在罐外安装板式或螺旋板式热交换器，采用无菌空气使发酵液进行循环冷却。之机械搅拌发酵罐机械搅拌发酵罐的溶氧系数KLa与操作变数的关系为：1）增加搅拌器转速N，以提高Pg，可以有效地提高Kl

7、a；2）加大通气量VG，以提高vs；3）提高罐内操作压力或通入纯氧，提高C*。提高KLa的途径机械搅拌发酵罐的溶氧速率、通气与搅拌或机械搅拌的剪切力影响1）单细胞微生物如球状或杆状的细菌、酵母、小球藻耐受剪切的能力强；2）丝状菌的耐受力弱；3）动物细胞对搅拌剪切力非常敏感。之机械搅拌发酵罐机械搅拌发酵罐的热量传递发酵过程的热量计算生物合成热量计算法冷却水带出热量计算法发酵液温升测量计算法搅拌器轴功率的计算（单只搅拌桨）不通气条件下的轴功率P0计算鲁士顿(RushtonJ.H.)公式：P0－无通气搅拌输入的功率（W）；NP－功

8、率准数，是搅拌雷诺数ReM的函数；ω－涡轮转速（r/s）；ρL－液体密度（kg/m3）；μ－液体粘度（N.s/m2）；D－涡轮直径（m）；圆盘六平直叶涡轮NP≈6圆盘六弯叶涡轮NP≈4.7圆盘六箭叶涡轮NP≈3.7通气搅拌功率Pg的计算修正的迈凯尔公式：搅拌器轴功率的计算（单只搅拌桨）P0