发酵工程设备课件 发酵设备_绪论
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发酵工程及设备-第二章
应用：维C 、抗生素 、酶及酶抑制剂、 有机酸
从石油产品制造产品（水杨酸等） 消除环境污染（处理石油废水，含酚、
氰和化学农药的污水等 ）
d，黄单胞菌(Xanthomonas)
形态特征： 细胞直杆状；两端钝圆稍尖；大小为0.4~0.7×1.2~1.5μm。 革兰氏染色阴性， 无芽孢， 极生鞭毛。 在含蔗糖的琼脂平板上可形成圆形、边缘整齐、粘稠光滑
d:双歧杆菌（Bifidobacterium）
菌体细胞呈现多形态 革兰氏阳性 不形成芽孢 不运动 不抗酸 厌氧菌
葡萄糖
双歧途径
乳酸 乙醇
活性双歧杆菌的乳制品或微生态制剂
E:丙酸杆菌（Propionibacterium）
• 革兰氏阳性 • 无芽孢 • 不运动 • 细胞呈多形态
薛氏丙酸杆菌 费氏丙酸杆菌
味精生产中使用的主要菌种
生物素是必需的生长因素，硫胺素或某些氨基酸有促进生长的作用。能利用葡 萄糖、果糖、甘露糖、麦芽糖等产酸，但均不产气。通气培养在含葡萄糖和尿 素或铵盐的适宜培养基中，能大量积累L-谷氨酸。
C:乳酸杆菌（Lactobacillus）
革兰氏阳性
大小一般为0.5～1×2～10 μm，长丝（单个或成链）
液体培养基上
均匀混浊； 沉淀生长； 表面生长。
（4）工业上常见的种类
A.革兰氏阴性无芽孢杆菌
a，大肠杆菌(Escherihia coli)
大肠埃希氏杆菌，简称为大肠杆菌，是最为著名的原核生物。
• 特征：细胞杆状，长度为0.5×1.0~3.0μm，有的近似 球状，有的则为长杆状。革兰氏染色阴性。能运动或 不运动，运动者周生鞭毛。许多小种产生荚膜或微荚 膜，无芽抱。
b，醋酸杆菌(Acetobacter)
从石油产品制造产品（水杨酸等） 消除环境污染（处理石油废水，含酚、
氰和化学农药的污水等 ）
d，黄单胞菌(Xanthomonas)
形态特征： 细胞直杆状；两端钝圆稍尖；大小为0.4~0.7×1.2~1.5μm。 革兰氏染色阴性， 无芽孢， 极生鞭毛。 在含蔗糖的琼脂平板上可形成圆形、边缘整齐、粘稠光滑
d:双歧杆菌（Bifidobacterium）
菌体细胞呈现多形态 革兰氏阳性 不形成芽孢 不运动 不抗酸 厌氧菌
葡萄糖
双歧途径
乳酸 乙醇
活性双歧杆菌的乳制品或微生态制剂
E:丙酸杆菌（Propionibacterium）
• 革兰氏阳性 • 无芽孢 • 不运动 • 细胞呈多形态
薛氏丙酸杆菌 费氏丙酸杆菌
味精生产中使用的主要菌种
生物素是必需的生长因素，硫胺素或某些氨基酸有促进生长的作用。能利用葡 萄糖、果糖、甘露糖、麦芽糖等产酸，但均不产气。通气培养在含葡萄糖和尿 素或铵盐的适宜培养基中，能大量积累L-谷氨酸。
C:乳酸杆菌（Lactobacillus）
革兰氏阳性
大小一般为0.5～1×2～10 μm，长丝（单个或成链）
液体培养基上
均匀混浊； 沉淀生长； 表面生长。
（4）工业上常见的种类
A.革兰氏阴性无芽孢杆菌
a，大肠杆菌(Escherihia coli)
大肠埃希氏杆菌，简称为大肠杆菌，是最为著名的原核生物。
• 特征：细胞杆状，长度为0.5×1.0~3.0μm，有的近似 球状，有的则为长杆状。革兰氏染色阴性。能运动或 不运动，运动者周生鞭毛。许多小种产生荚膜或微荚 膜，无芽抱。
b，醋酸杆菌(Acetobacter)
第一章 发酵工程设备 ppt课件
2.2生物工程设备
生物工程设备的特点 生物工程设备的发展历程 生物工程设备的工作领域 生物工程过程与设备
生物工程设备的特点
（ 1 ）对于所有微生物或动植物细胞来讲，提供必 要和足够的营养和能量，才能维持其生命代谢活 动。 （ 2 ）培养基原料的预处理不仅影响细胞代谢生长， 而且对于培养基原料成本大小和是否造成环境污 染等具有决定性影响。
生物工程设备的发展历程
生物技术的发展过程是以某一个生物过程工程与设备 成熟为标志的，有以下五个发展阶段：
（1）传统经验制造技术（天然发酵阶段）：坛坛罐罐 （2）纯种培养技术的成熟（初级代谢产物生产阶段）： 简单设备 （3）通气搅拌技术的成熟（好氧培养阶段）：机械通 风培养设备
（ 4）代谢控制发酵技术的成熟：气升式生物等反应器
课程内容和任务
内容：生物工程专业的一门主干专业课程，从生物工程的 研究内容和范畴出发，根据生物工程设备共性技术，阐述 生物生产过程中的主要设备的作用原理、设计方法
技术经济概念
不管是在小试、中试还是示范工程建设中都必须 始终贯穿着技术经济概念，这样才能保证所开发 的生物技术方案的科学性和合理性。
2、生物工程设备的基本概念
2.1生物技术工艺与设备
2.2生物工程设备
2.1生物技术工艺与设备
生物技术工艺包含了一系列的生物反应过程、化学反应过 程和物理操作过程，需相应设备中进行。其核心为生物反 应过程。 生物工程设备的发展可以促进生物技术产品的开发和生产。 生物工程设备技术在现代生物技术产业中具有十分重要的 地位。
生物催化剂 （游离或固定化）
生物反应器
（灭菌）Biblioteka 产品 废物原材料 营养物底物
发酵工艺与设备
fervere派生而来的，原意为“翻腾”， 它描述酵母作用于果汁或麦芽浸出液时 的现象。沸腾现象是由浸出液中的糖在 缺氧条件下降解而产生的二氧化碳所引 起的。
一、基本概念
狭义 “发酵”的定义： 发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原
产能反应 广义 “发酵”的定义：
工业上所称的发酵是泛指利用生物细胞制 造某些产品或净化环境的过程，它包括厌氧培 养的生产过程，如酒精、丙酮丁醇、乳酸等， 以及通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、 氨基酸、酶制剂等的生产。产品即有细胞代谢 产物，也包括菌体细胞、酶等。
1897年，德国的毕希纳进一步发现磨碎了的酵母仍然 能使糖变成酒精，并将此具有发酵能力的物质成为酶 （酵素）——揭示了发酵的本质，1907年获得诺贝尔 化学奖
二、发酵工程早期阶段
19世纪末，德国和法国开始用微生物处理污水。 1913年德国的Michaelis L.提出了酶反应动力学
方程。 这一时期主要产品特点为初级代谢产物
发酵工艺与设备
教师：黄达明 张志才
Email: (黄) (张)
前言
学 时： 45 + 15 （其中：讲课学时：45 实验学时：15）
先修课程：生物化学、微生物学、化工原理、生 物工艺学等
适用专业：微生物与生化药学、生物制药、生物 工程、 生物技术等
教 材：发酵工程设备，粱世中，中国轻工业出 版社，2002年第一版
本课程的内容和任务：
《生物工程设备》是生物制药、生物技术等专业的专业基础课。 该课程是在学习完《生物化学》、《微生物学》、《化工原理》
