通用发酵罐结构的改进[1]

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发酵罐的结构-2022年学习资料

2.搅拌装置（续一轴承-为了减少震动，中型发酵罐一般在罐内-装有底轴承，而大型发酵罐装有中间轴-承，底轴承中间轴承的水平位置应能-适当调节。罐内轴承不能加润滑油，应-采用液体润滑的塑料轴瓦（如聚四氟乙烯-等，轴瓦轴之间的间隙常取轴径的-0.4~0.7%。为了防止轴颈磨损，可以在-与轴承接触处的轴上增加一个轴套。
·发酵罐的类型与发酵类型、工艺类型和产物类型有关。-通用式搅拌罐（满足供氧、通气、搅拌）-顶搅拌∫-轴封搅拌了磁传动-气鼓式（鼓泡式）-气升式发酵罐-内循环-循环式外循环-管道式反应器：流动代替搅拌-固定化发酵 -填充床（液体循环）-流化床（同通气搅拌-自吸式发酵罐：不需要空气压缩机，在搅拌过程中自吸入空气-伍式发酵：多用于纸浆废液发酵生产酵母-重组菌生物反应器
2.搅拌装置（续一变速装置-试验罐采用无级变速装-置。发酵罐常用的变速-装置有三角皮带传动，-圆柱或螺旋圆齿轮减-速装置，其中以三角皮-带变速传动较为简便。
2.搅拌装置（续）一轴封-轴封的作用是使罐顶-或罐底与轴之间的缝-隙加以密封，防止泄-漏和污染杂菌。常用轴封有填料函和端-面轴封两种。
填料函式轴封-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-密的效果。-1一转新2一其料压3一压螺栓4一填料-箱体5-钥序6一填料
料-G-图.29-5：通用式发酵罐的几何尺寸比例-H二筒身高度；D一罐径；W一挡板宽度：H-液位高度；d一拌器直径；s一两搅拌器间距-I-B一下搅拌器距底间距
2.搅拌装置-搅拌的目的-■打碎气泡，增加气液接触面积，即a↑-■产生涡流，延长气泡在液体中的停留时间-造湍流，减小气泡外滞流液膜的厚度，K↑-■动量传递N、Ws,有利于混合及固体物料保持悬浮状态-搅拌的效果：生流→圆周运动（径向运动）：层流及漩涡，原生流速V原∝n-挡板作用：次生流→轴向运动、翻动，决定混合好坏，次∝2-搅拌效果评价：传质，传热及混合效果-效果的改善：转速，搅拌器（桨）的形式和数量

通用发酵罐结构的改进

通用发酵罐结构的改进Structure improvement of stirred 2tank bioreactors□裘晖吴振强梁世中Qiu huiWu ZhenqiangLiang Shizhong　华南理工大学食品与生物工程学院,510640　广州收稿日期　2003-06-12摘要　针对通用型发酵罐普遍存在的问题,对通用发酵罐的搅拌装置、传热装置、通气装置、传动装置、轴封装置、稳流装置等方面结构进行了改进。

改进后的发酵罐结构更为简单、合理,具有降低能耗,减少染菌率,提高产量和经济效益。

关键词　通用发酵罐　结构　改进Abstract Based on the drawbacks of stirred 2tank bioreactors at large ,im provement measures of the normal fermentation vessels in the stirring appara 2tus ,introduction heat setting ,ventilation installa 2tion ,gearing ,shaft seal and stabilizer are briefly reviewed .The im proved bioreactors are sim pler and m ore reas onable with the advantages of reduc 2ing energy consum ption ,lessening bacteria 2in fected rate ,enhancing output and economic benefit in the fermentation processing.K eyw ords S tirred 2tank bioreactor S tructure Im 2provement发酵罐是生化、食品、医药、农药、化工等生产领域的常用设备。

