机械搅拌通气发酵罐ppt课件
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工程设备课件-发酵罐
5-成品收集器
盘顶 旋风方向
图 13-11 空气分配盘
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6
4 3
2
1
图 13-12 气流喷舞干燥喷咀 空气管 2-压紧螺帽 3-喷咀座 4-压紧螺帽
5-喷咀 6-进液管 7-喷咀口
➢喷雾干燥特点
1.干燥速率快、时间短； 2.干燥温度低； 3.制品具有良好的分散性和溶解性，成品纯度高。
➢应用
特别适用于不能借结晶方法得到固体产品的生物制 品生产中，如酵母、核苷酸和某些抗生素药物的 干燥。
一，粗馏塔板类型及结构
1 泡罩塔板
该类塔板适宜处理易起泡的液 体。是国内不少酒精厂家的粗 馏塔主要采用的装置。主要由 塔体，塔板和升气管等部件组 成。
泡罩塔的操作：
泡罩底部浸没在塔板上的液体，形成 液封，气体自升气管上升，流经升气 管和泡罩之间的环形通道，再从泡罩 齿缝（主要是分散气体，增大气液接 触面积）中吹出，进入塔板上的液层 中鼓泡传质。常见的泡罩为倒扣的自 行车铃盖形，周边有齿缝。齿缝一般 为矩形，三角形和梯形。
湿物料的干燥操作有2个基本过程同时进行：
1.传热过程，热量由气体传递给湿物料，使其温度 升高；
2.传质过程，物料内部的水分向表面扩散，并在表 面汽化被气流带走。
三、干燥设备的选型原则
➢生物工业制品的干燥设备类型
瞬时快速干燥设备：滚筒干燥设备、喷雾干燥 设备、气流干燥设备、沸腾干燥设备
低温干燥设备：真空干燥设备、冷冻干燥设备
机械搅拌自吸式发酵罐
▪
之
自 吸 式
自 吸
发
式
酵
发
罐
酵
罐
的结Βιβλιοθήκη 构气升式发酵罐类型： 气升环流式
鼓泡式 空气喷射式
盘顶 旋风方向
图 13-11 空气分配盘
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4 3
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图 13-12 气流喷舞干燥喷咀 空气管 2-压紧螺帽 3-喷咀座 4-压紧螺帽
5-喷咀 6-进液管 7-喷咀口
➢喷雾干燥特点
1.干燥速率快、时间短； 2.干燥温度低； 3.制品具有良好的分散性和溶解性，成品纯度高。
➢应用
特别适用于不能借结晶方法得到固体产品的生物制 品生产中，如酵母、核苷酸和某些抗生素药物的 干燥。
一，粗馏塔板类型及结构
1 泡罩塔板
该类塔板适宜处理易起泡的液 体。是国内不少酒精厂家的粗 馏塔主要采用的装置。主要由 塔体，塔板和升气管等部件组 成。
泡罩塔的操作：
泡罩底部浸没在塔板上的液体，形成 液封，气体自升气管上升，流经升气 管和泡罩之间的环形通道，再从泡罩 齿缝（主要是分散气体，增大气液接 触面积）中吹出，进入塔板上的液层 中鼓泡传质。常见的泡罩为倒扣的自 行车铃盖形，周边有齿缝。齿缝一般 为矩形，三角形和梯形。
湿物料的干燥操作有2个基本过程同时进行：
1.传热过程，热量由气体传递给湿物料，使其温度 升高；
2.传质过程，物料内部的水分向表面扩散，并在表 面汽化被气流带走。
三、干燥设备的选型原则
➢生物工业制品的干燥设备类型
瞬时快速干燥设备：滚筒干燥设备、喷雾干燥 设备、气流干燥设备、沸腾干燥设备
低温干燥设备：真空干燥设备、冷冻干燥设备
机械搅拌自吸式发酵罐
▪
之
自 吸 式
自 吸
发
式
酵
发
罐
酵
罐
的结Βιβλιοθήκη 构气升式发酵罐类型： 气升环流式
鼓泡式 空气喷射式
《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
精选PPT
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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。
精选PPT
24
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。
精选PPT
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CIP清洗系统示意图
精选PPT
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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。
精选PPT
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精选PPT
11
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
12
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。
精选PPT
8
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
精选PPT
9
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
发酵罐的设计PPT演示课件
23
4 空气分布管
作用：使通入的空气均匀分布
型式： 单管式 正对罐底，距罐底 40mm，罐底衬不锈 钢圆板，防空气冲击
环 式 不常用，易堵。
24
5 传动装置 （1）变速装置：无级变速与皮带轮变速。10级
(500)，八级(750)，六级(1000)，从主动轮直径比 要小于7，以增加吃带面积。另外拉大主、从动 轮间距也可增加吃带面积。
时自动吸入空气。
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2.2.2 定子与转子的结构与类型
将液转 气体子 体甩的 吸出作 入，用 。形：
成将 内转 部子 真内 空的 ，
打体定 碎混子 ，匀的 促，作 进甩用 溶出： 氧，将 。将气
大体 气与 泡液
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2.2.3 自吸式发酵罐的优缺点
优点: 不需另设空气制备系统,投资少,能耗低,吸 入的气泡小,溶氧效果好,是通用罐的3倍.