等课程后开设的一门专业基础课。通过《生物工程设备》的学习， 将技术基础课和专业课与发酵工艺与设备的操作原理结合起来， 了解发酵工艺及设备要求的共性及特性，并且熟悉发酵的工艺流 程及常用设备，为今后从事生物制药等相关科研和生产打下良好 的基础。 此外，生物工程设备的最基本问题是发酵工艺的学习和对发酵常 用设备的认知，通过本课程的学习，对上述过程工程问题与生物 学基础有较深入的认识，对有关交叉学科的前沿技术在发酵工程 中的应用有一定的了解。
一、基本概念
狭义 “发酵”的定义： 发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原
产能反应 广义 “发酵”的定义：
工业上所称的发酵是泛指利用生物细胞制 造某些产品或净化环境的过程，它包括厌氧培 养的生产过程，如酒精、丙酮丁醇、乳酸等， 以及通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、 氨基酸、酶制剂等的生产。产品即有细胞代谢 产物，也包括菌体细胞、酶等。
1897年，德国的毕希纳进一步发现磨碎了的酵母仍然 能使糖变成酒精，并将此具有发酵能力的物质成为酶 （酵素）——揭示了发酵的本质，1907年获得诺贝尔 化学奖
二、发酵工程早期阶段
19世纪末，德国和法国开始用微生物处理污水。 1913年德国的Michaelis L.提出了酶反应动力学
方程。 这一时期主要产品特点为初级代谢产物
发酵工艺与设备
教师：黄达明 张志才
Email: (黄) (张)
前言
学 时： 45 + 15 （其中：讲课学时：45 实验学时：15）
先修课程：生物化学、微生物学、化工原理、生 物工艺学等
适用专业：微生物与生化药学、生物制药、生物 工程、 生物技术等
教 材：发酵工程设备，粱世中，中国轻工业出 版社，2002年第一版
本课程的内容和任务：
《生物工程设备》是生物制药、生物技术等专业的专业基础课。 该课程是在学习完《生物化学》、《微生物学》、《化工原理》
等课程后开设的一门专业基础课。通过《生物工程设备》的学习， 将技术基础课和专业课与发酵工艺与设备的操作原理结合起来， 了解发酵工艺及设备要求的共性及特性，并且熟悉发酵的工艺流 程及常用设备，为今后从事生物制药等相关科研和生产打下良好 的基础。 此外，生物工程设备的最基本问题是发酵工艺的学习和对发酵常 用设备的认知，通过本课程的学习，对上述过程工程问题与生物 学基础有较深入的认识，对有关交叉学科的前沿技术在发酵工程 中的应用有一定的了解。
发酵与酿造工程学基础及主要设备PPT课件
参数信号与预先确定值进行比较，并且输出信号指令 执行元件进行调整控制。 3．执行元件：它接受控制部分的指令开启、或关闭有 关阀门、泵、开关等调节控制机构，使有关参数达到 预定位置。 手动控制和自动控制
第8页/共76页
发酵控制（小型发酵罐）
第9页/共76页
一 、温度对发酵的 影响及其控制
第10页/共76页
微生物对氧的需要不同，是由于依赖获 得能量的代谢方面的差异。
第26页/共76页
溶氧大小对菌体生长和产物的性质和产量产生 不同影响；例如，谷氨酸发酵时，通气不足会积累大 量乳酸和琥珀酸；
不同微生物或同一微生物的不同生长阶段对通 风量的要求也不相同。例如，天氡酰胺酶发酵，前期 为好气培养，后期为厌氧培养，产酶能力会大大提高。
还有就是根据化合物的燃烧值估算发酵过程生物 热的近似值。
第22页/共76页
（四）发酵温度的控制
发酵罐在发酵过程中一般不需加热，选用微生物能承 受稍高一些的温度进行生长和繁殖，这对生产有很大的 好处，即可减少污染杂菌的机会和夏季培养所需降温的 辅助设备，因此培养耐高温的菌种有一定的现实意义。
第23页/共76页
合成有密切关系。包括起始pH ，发酵过程中的 pH ，后者反应菌体的生理特性。 • （2）基质浓度（g/L） • 发酵液中糖、氮、磷等重要营养物质的浓度， 对菌体的生长和代谢合成有重要影响，是产物 代谢控制的重要手段。发酵过程中必须定时测 定糖或氮（氨基酸或铵氮）等的浓度。
第4页/共76页
• （3）溶解氧浓度（ppm或饱和度，％） • 溶解氧是好氧发酵的必备条件，是生化产能反应
产生热量较少。 培养中期，菌体繁殖迅速，呼吸作用激烈，菌体也较多，
所以产生的热量多，温度上升快，必须注意控制温度。 培养后期，菌体已基本上停止繁殖，主要靠菌体内的
第8页/共76页
发酵控制（小型发酵罐）
第9页/共76页
一 、温度对发酵的 影响及其控制
第10页/共76页
微生物对氧的需要不同，是由于依赖获 得能量的代谢方面的差异。
第26页/共76页
溶氧大小对菌体生长和产物的性质和产量产生 不同影响；例如，谷氨酸发酵时，通气不足会积累大 量乳酸和琥珀酸；
不同微生物或同一微生物的不同生长阶段对通 风量的要求也不相同。例如，天氡酰胺酶发酵，前期 为好气培养，后期为厌氧培养，产酶能力会大大提高。
还有就是根据化合物的燃烧值估算发酵过程生物 热的近似值。
第22页/共76页
（四）发酵温度的控制
发酵罐在发酵过程中一般不需加热，选用微生物能承 受稍高一些的温度进行生长和繁殖，这对生产有很大的 好处，即可减少污染杂菌的机会和夏季培养所需降温的 辅助设备，因此培养耐高温的菌种有一定的现实意义。
第23页/共76页
合成有密切关系。包括起始pH ，发酵过程中的 pH ，后者反应菌体的生理特性。 • （2）基质浓度（g/L） • 发酵液中糖、氮、磷等重要营养物质的浓度， 对菌体的生长和代谢合成有重要影响，是产物 代谢控制的重要手段。发酵过程中必须定时测 定糖或氮（氨基酸或铵氮）等的浓度。
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• （3）溶解氧浓度（ppm或饱和度，％） • 溶解氧是好氧发酵的必备条件，是生化产能反应
产生热量较少。 培养中期，菌体繁殖迅速，呼吸作用激烈，菌体也较多，
所以产生的热量多，温度上升快，必须注意控制温度。 培养后期，菌体已基本上停止繁殖，主要靠菌体内的
09577_发酵工程设备课件
38
设备安装、调试与验收规范
设备操作灵活、方便，安全保护装置 齐全、有效
设备技术资料齐全、准确，符合档案 管理要求
2024/1/25
39
设备维护保养策略
日常维护
保持设备清洁，及时清理杂物和灰尘
定期检查设备紧固件，防止松动和脱落
2024/1/25
40
设备维护保养策略
定期更换易损件，保证设备正常运行 定期保养 对设备进行定期检查和调整，消除隐患和故障
旋转筛
通过偏心轮机构使筛网产生旋转运动，对物料进 行筛分，适用于粒度较细的物料的筛分。
3
气流筛
利用气流将物料吹起，通过不同孔径的筛网进行 筛分，适用于轻质、易飞扬物料的筛分。
2024/1/25
9
输送设备
带式输送机