通用式发酵罐的基本结构和作用原理

通用式发酵罐的基本结构和作用原理
发酵罐是一种用于发酵过程的设备，主要用于制作酒精、乳酸、醋酸等各种发酵产品。

通用式发酵罐是一种常见的发酵设备，其基本结构和作用原理对于发酵工艺具有重要意义。

一、基本结构
通用式发酵罐通常由罐体、搅拌系统、控制系统、加料口、排气口等部分组成。

罐体一般采用不锈钢制造，具有一定的耐腐蚀性和耐高温性能，保证发酵过程的卫生和稳定性。

搅拌系统通过电机驱动搅拌桨或搅拌杆，确保发酵物料均匀混合，促进微生物的生长和代谢。

控制系统可以实现发酵罐的温度、压力、PH值等参数的自动控制，提高发酵的效率和质量。

加料口和排气口则用于方便向罐体内加入原料和排除发酵产生的气体。

二、作用原理
通用式发酵罐的作用原理主要是通过提供适宜的发酵条件，促进微生物的生长和代谢，实现发酵过程。

在发酵罐内，微生物通过吸收营养物质，产生酶类和代谢产物，完成发酵的过程。

发酵过程主要受到温度、PH值、氧气和营养物质等因素的影响，通过控制这些因素，可以调节发酵的速度和产物的质量。

搅拌系统的作用是保证发酵物料的均匀性和通气性，促进微生物的生长和代谢。

控制系统则可以监测和调节发酵罐内的各项参数，确保发酵过程的稳定性和高效性。

总的来说，通用式发酵罐的基本结构和作用原理是为了提供一个适宜的发酵环境，促进微生物的生长和代谢，实现发酵过程的控制和管理。

通过合理设计和操作，发酵罐可以有效提高发酵的效率和产物的质量，广泛应用于食品、医药、化工等行业，为人类生活和生产提供了重要支持。

通用式厌氧发酵罐的设计

目录目录 (I)摘要 (III)Abstract (IV)第一章前言 (1)1 引言 (1)2餐厨垃圾处理处置现状 (1)2.1 粉碎直排 (1)2.2 肥料化处理 (2)2.3 饲料化处理 (2)2.4 生物发酵制氢技术 (2)2.5 厌氧发酵技术 (3)3 厨余垃圾厌氧发酵技术详探 (4)第二章：工艺计算 (6)2.1初始设计参数 (6)2.2 设计计算参数 (6)2.3反应器的传热计算 (7)2.4确定夹套里水的质量流量 (8)第三章发酵罐的结构设计 (9)3.1 发酵罐尺寸的初选 (9)3.2 发酵罐搅拌器的选型 (10)3.3 发酵罐传热元件的设计 (11)3.3.1 传热元件的选取 (11)3.3.2 夹套的尺寸及连接型式 (12)3.4 发酵罐的具体尺寸的设计计算 (13)3.4.1 发酵罐筒体厚度设计计算 (13)3.4.2 封头厚度计算 (14)3.4.3夹套的壁厚计算 (16)3.5 发酵罐搅拌功率计算及电机的选型 (16)3.5.1搅拌功率计算 (16)3.5.2 电机的选型 (16)3.6 传动装置及选型 (17)3.6.1减速器的选取 (17)3.6.2 联轴器的选择 (17)3.6.3 搅拌轴的设计 (18)3.6.3.1 搅拌轴强度预算 (18)3.6.3.2 按扭矩和弯矩合成计算轴强度 (19)3.6.3.3 搅拌轴临界转速的校核 (21)3.6.4 凸缘法兰的选型 (23)3.6.5 安装底盖的选型 (24)3.6.6螺栓强度的校核 (25)3.7 水压试验 (26)3.8接管及管法兰的设计 (27)第四章发酵罐的附件的选取 (29)4.1 视镜的选取 (29)4.2 温度计测量元件 (29)4.3 挡板的选型 (30)4.4 支座的选型 (30)4.5 转轴的密封 (32)4.6焊接结构设计 (33)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录 (39)50L通用式厌氧发酵罐的设计摘要本设计介绍了餐厨垃圾的成分、特点，综述了目前处理厨余垃圾的基本方法：饲料化技术、堆肥化处理技术、生物厌氧发酵技术。

反应罐搅拌结构的改进

反应罐搅拌结构的改进吕志贤Ξ(宁夏宁馨儿生物工程有限公司)摘　要　指出了中和反应罐运行中搅拌结构存在的问题,分析了引起的原因,制定了相应的改进方案。

关键词　反应罐　搅拌结构　改进宁夏发酵厂在生产过程中,出现了中和反应罐罐体晃动量大,传动搅拌机构不可靠,搅拌轴频繁发生弯曲的情况,对罐体支腿进行加强后,仍然没有解决问题。

经对该罐的搅拌结构进行了改进,取得了满意的效果。

1　结构及技术参数中和反应罐结构如图1所示,其主要技术参数如下: 减速器　型号LC125,速比i =9.84,功率11kW搅拌轴转速　n =160r Πmin反应罐介质密度　ρ=1021kg Πm3容积　15.5m3工作温度　75℃2　原因分析据分析,造成反应罐罐体晃幅大、搅拌轴频繁弯曲的原因是:a.搅拌器为铸造三叶螺旋桨搅拌器,搅拌负荷大、自重大;b.搅拌轴(对罐体中心)偏置设置,搅拌时产生的涡流对搅拌装置的水平推动力大,且各方位间差别大;c.搅拌轴下无支承。

3　结构改进针对以上问题,考虑到工艺方面要满足反应罐混合、均一化的目的,采用增加中间支承的方案付入实施。

具体办法是在第2档搅拌器上约600mm 的地方装一套三拉杆支承,如图2所示。

图1　中和反应罐结构示意图图2　三拉杆支承示意图1———搅拌轴; 2———剖分式四氟轴衬;(下转第296页)792第26卷　第5期化　工　机　械 Ξ吕志贤,男,1964年3月生,工程师。