5
2.1 通风机械搅拌发酵罐
2.1.1罐体尺寸 2.1.2罐的结构 2.1.3罐容积的计算 2.1.4罐的优缺点
6
2.1.2 罐的结构
图6-1 小型发酵罐结构图 1.三角皮带转轴；2.轴承支柱；3.联轴节； 4.轴封；5.窥镜；6.取样口；7.冷却水出口； 8.夹套；9.螺旋片；10.温度计；11.轴；12. 搅拌器；13.底轴承；14.放料口；15.冷水进 口；16.通风管；17.热电偶接口；18.挡板； 19.接压力表；20.手孔；21.电动机；22.排 气孔；23.取样口；24.进料口；25.压力表接 口；26.窥镜；27.手孔；28.补料口
26
6 轴封
型式：端面轴封和填料函式轴封 作用：密封搅拌轴与罐顶（底）间的
缝隙，防止泄漏和染菌 组成：
4 空气分布管
作用：使通入的空气均匀分布
型式： 单管式 正对罐底，距罐底 40mm，罐底衬不锈 钢圆板，防空气冲击
环 式 不常用，易堵。
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5 传动装置 （1）变速装置：无级变速与皮带轮变速。10级
(500)，八级(750)，六级(1000)，从主动轮直径比 要小于7，以增加吃带面积。另外拉大主、从动 轮间距也可增加吃带面积。
时自动吸入空气。
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2.2.2 定子与转子的结构与类型
将液转 气体子 体甩的 吸出作 入，用 。形：
成将 内转 部子 真内 空的 ，
打体定 碎混子 ，匀的 促，作 进甩用 溶出： 氧，将 。将气
大体 气与 泡液
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2.2.3 自吸式发酵罐的优缺点
优点: 不需另设空气制备系统,投资少,能耗低,吸 入的气泡小,溶氧效果好,是通用罐的3倍.
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2.1 通风机械搅拌发酵罐
2.1.1罐体尺寸 2.1.2罐的结构 2.1.3罐容积的计算 2.1.4罐的优缺点
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2.1.2 罐的结构
图6-1 小型发酵罐结构图 1.三角皮带转轴；2.轴承支柱；3.联轴节； 4.轴封；5.窥镜；6.取样口；7.冷却水出口； 8.夹套；9.螺旋片；10.温度计；11.轴；12. 搅拌器；13.底轴承；14.放料口；15.冷水进 口；16.通风管；17.热电偶接口；18.挡板； 19.接压力表；20.手孔；21.电动机；22.排 气孔；23.取样口；24.进料口；25.压力表接 口；26.窥镜；27.手孔；28.补料口
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6 轴封
型式：端面轴封和填料函式轴封 作用：密封搅拌轴与罐顶（底）间的
缝隙，防止泄漏和染菌 组成：
第三章_通气与搅拌
发酵罐设计最关键的是搅拌器的选型。 对目前所有应用在发酵罐中的搅拌器均存在一个问题,即通气 操作与不通气操作功率消耗存在很大变化,通气操作时功率消 耗明显下降。因而按不通气操作设计就会造成一次性投资及 正常运行成本增加,额外还造成电网的功率因子降低。而按通 气功率设计有时会造成电机过载。 目前,研究开发在两种操作工况下功率变化小的搅拌器是搅拌 技术需要解决的一个问题。