通过驱动滚筒带动输送带 运动，实现物料的连续输 送，适用于水平或倾斜输 送。
2024/1/25
现代发酵设备
现代发酵工程设备不断向大型化、 自动化、智能化方向发展，实现了 高效、节能、环保等目标。
5
发酵工程设备应用领域
01
02
03
04
食品工业
在食品工业中，发酵工程设备 广泛应用于酿酒、酿醋、面包
制作、酸奶生产等领域。
医药工业
医药工业中利用发酵工程设备 生产抗生素、维生素、氨基酸
等药物原料。
化工工业
自动添加酸碱溶液调节发酵液pH值，保持微生物 生长和代谢活动的稳定性。
溶氧控制
通过调节通气量和搅拌速度控制发酵液中的溶氧 量，满足微生物呼吸需求。
2024/1/25
14
搅拌器与搅拌轴设计
搅拌器类型
根据发酵液性质和工艺要求选择合适 的搅拌器类型，如推进式、涡轮式、 锚式等。
发酵与酿造的主要设备课件
•耙式消泡器
•旋风离心式
•叶轮离心式
•之机械搅拌发酵罐
•碟片式消泡器
•刮板式消泡器
•之机械搅拌发酵罐
• 联轴器及轴承
• 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。 • 常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。
•联轴器
• 小型的发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接。
•法兰ห้องสมุดไป่ตู้
•之机械搅拌发酵罐
➢ 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(Rushton J. H.)公式：
•P0－无通气搅拌输入的功率（W）； •NP－功率准数，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）；
•圆盘六平直叶涡轮 NP≈6 •圆盘六弯叶涡轮 NP≈4.7
•之自吸式发酵罐
•喷射自吸式发酵罐
▪ 喷射自吸式发酵罐： 利用文氏罐喷射吸气装置或溢流喷射吸气装置进
行混合和溶氧传质。 • 文氏管自吸式发酵罐 • 液体喷射自吸式发酵罐 • 溢流喷射自吸式发酵罐
•之自吸式发酵罐
•喷射自吸式发酵罐
•文氏管自吸式发酵罐
•喷射自吸式发酵罐
•之自吸式发酵罐
•文氏吸气管
•受内压的壁厚：
•受外压的壁厚：
•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。
【发酵工程】余龙江版-第1章-绪论PPT课件
一、发酵工程定义 1、何为发酵？
微生物的
发酵现象
最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产 生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。
2f02e1/7r/2v4 er：发泡、沸腾 fermentation
4
生物化学家看待微生物发酵过程：侧重能量代谢
发酵是酵母无氧呼吸产生能量的过程 发酵是指有机化合物进行无氧代谢释放能量 的过程 厌氧发酵是厌氧菌借助氧化-还原反应释放能量的过程 需氧发酵是好氧生物在受到分子态氧短缺限制时的不 完全氧化释放能量的过程
2021/7/24
16
纯培养技术的建立
• 第一次世界大战， Weizmann 发明了丙酮丁醇发 酵，建立了真正的无杂菌发酵。
• 在面包酵母的生产中首先采用了分批补料培养技 术。 主要特点：纯培养为主、嫌氧发酵，产品产量 质量控制水平大大提高
2021/7/24
17
三、通气搅拌发酵技术的建立
• 标志：纯种培养深层发酵生产青霉素 • 主要技术进展： ➢ 通气搅拌解决了液体深层培养的供氧问题。 ➢ 无菌空气、培养基灭菌、无污染接种、大型发酵
9
传统大型发酵工 业的中央控制
现代发酵工业 的中央控制
2021/7/24
10
二 发酵工程在生物技术中的地位
▪ 生物技术：应用自然科学和工程学的原理，依靠生 物及其细胞的催化作用，将物料进行加工以提供产 品或为社会服务的技术。
▪发酵工程是生物技术的应用基 础，是生物技术产业的核心。
2021/7/24
2021/7/24
20
五、开拓新的发酵原料时期
2021/7/24
6
发酵现象的本质
• 显微镜观察：微生物 • 著名的巴斯德实验：微生物作用 • 著名的布希纳实验：酵素（酶）的作用
微生物的
发酵现象
最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁或麦芽汁产 生气泡的现象，或者是指酒的生产过程。
2f02e1/7r/2v4 er：发泡、沸腾 fermentation
4
生物化学家看待微生物发酵过程：侧重能量代谢
发酵是酵母无氧呼吸产生能量的过程 发酵是指有机化合物进行无氧代谢释放能量 的过程 厌氧发酵是厌氧菌借助氧化-还原反应释放能量的过程 需氧发酵是好氧生物在受到分子态氧短缺限制时的不 完全氧化释放能量的过程
2021/7/24
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纯培养技术的建立
• 第一次世界大战， Weizmann 发明了丙酮丁醇发 酵，建立了真正的无杂菌发酵。
• 在面包酵母的生产中首先采用了分批补料培养技 术。 主要特点：纯培养为主、嫌氧发酵，产品产量 质量控制水平大大提高
2021/7/24
17
三、通气搅拌发酵技术的建立
• 标志：纯种培养深层发酵生产青霉素 • 主要技术进展： ➢ 通气搅拌解决了液体深层培养的供氧问题。 ➢ 无菌空气、培养基灭菌、无污染接种、大型发酵
9
传统大型发酵工 业的中央控制
现代发酵工业 的中央控制
2021/7/24
10
二 发酵工程在生物技术中的地位
▪ 生物技术：应用自然科学和工程学的原理，依靠生 物及其细胞的催化作用，将物料进行加工以提供产 品或为社会服务的技术。
▪发酵工程是生物技术的应用基 础，是生物技术产业的核心。
2021/7/24
2021/7/24
20
五、开拓新的发酵原料时期
2021/7/24
6
发酵现象的本质
• 显微镜观察：微生物 • 著名的巴斯德实验：微生物作用 • 著名的布希纳实验：酵素（酶）的作用
第2章 发酵设备_PPT幻灯片
M
5 12 3
66
7 89
10 糖化酶
M
11 12 13
15
14
17 16
18
图2-49 双酶法制糖工艺流程图
1-调浆配料槽 2，8-过滤器 3，9，14，17-泵 4，10-喷射加 热器 5-缓冲器 6-液化层流罐 7-液化液贮槽 11-灭酶罐 12-板 式换热器 13-糖化罐 15-压滤机 16-糖化暂贮槽 18-贮糖槽
（1）罐中心装垂直螺旋桨搅拌器的搅拌流型 周边无挡板：轴中心形成凹陷的漩涡。 周边有垂直挡板：液体的螺旋状流受挡板折流，
3）生物反应器设计应遵循原则