宁夏回族自治区银川市,250011。

图2　防涡流挡板示意图图3　除沫装置示意图改进后,由于在蒸发室里增设了除沫装置,因此能适当地降低蒸发室的高度,并且还能防止料液流失造成的浪费,给药厂带来可观的经济效益。

图4　蒸发器的蒸发量比较4　结束语据初步估计,每年全国药厂需添置外循环蒸发器在百台以上,如果都采用上述改进措施,则不仅可以提高药厂的经济效益,而且还能节约大量的能源。

(收稿日期:1999205204) (上接第297页)3———对开式支承座;　4———拉杆Ⅰ;5———丝杆Ⅰ; 6———调节座;7———锁紧螺母; 8———丝杆Ⅱ;9———拉杆Ⅱ; 10———罐体;11———销; 12———固定座;13———垫板4　结束语简易的三拉杆结构简单易制作,安装后,调整好三拉杆支承座与轴的间隙即可。

通用式发酵罐的设计与计算

一、通用式发酵罐的尺寸及容积计算1. 发酵罐的尺寸比例不同容积大小的发酵罐，几何尺寸比例在设计时已经规范化，具体设计时可根据发酵种类、厂房等条件做适当调整。

通用式发酵罐的主要几何尺寸如下图。

（1）高径比：H0︰D ＝(1.7~4)︰1。

（2）搅拌器直径：D i ＝31D 。

（3）相邻两组搅拌器的间距：S ＝3D i 。

（4）下搅拌器与罐底距离：C ＝（0.8~1.0）D i 。

（5）挡板宽度：W ＝0.1 D i ，挡板与罐壁的距离：B ＝（81~51）W 。

（6）封头高度：h ＝h a ＋h b ，式中，对于标准椭圆形封头，h a ＝41D 。

当封头公称直径≤2 m 时，h b ＝25 mm ；当封头的公称直径＞2 m 时，h b ＝40 mm 。

（7）液柱高度：H L ＝H 0η＋h a ＋h b ，式中，η为装料系数，一般情况下，装料高度取罐圆柱部分高度的0.7倍，极少泡沫的物料可达0.9倍，对于易产生泡沫的物料可取0.6倍。

2. 发酵罐容积的计算圆柱部分容积V 1：0214H D V π=式中符号所代表含义见上图所示，下同。

椭圆形封头的容积V 2：)61(4642222D h D h D h D V b a b +=+=πππ公称容积是指罐圆柱部分和底封头容积之和，其值为整数，一般不计入上封头的容积。

其计算公式如下：)6140221D h H D V V V b ++=+=（公π 罐的全容积V 0： )]61(2[4202210D h H D V V V b ++=+=π如果填料高度为圆柱高度的η倍，那么液柱高度为：b a L h h H H ++=η0装料容积V ：)61(40221D h H D V V V b ++=+=ηπη 装料系数η：0V V =η二、通用式发酵罐的设计与计算 1. 设计内容和步骤通用式发酵罐的设计已逐渐标准化，其设计内容及构件见表6-6。

表6-6 发酵罐设计内容及构件设计内容构件的选取与计算设备本体的设计筒体、封头、罐体压力、容积等附件的设计与选取接管尺寸、法兰、开孔及开孔补强、人孔、传热部件、挡板、中间轴承等搅拌装置的设计传动装置、搅拌轴、联轴器、轴承、密封装置、搅拌器、搅拌轴的临界转速等设备强度及稳定性检验设备重量载荷、设备地震弯矩、偏心载荷、塔体强度及稳定性、裙座的强度、裙座与筒体对接焊缝验算等 2. 发酵罐的结构及容积的计算【例1】某厂间歇式发酵生产，每天需用发酵罐3个，发酵罐的发酵周期为80h ，问需配备多少个发酵罐？根据公式 N =11124803=+⨯（个）根据生产规模和发酵水平计算每日所需发酵液的量，再根据这一数据确定发酵罐的容积。

大型发酵罐的改进设计

大型发酵罐的设计及改进101452410魏文华摘要：随着生化技术的提高和生化产品的需求量不断增加,对发酵罐的大型化、节能和高效提出了越来越高的要求。

对新的发酵罐的改进措施也变得日益迫切，如何设计大型发酵罐和发酵罐的效率提高是我们将要面对的问题关键词：发酵罐的扩大设计型式几何尺寸通气搅拌叶轮传热改进措施1 国内发酵罐现况众所周知发酵是一个无菌的通气(或厌氧) 的复杂生化过程,需要无菌的空气和培养基的纯种浸没培养,因而发酵罐的设计,不仅仅是单体设备的设计而且涉及培养基灭菌、无菌空气的制备、发酵过程的控制和工艺管道配制的系统工程。

