生物反应器发酵罐).doc

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1、第四章生物反应器（发酵罐）发酵罐厌氧发酵罐（嫌气发酵罐）好氧发酵罐（通风发酵罐）第一节厌氧发酵罐酒精、丙酮、丁醇、乳酸、啤酒等酒精发酵罐（图1）图1酒精发酵罐1冷却水入口2取样口3压力表4CO2出口5喷淋水入口6料液及酒母入口7人孔8冷却水出口9温度计10喷淋水收集槽11喷淋水出口12发酵液及污水排出口一、形状罐体为圆柱形，底盖和顶盖为锥形或碟形二、结构尺寸D----罐的直径H-----圆柱部分的高度h1-----罐底高度h2-----罐盖高度推荐比例：H=1.1～1.5Dh1=0.1～0.14Dh2=0.05～0.1D发酵罐全容积：V=πD2(H+h1/3+h2/3)/4V=V0/hV-

2、----发酵罐的全容积(m3)V0------进入发酵罐的发酵液量(有效容积)(m3)h-------装液系数（一般取0.8～0.9）据发酵罐的全容积V和H/D即可确定发酵罐的结构尺寸三、配置人孔、视镜、进料管、压力表和测量仪器的接口、CO2出口（回收管）、排料口和排污口、取样口、温度计接口、冷却装置、洗涤装置冷却装置：中小型罐,多采用罐顶喷水淋于罐外壁表面进行膜状冷却(罐体底部四周有收集槽)大型罐:罐内有冷却蛇管(或与外壁喷淋相结合)洗涤装置：水力喷射洗涤装置（图2）图2水力喷射洗涤装置第二节通风发酵罐机械搅拌式、自吸式、气升式、高位筛板式等味精、柠檬酸、抗生素、酶制剂、氨基酸、SCP一

3、、机械搅拌式发酵罐（图3）图3机械搅拌发酵罐一）基本条件1、适宜的径高比。[高：直径约为2.5～4]2、能承受一定的压力。[水压试验（1.5倍）]3、搅拌通风装置要能使气泡分散细碎、气液充分混合，保证发酵液必须的溶解氧，提高O2的利用率。4、应具有足够的冷却面积。[代谢产热]5、发酵罐内应抛光，尽量减少死角。[避免积污、染菌]6、轴封应严密，尽量减少泄漏。二）罐体的尺寸比例H----柱体高(m)D----罐内径(m)d----搅拌器直径S----两搅拌器的间距B----最下一组搅拌器距罐底的距离W----挡板宽度H=（1.7～4）Dd=1/3DS=3dB=dW=（0.1～0.12）D三）发

4、酵罐的结构1、罐体碳钢、不锈钢、衬不锈钢罐壁厚度取决于罐径及罐压的大小由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成（小型罐罐顶和罐体采用法兰连接）容积:3、5、20、30、60、75、150、500m3有效容积=总容积×装液系数装液系数：0.65～0.752、搅拌器（图4）图4涡轮浆式搅拌器类型：螺旋浆式涡轮浆式(六平叶六弯叶六箭叶)尺寸：六平叶涡轮式搅拌器已标准化，称为标准型搅拌器；搅动液体的循环量大，搅拌功率消耗也大叶径:d=(0.3～0.4)D盘径:di=0.75d叶高:h=0.3d叶长:b=0.25d搅拌器的间距：1）最低一组搅拌器距罐底的距离B=(0.8～1.0)d2)两组搅拌器之间的间距

5、S=HL-1.9d/2(HL为液体深度)3、挡板作用：改变液体的方向，由径向流改为轴向流，使液体激烈翻动，增加溶解氧。宽度（W）：一般取(0.1～0.2)D片数：4～6长度：自液面至罐底与罐壁的间距：（1/5～1/8）W(避免形成死角，防止物料和菌体堆积）全挡板条件---在一定转数下再增加附件而轴功率仍保持不变。须满足：W·Z/D=0.5D----罐直径W----挡板宽度Z----挡板片数(0.1～0.2)D·Z/D=0.54、空气分布装置作用：通入无菌空气并使分散均匀位置：罐底中央类型：1）环形管环径=0.8d;多喷孔，向下；易堵2）单管式普遍采用向下的管口距罐底约30～60mm分散器（

6、防止空气喷击、蚀穿罐底）5、换热装置夹套式竖式蛇管竖式列管夹套式换热装置：应用：小型灌、种子罐高度：比静止时液面稍高优点：结构简、加工易、死角少、易清洁灭菌缺点：传热壁较厚、冷却水流速低、降温效果差竖式蛇管换热装置：分组安装（3～8不等）大型罐多用优点：冷却水流速大、传热系数高缺点：弯曲处易蚀穿竖立列管换热装置：以列管形式对称安装于罐内优点：加工方便缺点：传热系数较蛇管低，用水量大6、轴封、联轴器和轴承1）轴封作用：使罐顶（或底）与搅拌轴间的缝隙密封，防止泄漏和染菌类型：填料函端面轴封填料函：（图5）图5填料函图6端面轴封构成：1转轴2填料压盖3压紧螺栓4填料箱体5铜环6填料（石棉等）优点

7、：结构简单缺点：易渗漏，寿命短对轴磨损较重摩擦功率消耗大端面轴封：（图6）构成：1弹簧2、动环3、堆焊硬质合金4、静环5、O形圈动环应比静环硬；O形圈密封环隙；弹簧使两平面压紧优点：密封可靠，寿命长摩擦功率消耗小无死角，有效防杂菌缺点：结构复杂、装拆不便对两环表面的光洁度、平直度要求高2）联轴器7、消泡装置1）梳齿式打泡器、耙式打泡器、半封闭涡轮消泡器：直接连在轴上，因转速低，强度不大2）离心式消泡器、碟片式消泡器：装于