⑷反应器应尽量减少死角，消除藏垢积污场所，保证灭菌彻 底。
⑸ 反应器应有恰当的冷却装置和冷却面积，满足生物体生 长代谢过程中的温度要求。
⑸尽量减少法兰连接，防止因设备震动和热膨胀，引起法兰 连接处移位，造成污染。
⑹ 保证灭菌工作的顺利进行，培养系统中已灭菌部分地区 与未灭菌部分之间不能直接连通；某些部分能单独灭菌。
发酵工程的一般流程
培养基配制
种子扩大培养
空气除菌 发酵设备
培养基灭菌
发酵生产
产品
下游处理
废弃物资 源化、无 害化
发酵类型和设备
固体发酵
盘曲、帘曲——曲盘、帘子等，自然通风 发酵池、窖、地缸——相对密闭不通风 厚层通风制曲——曲箱，机械通风 旋转培养——转鼓型发酵罐，机械通风
厌气发酵——厌气发酵罐，密闭不通风
酸水 淀粉
2 蒸汽
3
蒸汽
5 4
糖化液
7
6
图2-40 直接加热式管道糖化设备 1-混合桶 2-加热器 3-进料罐 4-放料阀 5-急骤蒸发器 6-糖化管 7-泵
5 12 3
66
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10 糖化酶
M
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图2-49 双酶法制糖工艺流程图
1-调浆配料槽 2，8-过滤器 3，9，14，17-泵 4，10-喷射加 热器 5-缓冲器 6-液化层流罐 7-液化液贮槽 11-灭酶罐 12-板 式换热器 13-糖化罐 15-压滤机 16-糖化暂贮槽 18-贮糖槽
（1）罐中心装垂直螺旋桨搅拌器的搅拌流型 周边无挡板：轴中心形成凹陷的漩涡。 周边有垂直挡板：液体的螺旋状流受挡板折流，
3）生物反应器设计应遵循原则
⑷反应器应尽量减少死角，消除藏垢积污场所，保证灭菌彻 底。
⑸ 反应器应有恰当的冷却装置和冷却面积，满足生物体生 长代谢过程中的温度要求。
⑸尽量减少法兰连接，防止因设备震动和热膨胀，引起法兰 连接处移位，造成污染。
⑹ 保证灭菌工作的顺利进行，培养系统中已灭菌部分地区 与未灭菌部分之间不能直接连通；某些部分能单独灭菌。
发酵工程的一般流程
培养基配制
种子扩大培养
空气除菌 发酵设备
培养基灭菌
发酵生产
产品
下游处理
废弃物资 源化、无 害化
发酵类型和设备
固体发酵
盘曲、帘曲——曲盘、帘子等，自然通风 发酵池、窖、地缸——相对密闭不通风 厚层通风制曲——曲箱，机械通风 旋转培养——转鼓型发酵罐，机械通风
厌气发酵——厌气发酵罐，密闭不通风
酸水 淀粉
2 蒸汽
3
蒸汽
5 4
糖化液
7
6
图2-40 直接加热式管道糖化设备 1-混合桶 2-加热器 3-进料罐 4-放料阀 5-急骤蒸发器 6-糖化管 7-泵
发酵工程设备
（3 ）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6~4块即可 满足全挡板条件
• 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，但漩涡消失。要达到 全挡板条件必须满足下式要求：
（4） 消泡器 • 消泡器的作用是将泡沫打破。
严格，对轴的震动敏感性小。
• 端面式轴封的缺点：
– 结构比填料密封复杂，装拆不便；
– 对动环及静环的表面光洁度及平直度要求高。
（8）空气分散装置
也称为空气分布器，有单管式和环形 管式。单管式结构简单又实用，管口正对 罐底中央，与罐底距离约为40mm，为防空 气冲击，在罐底中央衬上不锈钢园板，可 延长罐底寿命。
7.2 通风发酵罐的设计与放大
7.2.1 通用式发酵罐的尺寸比例
发酵罐的尺寸要满足适当的比例，其高度与直径 之比一般为1.7～4倍左右。通常发酵罐带两组搅 拌器，其间距约为搅拌器直径的三倍，对于大型 发酵罐以及液体深度较高的，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 ，但也不宜过小，否则会影响液体的循 环。最常用的发酵罐各部分的比例尺寸如图
• 消泡器常用的形式有锯齿式、梳状式及 孔板式。孔板式的孔径约10~20毫米。
• 消泡器的长度约为罐径的0．65倍。
（5） 联轴器 • 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。 小型的发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接， 轴的连接应垂直，中心线对正。
• 常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。
好气性机械搅拌发酵罐是密封式受压设备， 主要部件包括：
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器 ppt课件
生物反应器应具有适宜的径高比 应承受一定的压力 有搅拌通风装置的反应器应能使气液固三相充分混合，
满足物料必须的溶氧需求 反应器应有恰当的冷却装置和冷却面积，满足生物体
生长代谢过程中的温度要求
9
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
反应器应尽量减少死角，消除藏垢积污场所，保证灭菌彻 底
尽量减少法兰连接，防止因设备震动和热膨胀，引起法兰 连接处移位，造成污染
13
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
罐体圆柱形，罐顶为椭圆封头，罐底为圆锥形。 筒体直径(D)和筒体高度(H)是主要特性参数。D：H＝1：
1.5-6。增加H有利于加速发酵，降低H有利于啤酒的自然澄 清。 发酵罐锥底角一般为60-130°考虑到发酵中酵母自然沉降 最有利，以70°为好。
14
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
罐顶：进料管，补料管， 排气管和压力表管等。
罐底：出料管，进气管 等。
罐身：冷却水进出管， 进空气管，温度计管和 测控仪表接口。
35
发酵工程 第八章 发酵设备与反应 器
（1）搅拌器的主要作用：混合和传质 溶氧：使通入的空气分散成小气泡并与发酵液充分混合，使气
40
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
因为气体不是直接被搅拌器剪碎而分散的，而是首先在浆 叶的背面形成稳定的气穴，而后气穴在尾部破裂，这些小 气泡在离心力的作用下被甩出而分散至液体内。气穴的存 在使得Rushton涡轮的效率降低，特别在高气速下，有时 整个搅拌器被气穴包围，搅拌器近似空转，效率很低，气 体穿过搅拌器直接上升到液面。
加速发酵，C.C.T发酵和传统发酵相比，由于发酵基质(麦 汁)和酵母对流获得强化，可加速发酵。