改革开放后,国内发酵罐的装备得到了显著改善,具体表现在:容积:抗生素发酵扩大至100～150m3 。

赖氨酸发酵已达200m3 。

材质:逐步由碳钢改为不锈钢。

传热:由单一的罐内多组立式蛇管改为罐壁半圆形外盘管为主,辅之罐内冷却管。

减速机:由皮带减速改为齿轮减速机。

搅拌机:由单一径向叶轮改为轴向和径向组合型叶轮。

但由于发酵罐的系统设计没有受到人们普遍重视,有许多抗生素生产员往往仅重视发酵工艺和菌种,或限于资金和发酵厂房现状,对发酵罐的大型化和优化缺乏足够重视。

就发酵罐而言,目前头国内基本上在原有50m3 基础上进行改革, 罐径为3100 毫米,罐筒体略有变化,形成57m3 、60m3 等罐体,电机相应作些变化有75 、95 和115kW 不等,传热为立式蛇管和搅拌叶轮基本不变为六叶蜗轮,减速采用皮带轮。

因而同国际上存在不少的差距,有必要通过对发酵罐系统设计的认识提高,将我国抗生素发酵装备水平向前推进。

2 发酵罐的设计2.1 发酵罐的型式发酵过程可以通过固体培养和深层浸没培养来完成,从生产工艺来说可分为间隙分批、半连续和连续发酵等,但是工业化大规模的发酵过程,则以通气纯种培养为主。

通过纯种培养的发酵罐有自吸式发酵罐、标准式发酵罐、气升式发酵罐、喷射式叶轮发酵罐、外循环发酵罐和多孔板塔式发酵罐等。

发酵罐的结构

说明竖立的蛇管、列管、排管，可起档板作用，此外不另加档板。故一般装4块档板，可满足全档板条件。档板长度：自液面起，至罐底封头上部（圆柱底）为止。档板与罐壁间留缝隙，距离为（0.2—0.4）W，目的是去除死角。
4.消泡器
作用：破碎气泡，改善供氧，防止污染。
消泡桨形式
填料函式轴封
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。
端面式轴封
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。
3.挡板
伍式发酵罐：多用于纸浆废液发酵生产酵母
重组菌生物反应器
三、发酵罐的结构 1.外形、结构及几何尺寸要求 2. 搅拌装置 3.挡板 4.消泡器 5. 空气分布器 6. 换热装置
三、发酵罐的结构 1.外形、结构及几何尺寸要求
H/D=1.7－3
H—筒身高度 D-发酵罐直径
2. 搅拌装置
搅拌的目的打碎气泡，增加气液接触面积，即a↑ 产生涡流，延长气泡在液体中的停留时间造成湍流，减小气泡外滞流液膜的厚度，KL↑ 动量传递（N、Ws），有利于混合及固体物料保持悬浮状态
搅拌的效果: 原生流→圆周运动（径向运动）：层流及漩涡，原生流速V原∝n 挡板作用：次生流→轴向运动、翻动，决定混合好坏，V次∝n2 搅拌效果评价：传质，传热及混合效果
的发酵罐。（2）气升式发酵罐此类发酵罐是依靠无菌压缩空气作为液体的提升力，使罐内发酵液通过上下
翻动实现混合和传质传热过程。其特点是结构简单，无轴封，不易污染，氧传质效率高，能耗低，安装维修方便。（3）管道式发酵罐管道式发酵罐是以发酵液的流动代替搅拌作用，依靠液体的流动，实现通气混合与传质等目的。（4）固定化发酵罐固定化发酵罐是一种在圆筒形的容器中填充固定化酶或固定化微生物进行生物催化反应的装置。其优点是生物利用率比较高。（5）自吸式发酵罐自吸式发酵罐是一种无需其他气源供应压缩空气的发酵罐，其关键部位是带有中央吸气口的搅拌器。在搅拌过程中可以自吸入过滤空气，适合于耗氧很低的发酵类型。（6）伍式发酵罐伍式发酵罐的主要部件是套筒、搅拌器。搅拌时液体沿着套简外向上升至液面，然后由套筒内反回罐底，搅拌器是用6根弯曲的中空的不锈钢管子焊于圆盘上，兼作空气分配器。这种发酵罐多应用于纸浆废液发酵生产酵母。设备的缺点是结构复杂，清洗筒套较困难，消耗功率较高。

发酵罐改进放大设计

２００６年８月收稿日期：２００６－０４－１２作者简介：门芳（１９７２－），山东青州人，学士学位，机械工程师，主要从事机械制造专业。

农业装备与车辆工程ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＶＥＨＩＣＬＥＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ２００６年第８期（总第１８１期）Ｎｏ．８２００６（Ｔｏｔａｌｌｙ１８１）发酵罐改进放大设计门芳，谢蕾（鲁信高新技术产业股份有限公司，山东淄博２５５０５５）摘要：针对２５ｍ３氢化可的松发酵罐存在的几个问题的改进，并进行容量扩大至５０ｍ３设计，从而提高了罐的性能和产品的产量及质量。