满足物料必须的溶氧需求 反应器应有恰当的冷却装置和冷却面积，满足生物体
生长代谢过程中的温度要求
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发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
反应器应尽量减少死角，消除藏垢积污场所，保证灭菌彻 底
尽量减少法兰连接，防止因设备震动和热膨胀，引起法兰 连接处移位，造成污染
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发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
罐体圆柱形，罐顶为椭圆封头，罐底为圆锥形。 筒体直径(D)和筒体高度(H)是主要特性参数。D：H＝1：
1.5-6。增加H有利于加速发酵，降低H有利于啤酒的自然澄 清。 发酵罐锥底角一般为60-130°考虑到发酵中酵母自然沉降 最有利，以70°为好。
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发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
罐顶：进料管，补料管， 排气管和压力表管等。
罐底：出料管，进气管 等。
罐身：冷却水进出管， 进空气管，温度计管和 测控仪表接口。
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发酵工程 第八章 发酵设备与反应 器
（1）搅拌器的主要作用：混合和传质 溶氧：使通入的空气分散成小气泡并与发酵液充分混合，使气
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发酵工程 第八章 发酵设备与反应器
因为气体不是直接被搅拌器剪碎而分散的，而是首先在浆 叶的背面形成稳定的气穴，而后气穴在尾部破裂，这些小 气泡在离心力的作用下被甩出而分散至液体内。气穴的存 在使得Rushton涡轮的效率降低，特别在高气速下，有时 整个搅拌器被气穴包围，搅拌器近似空转，效率很低，气 体穿过搅拌器直接上升到液面。
加速发酵，C.C.T发酵和传统发酵相比，由于发酵基质(麦 汁)和酵母对流获得强化，可加速发酵。
发酵设备培训讲义(PPT 167页)
• 上 口、部人有孔物和料压口力，表冷开却口水等口。，CO2和气体出
• 温度控制采用罐内蛇管和罐外壁直接水 喷淋相结合，排料管在罐的底部。
一、酒精发酵罐
酵母将糖转化为酒精高转化率条件 (1)满足酵母生长和代谢的必要工艺条件 (2)一定的生化反应时间 (3)及时移走在生化反应过程中将释放的生
物热
酒精发酵罐的结构要求
水力喷射装置
• 是由一根两头装有喷嘴的洒水管组成 • 两头喷水管弯有一定的弧度 • 喷水管上均匀地钻有一定数量的小孔 • 喷水管安装时呈水平 • 喷水管借活接头和固定供水管相连接
• 它是借喷水管两头喷嘴以一定喷出速 度而形成的反作用力，使喷水管自动 旋转。
• 对 于 120m3 的 酒 精 发 酵 耀 ， 采 用 36×3mm的喷水管，管上开有44×30 个小孔，两头喷嘴口径为9mm。
章发酵设备
第一节 发酵设备概述
• 发酵主要设备为发酵罐和种子罐，它们各自都附有 原料(培养基)调制、蒸煮、灭菌和冷却设备，通气 调节和除菌设备，以及搅拌器等。
• 种子罐：以确保发酵罐培养所必需的菌体量为目的。 • 发酵罐：承担产物的生产任务。
它必须能够提供微生物生命活动和代谢所要求 的条件，并便于操作和控制，保证工艺条件的实现， 从而获得高产。
• 发酵罐容积
• 发酵罐采用圆柱形器身，底和顶为锥形 盖，选取结构尺寸的比例关系如下：
• 由发酵罐的基本结构尺寸，可确定全罐 表面积．罐体圆柱部分表面积F1和罐底 罐顶表面积F2，F3分别为：
• 2．冷却面积和冷却装置主要结构尺寸
• 假定罐壁不包扎保温层，壁温最高可达35t，生产厂所 在地区的夏季平均温度可查阅有关资料，现假定为32℃。
用不饱和聚脂树脂、环氧树脂或其他特殊涂料 较为广泛，但还未完全符合啤酒低温发酵的防 腐要求。
• 温度控制采用罐内蛇管和罐外壁直接水 喷淋相结合，排料管在罐的底部。
一、酒精发酵罐
酵母将糖转化为酒精高转化率条件 (1)满足酵母生长和代谢的必要工艺条件 (2)一定的生化反应时间 (3)及时移走在生化反应过程中将释放的生
物热
酒精发酵罐的结构要求
水力喷射装置
• 是由一根两头装有喷嘴的洒水管组成 • 两头喷水管弯有一定的弧度 • 喷水管上均匀地钻有一定数量的小孔 • 喷水管安装时呈水平 • 喷水管借活接头和固定供水管相连接
• 它是借喷水管两头喷嘴以一定喷出速 度而形成的反作用力，使喷水管自动 旋转。
• 对 于 120m3 的 酒 精 发 酵 耀 ， 采 用 36×3mm的喷水管，管上开有44×30 个小孔，两头喷嘴口径为9mm。
章发酵设备
第一节 发酵设备概述
• 发酵主要设备为发酵罐和种子罐，它们各自都附有 原料(培养基)调制、蒸煮、灭菌和冷却设备，通气 调节和除菌设备，以及搅拌器等。
• 种子罐：以确保发酵罐培养所必需的菌体量为目的。 • 发酵罐：承担产物的生产任务。
它必须能够提供微生物生命活动和代谢所要求 的条件，并便于操作和控制，保证工艺条件的实现， 从而获得高产。
• 发酵罐容积
• 发酵罐采用圆柱形器身，底和顶为锥形 盖，选取结构尺寸的比例关系如下：
• 由发酵罐的基本结构尺寸，可确定全罐 表面积．罐体圆柱部分表面积F1和罐底 罐顶表面积F2，F3分别为：
• 2．冷却面积和冷却装置主要结构尺寸
• 假定罐壁不包扎保温层，壁温最高可达35t，生产厂所 在地区的夏季平均温度可查阅有关资料，现假定为32℃。
用不饱和聚脂树脂、环氧树脂或其他特殊涂料 较为广泛，但还未完全符合啤酒低温发酵的防 腐要求。
第十一章 发酵设备课件
变特性 • 11.2.2.4 机械搅拌通风发酵罐的热量传递
11.2.2.1 机械搅拌通风发酵罐的结构
• 主体部件： • 罐体 • 搅拌器 • 档板 • 轴封 • 空气分布器 • 传动装置 • 冷却管(夹套) • 消泡器 • 人孔 • 视镜
发酵罐设计的内容
• 工艺设计（工艺人员提出） • 容积，几何尺寸，主要结构和附件，设计
kLa,kd的换算
• 因：No2= kLa C*； No2=kdP • kLaC* =kdp*
• 总压P相当于p*,因为从氧饱和的角度看，即氧 含量为21%达到最大； p*的单位是0.21 (atm) 其中，kLa的单位为（h-1); 故得到换算式： kLa =kdp* /C*
（2）机械搅拌通风发酵罐的通风量
倾斜式转鼓反应器的挡板
（3） 轴封
• 作用：防止染菌进 入，泡沫泄漏
双端面机械轴封
• 右图 双端 面机械轴封
• 大型发酵罐 常用.
密封作用
（4）空气分布管
• 环形管式(中大型)和单管式(小型) • 大型罐采用环形管式。要求环管上的空气
喷孔应在搅拌叶轮叶片内边之下。同时喷 气孔应向下，以尽可能减少培养液在环形 分布管上滞留。 • 喷孔的孔径：2-5mm。 • 喷孔的总截面积等于空气分布管截面积。 • 分布管内空气流速取20m/s。
• kLa 是以C*-C为溶氧推动力的体积溶氧系数。 • 单位：1/s或1/h。应得到kLa 值。这是衡量通
风发酵设备性能的重要参数。
氧传递速率 OTR: No2= kLa (C*-CL) (mol/m3 s)
• 但上述公式是定义式，要得到kLa不易。原因 是溶氧浓度难测。
体积溶氧系数kLa的计算及测定
• kLa影响因素有： • （1）操作条件：搅拌转速，通气量； • （2）发酵罐的结构及几何参数，如体积、
11.2.2.1 机械搅拌通风发酵罐的结构
• 主体部件： • 罐体 • 搅拌器 • 档板 • 轴封 • 空气分布器 • 传动装置 • 冷却管(夹套) • 消泡器 • 人孔 • 视镜
发酵罐设计的内容
• 工艺设计（工艺人员提出） • 容积，几何尺寸，主要结构和附件，设计
kLa,kd的换算
• 因：No2= kLa C*； No2=kdP • kLaC* =kdp*
• 总压P相当于p*,因为从氧饱和的角度看，即氧 含量为21%达到最大； p*的单位是0.21 (atm) 其中，kLa的单位为（h-1); 故得到换算式： kLa =kdp* /C*
（2）机械搅拌通风发酵罐的通风量
倾斜式转鼓反应器的挡板
（3） 轴封
• 作用：防止染菌进 入，泡沫泄漏
双端面机械轴封
• 右图 双端 面机械轴封
• 大型发酵罐 常用.
密封作用
（4）空气分布管
• 环形管式(中大型)和单管式(小型) • 大型罐采用环形管式。要求环管上的空气
喷孔应在搅拌叶轮叶片内边之下。同时喷 气孔应向下，以尽可能减少培养液在环形 分布管上滞留。 • 喷孔的孔径：2-5mm。 • 喷孔的总截面积等于空气分布管截面积。 • 分布管内空气流速取20m/s。
• kLa 是以C*-C为溶氧推动力的体积溶氧系数。 • 单位：1/s或1/h。应得到kLa 值。这是衡量通
风发酵设备性能的重要参数。
氧传递速率 OTR: No2= kLa (C*-CL) (mol/m3 s)
• 但上述公式是定义式，要得到kLa不易。原因 是溶氧浓度难测。
体积溶氧系数kLa的计算及测定
• kLa影响因素有： • （1）操作条件：搅拌转速，通气量； • （2）发酵罐的结构及几何参数，如体积、
《发酵设备》PPT课件 (2)
8Байду номын сангаас
• 3. 按溶积分类
• 500L以下的是实验室发酵罐
• 500~50000L是中试发酵罐
• 50000以上是生产规模的发酵罐
• 4. 按微生物生长环境
• 悬浮生长系统
• 支持生长系统
• 5. 按操作方式
• 分批发酵和连续发酵
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• 三. 机械搅拌发酵罐
• （一）概况
• 1. 基本结构
• 利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液混合 并溶解在发酵液中，基本要求：
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• 6. 消泡器 • 锯齿式、梳状式及孔板式 • 装于搅拌轴上，齿面略高于液面 • 直径罐径的0.8~0.9
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• 7. 连轴器及轴承
• 大型发酵罐 的搅拌轴常分为2~3段，用连 轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性连接， 中型发酵罐一般在罐内装有底轴承，大 型发酵罐还装有中间轴承
•
(s/d)2=1.5~2.5
•
(s/d)3=1~2
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11
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12
• 2. 罐体：
• 培养微生物的巨大容器，密闭式的， 在发酵过程中要保持一定的罐压，通常灭 菌的压力约为2.5×105Pa
• 形状，圆柱形，两端椭圆形？？受力均 匀，减少死角，物料容易排除，
• 高度与直径比1.7~4：1，有力空气利用 率
• 第四章 发酵设备
• 什么是发酵设备？包括那些设备？在发酵 过程中具有什么用途和意义？
精选PPT
1
• 种子制备设备 • 主发酵设备 • 辅助设备（无菌空气和培养基制备） • 发酵液预处理设备 • 产品提取与精致设备 • 废物回收处理设备 • 核心部分是什么？？
《发酵设备》PPT课件
控制器部件
主要测控参数有：温度，搅拌转速、罐压力、PH值、溶 解氧、自动消泡、自动补料
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23
发酵罐装料容积
发酵罐装料容积：在一般情况下，装料高度取 罐圆柱部分高度,但须根据具体情况而定。
一般占0.7，采用有效的机械消涣装置，可以 提高罐的装料量，达到0.9。
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3.2 实验室小型不透明发酵罐
采用较多的是CIP清洗系统。 所谓CIP系统，是clean in place的简称，意
即内部清洗系统。
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CIP清洗系统示意图
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清洗程序
(1)预冲洗：每次预冲洗的时间为30秒，进行10次，是通过 回转喷嘴进行的，主要排去底部的沉渣。
(2)碱预洗:使清洗剂成为一种氯化了的碱性洗涤剂，用这 种碱液循环16分钟。清洗液温度维持在32℃左右。
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1. 罐体
由圆柱体及椭圆形封头焊接而成，材料为碳钢或不 锈钢，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。
精选PPT
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装于罐顶的接管有：进料口、补料口、排气口、接 种口和压力表等， 装于罐身的接管有：冷却水进出口、空气进口、温 度和其他测控仪表的接口。
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3.2 发酵罐罐体的比例
标准发酵罐的几何尺寸比例 H/D=1.7~4 d/D=1/2~1/3 W/D=1/8~1/12 B/D=0.8~1.0 s/d=3
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3.3 发酵罐的结构
1、罐体 2、搅拌器和挡板 3、消泡器 4、空气分布装置 5、发酵专用PH、DO电极 6、冷却装置 7、变速装置 8、轴封、联轴器及轴承