关键词：发酵罐；搅拌轴；传动结构；传热结构；轴封；中间轴承中图分类号：ＴＱ９２０．５文献标识码：Ｂ文章编号：１６７３－３１４２（２００６）０８－００５３－０２１２５ｍ３发酵罐存在问题我公司的氢化可的松发酵罐体积为２５ｍ３，技术水平远远落后国内外先进水平，其原因很多，主要有以下几方面：（１）搅拌轴的传动问题２５ｍ３发酵罐的传动采用三角皮带传动装置，已使用了３０余年。

这种传动方式非常落后，大皮带轮直径为１５００ｍｍ，传动装置体积庞大，占据了罐顶的大部分空间，对罐顶上的开孔接管及操作都带来了不便。

因工作需要，将罐设计放大到５０ｍ３，皮带轮直径与电动机的尺寸和功率也相应增大，这样单个皮带轮的质量将有几吨，使得罐顶更显庞大。

皮带传动效率低，只有７０％￣８０％，而且容易打滑，在检修时拆卸笨重的零件也不是轻而易举的事情。

新的发酵工艺要求开始时转速高，以后随着发酵菌丝增加转速要逐渐下降，这样可提高发酵单位，提高产量，同时节约能耗，具有较大的经济效益。

因此，在５０ｍ３发酵罐设计中急需改进传动装置，达到紧凑高效且能变速。

（２）传热结构２５ｍ３发酵罐的传热方式为罐内盘管装置，共有６组，占据了罐内部分位置，由此带来了许多问题：ａ．罐内布置了大量的盘管组，结构复杂，制造和检修麻烦；同时相对减少了设备的有效容积。

ｂ．由于结构复杂，增加了许多缝隙，不易消毒，容易污染。

发酵罐设计结果的讨论与说明

发酵罐设计结果的讨论与说明发酵罐设计结果的讨论与说明一、引言发酵罐是一种用于生物发酵过程的设备，广泛应用于食品、制药、化工等行业。

在发酵过程中，发酵罐的设计对产品质量和产量有着重要影响。

本文将对发酵罐设计结果进行讨论与说明。

二、发酵罐设计要求1. 容量：根据生产需求确定发酵罐的容量大小，确保能够满足预定产量。

2. 材料：选择适合生物发酵过程的材料，如不锈钢等，具有良好的耐腐蚀性和可清洁性。

3. 结构：考虑到操作便捷性和安全性，发酵罐应具备合理的结构设计，包括进出料口、排气孔、温度控制装置等。

4. 混合方式：根据不同的发酵过程选择适当的混合方式，如机械搅拌、气体搅拌等。

5. 温度控制：提供恒定且可调节的温度控制系统，确保发酵过程中温度稳定。

三、设计结果讨论1. 容量选择：根据生产需求和经济成本考虑，发酵罐的容量应适当。

如果容量过大，会增加设备投资和能耗；如果容量过小，会限制产量。

在设计中，我们综合考虑了预定产量、产品特性和设备投资等因素，最终确定了合适的容量。

2. 材料选择：在发酵罐的材料选择上，我们优先考虑了不锈钢材料。

不锈钢具有良好的耐腐蚀性和可清洁性，能够满足生物发酵过程对材料的要求。

同时，不锈钢也具有较高的强度和耐用性，在使用寿命方面更加可靠。

3. 结构设计：为了提高操作便捷性和安全性，我们在发酵罐的结构设计上做出了一些改进。

在进出料口的设计上考虑了操作人员的便利性，并增加了相应的防护装置；在排气孔设置上采用了可调节大小的设计，以满足不同发酵过程中气体排放需求；在温度控制装置方面引入了自动化控制系统，可以实现精确且稳定的温度控制。

4. 混合方式选择：根据不同的发酵过程，我们选择了适当的混合方式。

对于一些需要较高氧气传递效率的发酵过程，我们采用了气体搅拌方式，通过增加气体流量和设计合理的搅拌装置来提高混合效果；对于一些需要较高剪切力的发酵过程，我们采用了机械搅拌方式，通过调节搅拌速度和设计合理的搅拌器形状来实现混合效果。

改变青霉素发酵罐的搅拌形式来提高发酵单位

改变青霉素发酵罐的搅拌形式来提高发酵单位在青霉素的发酵生产过程中，一直使用的是发酵罐单层直叶搅拌方式进行发酵，这种搅拌形式有很大优点如结构简单、安装成本较低，但由于只采用位于发酵罐底部一层搅拌器，随着从发酵罐底部进来的高压空气的大量涌入，一层搅拌显然并不能将高压空气充分打碎于水中，导致发酵单位质量不高，由此可见，改变发酵罐的搅拌形式充分利用罐内氧气才是提高发酵罐发酵单位的重点。

一、改变发酵罐搅拌方式的必要性1、搅拌器对青霉素发酵工艺的影响发酵罐的罐压维持微正状态可以避免负压时造成的染菌，也能延长氧在发酵液中的停留时间，但是如将罐压从微正状态提高时将不利于废气的排除和发酵液内氧的传递。

在这种情况下就不能单一考虑用增大空气流量的形式来提高供氧浓度，因为这样会带走更多的挥发性有机酸对产生菌的代谢十分不利，同时随着发酵液黏度的上升，还会影响液体的湍动程度和氧从气相传递到发酵液中的液膜阻力，使氧的传递阻力增大。

除此之外，在发酵液粘度较大的时候还会使气液接触的总面积降低。

因此为了消除过多的泡沫就要耗用大量的消沫剂。

但是要注意消沫剂的用量如果过多时，不但不能消除泡沫反而会引起泡沫的调节失控最终导致异常发酵，从而给青霉素的生产工艺造成不可挽回的损失。

综上可见在青霉素发酵工艺中并不提倡一味地增大空气流量，而应当调整搅拌器的转速，以便满足不同产生菌及其在不同生长代谢阶段对溶氧的需求。

但是，如果搅拌器的转速过高，不仅溶氧浓度趋向饱和，并且浪费能源，还容易损伤菌体形态和产生过多的泡沫。

2、发酵罐的搅拌方式改变的必要性青霉素是青霉菌在发酵代谢过程中产生的次级代谢产物，青霉素生产菌种是决定生产能力的内在因素，所以对青霉素的发酵过程进行有效控制就显得非常重要。

目前为了不断降低消耗和制造成本，提高青霉素的发酵水平，很多企业都在不断改革工艺进行设备上的优化，以达到高产的目的。

青霉素菌种的发酵水平与原材料和种子制作工艺等都有关系，还有一个重要因素就是设备。

对机械搅拌发酵罐改进

（5）基因重组技术的成熟——现代生物技术阶段
该阶段的特点： ◆生物技术可生产动、植物和人类的多种生理活性蛋白，如
胰岛素、生长激素和多种单克隆抗体； ◆生物技术广泛应用于医药卫生、农林牧渔、轻工食品和能
源和环境领域的发展； ◆生物工程设备得到发展，如针对大多基因工程菌的表达产
物在细胞内，研制超声细胞破碎和高压匀浆新技术，以及扩张床层析等新方法不断涌出。
发酵培养基的要求
①培养基的原料应因地制宜，价格低廉；且性能稳定，资源丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上的供应。
②培养基能满足产物最经济的合成，最大限度地利用原料,使原料全部转化成某种产物。
③发酵后所形成的副产物尽可能的少。例如酒精发酵。
④所选用的培养基应满足总体工艺的要求，如不影响通气、提取、纯化和废物处理。
生物工程设备
绪论
一、相关课程
生物化学、微生物、化工原理、物理化学、生物工艺学、机械制图、AutoCAD
二、本课程要求、目的
1、要求：掌握设备结构、工作原理、设备类型、用途、特点、影响设备性能的因素、参数计算
2、达到的目的：标准设备选型组成生产线、非标准设备设计、分析设备结构与产品质量的关系并改进、分析故障原因并排除故障。
对于如何Ns取值？通常取Ns = 0.001个/罐，这个数值如何理解？灭菌1000次，有一次是失败的，残留了一个活菌体。这个数值的取值的大小，也间接反应了该生产过程中的技术管理水平。
K值
由于灭菌速率常数K与灭菌温度和灭菌的菌种类有下列关系：
K AeE / RT 式中A为系数， s-1；E为灭菌时所需活化能，J/mol;
在一般计算中都以培养基中最难杀灭耐热杆菌的芽孢作为灭菌对象。A=1.34 ×1036， E=284219.12 J/mol

通用式发酵罐

第一章发酵车间设备得选型一，酵罐得设计谷氨酸发酵属于好氧型发酵,因此均用机械搅拌通风发酵罐进行生产。

现在主要根据设计工厂得年产量以及工艺计算,考虑到生产管理操作占地面积以及后续工程得配套方面,并通过对功率消耗利用率得分析。

本设计采用公称容积200立方米带有机械通风式发酵罐。

⑴,发酵罐型得设计1, 罐直径D 选高径比1:2 即 D/H = 1/2由 2 H=2D 取D=5m 则 V=196、25m32,封头发酵罐得封头有碟型与椭圆型两种。

椭圆型封头中得曲率半径变化就是连续得,其中应力就是均匀得,因而在同样条件下,椭圆型封头产生得应力比碟型小,但制造困难。

综合考虑本设计采用碟型封头。

由《化工设备机械设计基础》,得:D=5000mm h1=1240mm h2=60mmM=1、0748D2=26、87m2 V=0、1227 D3 =15、34m3 ⑴,发酵罐得容积:①公称容积指圆柱部分与底料容积之与V公称= V+ V=196、25+15、34=211、59 m3②罐得总容积V总= V+2 V=226、93 m3③罐得容积装料系数0、773V= 0、773V总=175、42 m3⑵高度①罐体高度h= H+=10000+=12600 mm=12、6 m②圆筒高度 H=10 m⑶表面积①圆柱得内表面积 M1==3、14=157 m2②罐得总表面积M=210、74 m23,罐壁厚得设计发酵罐在使用过程中,其内部承受一定得压力,如灭菌蒸汽压力,运转时得保压,搅拌时得震动及装液负荷等,同时考虑到各接管口得影响罐体应有一定得强度。