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• 1、空气好：人流、物流少，灰尘小干扰少， 避免交通干线 • ２、无污染源：无垃圾箱、厕所、污水； 应有草坪覆盖，清除花粉 • ３、易排水：地势较高 • ４、交通便利：运输成本低，方便员工
二、厂区
• １、布局合理： • 生产区、行政区、生活区 上风口：制剂车间、研究开发部、 质量检查部 下风口：化学合成，发酵室，锅炉房， 运输通道 ２、无污染源：多草坪，无垃圾杂物 ３、人流、物流分开，避免交叉污染
教材：《发酵工程与设备》、邱立友主编，中国农业出版社，
2007 参考书目：《生化工程设备》、高孔荣主编，轻工业出版社，
1995 成绩评定：平时成绩40%
考试成绩60%考核方式：考试
•《发酵工程设备》课程简介
• • • • • • • •
第一章 物料的处理与输送设备 第二章 原料蒸煮、糖化和培养基灭菌 第三章 空气除菌设备 第四章 通风发酵设备 第五章 嫌气性发酵设备和连续性发酵 第六章 过滤与分离设备 第七章 蒸馏、蒸发与结晶 第八章 干燥设备
《发酵工程设备》
高同国 E-mail： gtgrxf@
•《发酵工程设备》课程简介
• 本课程是大学本科生物技术与发酵专业的专业选 修课，通过课堂教学和课外练习，使学生掌握微 生物发酵工厂的设备流程、设备结构及工作原理， 主要设备的设计计算及选型。在此基础上，了解 国内外发酵工程与设备的新技术、新设备及发展 动向。通过本课程的学习，使学生初步具有独立
分析和解决发酵生产及试验研究上的工程设备问
题的能力。
•《发酵工程设备》课程简介
课程性质、目的与任务 性质：生化设备主要介绍，生物工程生产过程 中常用设备的结构、特点、原理、设计、计算、 选型及保养。 目的：对生产生物产品的设备有初步了解，适 应工业化生产的要求。 任务：掌握常见生化设备的结构原理，能进行 设计和选型。
•《发酵工程设备》课程简介
发酵的定义
传统发酵 2、生化和生理学意义的发酵 3、工业上的发酵
1、传统发酵
• 最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁 或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒 的生产过程。
2、生化和生理学意义的发酵
• 指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产 生能量的一种方式，或者更严格地说，发酵是 以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。 • 如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精 并放出CO2。
发酵罐的定义：是为一个特定生物化学过程的操作 提供良好而满意的环境的容器。对于某些工艺来说， 发酵罐是个密闭容器，同时附带精密控制系统；而 对于另一些简单的工艺来说，发酵罐只是个开口容 器，有时甚至简单到只要有一个开口的坑。
•《发酵工程设备》课程简介
厂 房 与 设 备
•《发酵工程设备》课程简介
一、选址
三、室内
• １、设参观走廊 • ２、层数: 1-3层 • 3、层高： • A 车间２.8--3.5M; • 技术夹层1.2—2.2m • B 库房 4.5—6.0M
• 4、布局：根据工艺流程，空间适中 放设备合理，分别放置物料、半成品
• 6、缓冲区：大于6平方米 • 7、门：无门槛，便于通行
安
• 5、更衣处：风淋、淋浴，（一、二、三更）
• 9、车间内有通讯设备，如电话 • 10、GMP规定不同剂型药厂的最低限度设备 • 11、设备手册（编号）： a，使用时间； b，作用； c，操作人； d，何时、如何清洗，检查与维修； e，使用效果。
3、工业上的发酵
• 泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程 包括： 1. 厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。 2. 通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基 酸、酶制剂等。 • 产品有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。
•《发酵工程设备》课程简介
发酵设备
• 什么是发酵设备？包括那些设备？在发酵过程中 具有什么用途和意义？
• 6、设备料室 保证原料级别与生产时一致 • 7、缓冲区：人流、物流均要＞6m2。 • 8、人流、物流： 人与物分开进出、专用通道、包括电 梯，避免交叉污染，进与出（物）分开， 电线路尽可能短。
• 六、设质检室
便于取样、检定、符合要求
• 七、实验动物室：
按有关规定设计、建造与生产不干扰
八、特殊药品
• 3、温湿度：与生产工艺适应 温度：18-26℃，空调、过滤器 相对湿度：45%-65%。
• 4、紫外灯：30W/9-16M2， 离地面1.8-2m
• 5、 清洗区： 更衣、更鞋处及淋浴设备 洗手，烘干器，淋浴区 注意下水道位置，降低或者避免污染 工具室、维修室在洁净区外 100级区不设下水道
• 8、管道：暗装、易清洗
四、净化级别
空气洁净度是环境中空气含悬浮粒子量的多少的程度， 通常空气中含尘浓度低则空气洁净度高，一般规定粒子 的浓度≥0.5 μm作为分级标准。 尘埃粒子/M3 ≥0.5um 十万级 万 级 百 级 ≤3500万 ≤ 35万 ≤ 3500 ≥5um ≤2万 ≤ 2000 0 ≤ 500 ≤ 100 ≤ 5 ≥ 15次/h ≥ 20次/h
• 1、青霉素：专用空调、车间负压。 • 2、激素、抗肿瘤药品：专用生产设备、 排气净化，防尘措施。 • 3、同位素：使用许可证、符合国家放射 保护要求。 • 4、有毒菌种：专用生产设备、独立厂房、 贮藏分开。 • 5、血液制品：同上
设 备(药用机械)
• 1、选用： 外形简捷、平整，材料耐腐蚀 便于安装 易于操作、维修和保养 易于清洗、消毒， 所用润湿剂、冷却剂等不得污染药品。 • 2、验证： 性能和准确度符合生产要求， 灭菌设备定期验证。
• 3、管道： 传送设备不得穿越不同洁净级别厂房 • 4、制水设备：（尤其注射用水、纯化水） 材料：无毒耐腐； 管道：无死角、定期清洗、灭菌；
• 5、仪表、衡器：定期校精度与范围。 • 6、其余设备定期维修、保养、验证。 • 7、所有设备均有使用登记，详细记录维 修、保养情况，由专人管理。 • 8、生产不同药品应避免设备交叉污染， 做好清场工作。
垂直层流0.3m/s 水平层流0.4m/s
活微生物数/M3
换气次数
五、车间条件
• 1、 照明： • （1）照度＞300勒克斯（LX） 生产局部可增加照度，走廊等 可降低。 • （2）生产车间有应急照明设备防停电
• 2、 气压： • （1）密封，门窗、管道等 • （2）压差，不同洁净级别车间≥ 5帕 （0.5mm水柱,0.0368mgHg）， 与外界＞10帕 • （3）设压差表
发 酵 罐
粉 碎 机 超 滤
•种子制备种子罐：设备以确保发酵罐培养所 必需的菌体量为目的。 •主发酵设备发酵罐：承担产物的生产任务。
•辅助设备（无菌空气和培养基制备）
•发酵液预处理设备
•产品提取与精致设备
•废物回收处理设备 •核心部分是什么？？
发酵罐
• 是发酵工程中最重要的设备之一
微生物还原浸出 氧化锰矿中锰槽浸中试装置
•《发酵工程设备》课程简介