现取在过程中承受得最大压力0、4Mpa(表压)作为设计压力。

⑴罐圆柱体部分壁厚,可有下式计算其中:Pc :罐压 Di :罐径 :许用应力 :焊缝系数、=16 mm⑵封头壁厚标准碟型封头,参考《化工设备机械设计基础》第201页4,支座大型发酵罐由于重量大以及要求运转稳定,故采用裙式支座直接装在基础上。

大型发酵罐的改进设计_彭守兴

单元设备设计大型发酵罐的改进设计上海医药工业设计院(200040)　彭守兴摘要　本文介绍大型发酵罐设备设计的9点改进。

发酵罐作为制药工厂的关键设备,使之在设计上更合理,操作上更可靠、方便,更严格的杜绝染菌,更能满足发酵工艺的要求。

关键词　卧式电机输入式减速机　卫生级人孔　光视组合带冲洗视镜　染菌　轴向流　部分径向流的旋浆式浆叶随着生化技术和生化产品的不断发展,制药设备越来越严格的GMP 要求,对发酵罐的大型化,结构设计、搅拌通气效率以及防止发酵罐的染菌也提出了越来越高的要求。

在发酵罐的设备设计中,不但要严格按照发酵工艺的需要,严格的不染菌,而且还要提高发酵水平,降低能耗。

本人在某工程的大型发酵罐的设计中,从过去长期设计的基础上,对此作了较大的改进,使之和传统发酵罐有很大的不同,下面就改进部分作一介绍。

1　减速机过去大型发酵罐设计选用的减速机,大多为皮带减速机;这是由于皮带减速机造价比较低廉、噪声小,尤其是操作和维修比较方便,运转一段时间后,易损的零件只有皮带,更换十分方便,对机修人员要求不高。

因此许多制药厂乐意使用。

但皮带减速机外形尺寸较大,传动效率相对较低,速比也不能严格控制。

所以,近年来有些工程设计人员采用立式齿轮减速机,但带来的新问题是大功率的立式齿轮减速机组装后高度很高,几乎绝大多数发酵工厂在厂房高度上很难接受。

同时,大功率齿轮减速机目前国产的噪声较大,操作人员长期在高噪声的环境下操作,带来环保上的问题,所以也不受用户的欢迎。

因此,本人在该大型发酵罐设计中,选用了釜用卧式电机输入式减速机,即发酵罐专用的型圆柱、圆锥齿轮减速机。

目前,国外引进的大型搅拌设备,采用这种型式的减速机较多。

由于电机卧式安置,使整个减速系统的高度大幅下降(详见“釜用卧式电机输入式减速机及稳定器的使用”一文,医药工程设计杂志1998年第1期),满足发酵工厂厂房高度的要求。