本课程是生物工程专业主干课程之一，它系统地论述了微生物 发酵工业中培养基灭菌.空气净化系统设备.发酵设备的结构.通气. 搅拌功率计算和设备放大的方法，发酵产品的分离和提纯设备，包 括：固液.液-液分离，蒸发结晶，干燥等单元操作。 着重针对各单元操作的基本原理，结合生物技术产品的工艺要 求，对设备的选型及设计方法进行全面分析和计算。
二、厂区
• １、布局合理： • 生产区、行政区、生活区 上风口：制剂车间、研究开发部、 质量检查部 下风口：化学合成，发酵室，锅炉房， 运输通道 ２、无污染源：多草坪，无垃圾杂物 ３、人流、物流分开，避免交叉污染
教材：《发酵工程与设备》、邱立友主编，中国农业出版社，
2007 参考书目：《生化工程设备》、高孔荣主编，轻工业出版社，
1995 成绩评定：平时成绩40%
考试成绩60%考核方式：考试
•《发酵工程设备》课程简介
• • • • • • • •
第一章 物料的处理与输送设备 第二章 原料蒸煮、糖化和培养基灭菌 第三章 空气除菌设备 第四章 通风发酵设备 第五章 嫌气性发酵设备和连续性发酵 第六章 过滤与分离设备 第七章 蒸馏、蒸发与结晶 第八章 干燥设备
《发酵工程设备》
高同国 E-mail： gtgrxf@
•《发酵工程设备》课程简介
• 本课程是大学本科生物技术与发酵专业的专业选 修课，通过课堂教学和课外练习，使学生掌握微 生物发酵工厂的设备流程、设备结构及工作原理， 主要设备的设计计算及选型。在此基础上，了解 国内外发酵工程与设备的新技术、新设备及发展 动向。通过本课程的学习，使学生初步具有独立
分析和解决发酵生产及试验研究上的工程设备问
题的能力。
•《发酵工程设备》课程简介
课程性质、目的与任务 性质：生化设备主要介绍，生物工程生产过程 中常用设备的结构、特点、原理、设计、计算、 选型及保养。 目的：对生产生物产品的设备有初步了解，适 应工业化生产的要求。 任务：掌握常见生化设备的结构原理，能进行 设计和选型。
•《发酵工程设备》课程简介
发酵的定义
传统发酵 2、生化和生理学意义的发酵 3、工业上的发酵
1、传统发酵
• 最初发酵是用来描述酵母菌作用于果汁 或麦芽汁产生气泡的现象，或者是指酒 的生产过程。
2、生化和生理学意义的发酵
• 指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产 生能量的一种方式，或者更严格地说，发酵是 以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。 • 如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精 并放出CO2。
发酵罐的定义：是为一个特定生物化学过程的操作 提供良好而满意的环境的容器。对于某些工艺来说， 发酵罐是个密闭容器，同时附带精密控制系统；而 对于另一些简单的工艺来说，发酵罐只是个开口容 器，有时甚至简单到只要有一个开口的坑。
•《发酵工程设备》课程简介
厂 房 与 设 备
•《发酵工程设备》课程简介
一、选址
三、室内
• １、设参观走廊 • ２、层数: 1-3层 • 3、层高： • A 车间２.8--3.5M; • 技术夹层1.2—2.2m • B 库房 4.5—6.0M
• 4、布局：根据工艺流程，空间适中 放设备合理，分别放置物料、半成品
• 6、缓冲区：大于6平方米 • 7、门：无门槛，便于通行
安
• 5、更衣处：风淋、淋浴，（一、二、三更）
• 9、车间内有通讯设备，如电话 • 10、GMP规定不同剂型药厂的最低限度设备 • 11、设备手册（编号）： a，使用时间； b，作用； c，操作人； d，何时、如何清洗，检查与维修； e，使用效果。
3、工业上的发酵
• 泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程 包括： 1. 厌氧培养的生产过程，如酒精，乳酸等。 2. 通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基 酸、酶制剂等。 • 产品有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。
•《发酵工程设备》课程简介
发酵设备
• 什么是发酵设备？包括那些设备？在发酵过程中 具有什么用途和意义？
• 6、设备料室 保证原料级别与生产时一致 • 7、缓冲区：人流、物流均要＞6m2。 • 8、人流、物流： 人与物分开进出、专用通道、包括电 梯，避免交叉污染，进与出（物）分开， 电线路尽可能短。
• 六、设质检室
便于取样、检定、符合要求
• 七、实验动物室：
按有关规定设计、建造与生产不干扰
八、特殊药品
• 3、温湿度：与生产工艺适应 温度：18-26℃，空调、过滤器 相对湿度：45%-65%。
• 4、紫外灯：30W/9-16M2， 离地面1.8-2m
• 5、 清洗区： 更衣、更鞋处及淋浴设备 洗手，烘干器，淋浴区 注意下水道位置，降低或者避免污染 工具室、维修室在洁净区外 100级区不设下水道
• 8、管道：暗装、易清洗
四、净化级别
空气洁净度是环境中空气含悬浮粒子量的多少的程度， 通常空气中含尘浓度低则空气洁净度高，一般规定粒子 的浓度≥0.5 μm作为分级标准。 尘埃粒子/M3 ≥0.5um 十万级 万 级 百 级 ≤3500万 ≤ 35万 ≤ 3500 ≥5um ≤2万 ≤ 2000 0 ≤ 500 ≤ 100 ≤ 5 ≥ 15次/h ≥ 20次/h
• 1、青霉素：专用空调、车间负压。 • 2、激素、抗肿瘤药品：专用生产设备、 排气净化，防尘措施。 • 3、同位素：使用许可证、符合国家放射 保护要求。 • 4、有毒菌种：专用生产设备、独立厂房、 贮藏分开。 • 5、血液制品：同上
设 备(药用机械)
• 1、选用： 外形简捷、平整，材料耐腐蚀 便于安装 易于操作、维修和保养 易于清洗、消毒， 所用润湿剂、冷却剂等不得污染药品。 • 2、验证： 性能和准确度符合生产要求， 灭菌设备定期验证。
• 3、管道： 传送设备不得穿越不同洁净级别厂房 • 4、制水设备：（尤其注射用水、纯化水） 材料：无毒耐腐； 管道：无死角、定期清洗、灭菌；
• 5、仪表、衡器：定期校精度与范围。 • 6、其余设备定期维修、保养、验证。 • 7、所有设备均有使用登记，详细记录维 修、保养情况，由专人管理。 • 8、生产不同药品应避免设备交叉污染， 做好清场工作。
垂直层流0.3m/s 水平层流0.4m/s
活微生物数/M3
换气次数
五、车间条件
• 1、 照明： • （1）照度＞300勒克斯（LX） 生产局部可增加照度，走廊等 可降低。 • （2）生产车间有应急照明设备防停电
• 2、 气压： • （1）密封，门窗、管道等 • （2）压差，不同洁净级别车间≥ 5帕 （0.5mm水柱,0.0368mgHg）， 与外界＞10帕 • （3）设压差表
发 酵 罐
粉 碎 机 超 滤
•种子制备种子罐：设备以确保发酵罐培养所 必需的菌体量为目的。 •主发酵设备发酵罐：承担产物的生产任务。
•辅助设备（无菌空气和培养基制备）
•发酵液预处理设备
•产品提取与精致设备
•废物回收处理设备 •核心部分是什么？？
发酵罐
• 是发酵工程中最重要的设备之一
微生物还原浸出 氧化锰矿中锰槽浸中试装置
•《发酵工程设备》课程简介
本课程是生物工程专业主干课程之一，它系统地论述了微生物 发酵工业中培养基灭菌.空气净化系统设备.发酵设备的结构.通气. 搅拌功率计算和设备放大的方法，发酵产品的分离和提纯设备，包 括：固液.液-液分离，蒸发结晶，干燥等单元操作。 着重针对各单元操作的基本原理，结合生物技术产品的工艺要 求，对设备的选型及设计方法进行全面分析和计算。