同时,该种型式减速机的搅拌轴的挠曲和减速机的传动,这二部分互不干涉,即搅拌轴的挠曲(这是不可避免的)不会影响减速机的传动。

通用式发酵罐的基本结构和作用原理

通用式发酵罐的基本结构和作用原理一、引言发酵是一种常见的生物过程，广泛应用于食品、制药、化工等领域。

而发酵罐作为发酵过程的核心设备，其基本结构和作用原理对于发酵过程的控制和优化至关重要。

本文将从基本结构和作用原理两个方面进行阐述。

二、通用式发酵罐的基本结构通用式发酵罐通常由罐体、搅拌装置、温度控制系统、通气系统等部分组成。

1. 罐体罐体是发酵罐的主体，通常采用不锈钢材料制成，具有良好的耐腐蚀性和密封性能。

罐体内部通常设置有搅拌装置，并具有一定的容积，以容纳发酵物料和发酵产物。

2. 搅拌装置搅拌装置是发酵罐中起到混合和均质化作用的关键部分。

常见的搅拌装置包括机械搅拌器和气体搅拌装置。

机械搅拌器通常由电机、转子、叶片等组成，通过转动叶片将发酵物料进行混合。

气体搅拌装置则通过通气系统引入气体，在罐体内部形成气流，从而实现混合效果。

3. 温度控制系统温度对于发酵过程的进行具有重要影响，因此发酵罐通常配备有温度控制系统。

该系统通常由传感器、控制器和加热装置组成。

传感器用于实时监测罐内温度，控制器根据设定的温度范围自动调节加热装置的工作状态，以保持罐内温度在适宜的范围内。

4. 通气系统通气系统是发酵罐中的重要组成部分，用于提供适量的氧气和排除产生的二氧化碳。

通气系统通常包括进气口、出气口和气体过滤器。

进气口用于引入氧气，出气口用于排除二氧化碳，而气体过滤器则起到过滤杂质的作用，确保进入罐内的气体纯净。

三、通用式发酵罐的作用原理通用式发酵罐的作用原理主要涉及发酵物料的供应、菌种的生长和代谢、发酵产物的产生和收集等过程。

1. 发酵物料的供应发酵罐通过进料口将发酵物料引入罐内。

发酵物料通常包括碳源、氮源、矿物盐等，这些物料为微生物的生长提供所需的营养物质。

2. 菌种的生长和代谢发酵罐内的菌种在适宜的温度、pH值和氧气供应条件下进行生长和代谢。

菌种通过代谢过程将发酵物料转化为所需的发酵产物，并产生能量和废物。

3. 发酵产物的产生和收集发酵罐中的菌种通过代谢过程产生的发酵产物通常是所需的目标物质，如酒精、乳酸等。

发酵罐的设计与放大

2.按照发酵设备特点分类
• 机械搅拌通风发酵罐和非机械搅拌通风发酵罐。前者包括循环式，如伍式发酵罐、文氏管发酵罐、以及非循环式的通风发酵罐和自吸式发酵罐。后者包括循环式的气提式、液提式发酵罐以及非循环式的排管式和喷射式发酵罐。
• 特点：采用不同的手段使发酵罐内的气、固、液三相充分混合，从而满足微生物生长和产物形成对氧的需求。
• 轴封装置为搅拌罐和搅拌轴间的密封，以防止反应物料的逸出和杂物的渗入。通常采用填料密封或机械密封。
• 发酵罐的特点必须具备足够的强度、密封性、耐蚀性及稳定性。
发酵罐的工作要求
清洁卫生；反应过程能保持恒定的温度，以利于发酵菌很好地进行发酵；搅拌器使物料混合均匀、加快反应速度、缩短发酵周期、强化传热；将发酵过程中产生的热量及时带走，保证反应正常进行。
• 对于大型发酵罐可用衬不锈钢板或复合不锈钢制成，衬里用的不锈钢板厚为2~3毫米。为了满足工业要求，在一定压力下操作、空消或实消，罐为一个受压容器，通常灭菌的压力为 2.5公斤/厘米2（绝对压力）。
• 1帕斯卡=1牛顿/平方米(1N/㎡) • 1兆帕=1000000帕 • 大气压：压强的一种计量单位。其值等于
拌采用螺旋桨，用以加强轴向流动；下搅拌采用涡轮桨分散气体，可以提高氧传递效率。这种设计方法充分发挥了这两种搅拌桨的各自特长。
• (3)完全填充反应器是一种比通气搅拌罐能更有效地提高氧传递效率的发酵罐。混合时间短，即使对十分黏稠的液体也有同样效果，消除了罐顶的空间，空气在罐内的滞留时间比通气搅拌罐长。改良型通风式发酵虽然有一些改进，但是它的实际应用却远没有通风发酵广泛。
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 1.7~3左右。(为何不能再高？氧利用率高)

通用式发酵罐的基本结构和作用原理

通用式发酵罐的基本结构和作用原理通用式发酵罐是一种广泛应用于食品、制药、化工等领域的设备，它的基本结构包括罐体、搅拌器、传热装置、气体进出口和控制系统等部分。

其作用原理主要是利用微生物在有氧或无氧条件下进行代谢反应，将有机物转化为所需的产物，并且通过控制温度、pH值、搅拌速度和气体供应等参数来优化反应条件，从而提高产量和质量。

罐体是通用式发酵罐的主要部分，一般采用不锈钢材料制成。

其内部设计合理，具有良好的密封性和可靠的安全保护措施，在保证反应过程中不受外界干扰的同时，也能够有效地防止有害物质泄漏。

搅拌器是通用式发酵罐中非常重要的一部分，它能够促进反应物与微生物之间的充分接触，并且在反应过程中保持均匀混合。

通常采用机械搅拌或气液混合方式，以确保反应物质与微生物之间的良好接触和充分混合。

传热装置是通用式发酵罐中另一个重要的部分，它能够控制反应过程中的温度变化，以确保反应物质与微生物之间的最佳反应条件。

传热方式主要有直接加热、间接加热和冷却等方式，其中直接加热和冷却可以通过内部换热器或外部水循环来实现。

气体进出口是通用式发酵罐中另一个重要的部分，它能够调节罐内气体压力和气体成分，以确保反应过程中微生物所需的氧气供应和二氧化碳排放。

一般情况下，通用式发酵罐会配备多个进出口，并且采用自动控制系统来实现对气体进出口的精确调节。

控制系统是通用式发酵罐中非常关键的一部分，它能够监测并调节反应过程中各项参数，以确保反应过程稳定、高效。

控制系统包括温度、pH值、搅拌速度、气体供应等参数监测和控制装置，并且可以根据不同的反应需求进行灵活调节。

总之，通用式发酵罐是一种非常重要的反应设备，其基本结构和作用原理都非常复杂和精密。

只有在有效地掌握和运用这些原理和技术的基础上，才能够实现高效、可靠、安全的反应过程，并且获得所需的产物。