组合式搅拌器 从上面的分析可以看出,径流式搅拌器的优势是气体分散能力 强,但是其功耗较大,作用范围小;而轴向流搅拌器的轴向混合性 能较好,功耗低,作用范围大,但是其对气体的控制能力弱。根据 气液混合的扩散机理,气液混合是通过主体对流扩散、涡流扩 散和分子扩散来实现的。大尺度的宏观循环流动称为主体流动, 由漩涡运动造成的局部范围内的扩散称为涡流扩散。其中,机 械搅拌作用能够强化的过程有主体对流扩散和涡流扩散。如果 将径向流搅拌器和轴向流搅拌器组合使用,利用径向流搅拌器 控制气体的分散,通过主体对流扩散和涡轮扩散实现较小范围 的充分的气液混合,然后再依靠轴向流搅拌器的主体对流作用 使全部液体周期性依次与气体混合,实现较大范围的气液混合。
种涡轮搅拌器产生的流型相似。圆盘平直叶、弯叶、箭叶涡 轮搅拌器与没有圆盘的搅拌器相比，二者搅拌特性相似，但 圆盘可以使上升的气泡受阻，避免大的气泡从轴向叶片空隙 中上升，保证气泡更好的分散。另外没有圆盘的搅拌器受扭 力大，轴瓷易坏。
在传统的发酵罐中,经常使用的是Rushton 涡轮。Rushton 涡 轮是最典型的径向流搅拌器,其结构比较简单,通常是一个圆盘 上面带有六个直叶叶片,也称为六直叶圆盘涡轮。设置圆盘的 目的是为了防止气体未经分散直接从轴周围溢出液面。由于发 酵工业的发展初期,发酵罐的规模较小,Rushton涡轮在许多条 件下能够满足工艺的需要,同时其结构非常简单,容易加工制造, 所以其应用还是比较广泛的。
第四章 通风发酵设备1机械搅拌通风发酵罐
4.1 机械搅拌通风发酵罐
1－弹簧； 2－动环； 3－堆焊硬质合金； 4－静环； 5－“O”形圈
图4-4 端面机械轴封
4.1 机械搅拌通风发酵罐
端面机械轴封的优点是：（1）清洁；（2）密封可靠， 在一个较长的使用周期中，不会泄漏或很少泄漏；（3）无死 角，可以防止杂菌感染；（4）使用寿命长，质量好的可用 2～5年不需要维修；（5）摩擦功率耗损小；（6）轴或轴套 不受磨损；（7）对轴的精度和光洁度要求不很严格，对轴的 震动敏感性小。缺点是：结构比较复杂，装拆不便，对动环 和静环的表面光洁度及平直度要求高。
图4-1 机械搅拌通风发酵罐结构
4.1 机械搅拌通风发酵罐
下面对此类型发酵罐的主要部件加以说明。 1．罐体 罐体由罐身、罐顶、罐底组成，罐身为圆柱体，中大型 发酵罐罐顶、罐底和小型发酵罐罐底多采用椭圆形或碟形封 头通过焊接和罐身连接，而小型发酵罐罐顶却多采用平板盖 和罐身用法兰连接。罐顶装设视镜及灯镜、进料管、补料管、 排气管、接种管、压力表接管和快开手孔或快开人孔。罐身 上设有冷却水进出管、进空气管、温度计和检测仪表接口管。 取样管可装在罐侧或罐顶，视操作方便而定。
4.1 机械搅拌通风发酵罐
（a）旋风离心式； （b）叶轮离心式
图4-6 离心式消泡器
4.1 机械搅拌通风发酵罐
7．换热装置 （1）夹套式换热装置 这种装置多用于容积较小的发 酵罐或种子罐，夹套高度比静止液面稍高。优点为结构简单， 加工容易，罐内无冷却设备，死角少，容易清洗灭菌。 （2）竖式蛇管换热装置 这种装置的蛇管分组安装于发酵 罐内，有四组、六组或八组不等。该装置的优点是：冷却水 在管内的流速大，传热系数高，约为1200～1800 kJ／ （m2·h·℃），若管壁较薄，冷却水流速较大时，传热系 数可达4200 kJ／（m2·h·℃）。这种冷却装置适用于冷却 用水温度较低的地区，水的用量较少。
机械搅拌通气发酵罐PPT课件
搅拌功率
PFAF
A
F/A：施加液体内的剪切应力 ω：液体的平均流速 ωA：搅拌器对液体的翻动量 F：搅拌器施加于液体的力 A：叶片的面积
搅拌技术
〔1〕：不变速搅拌技术 〔2〕：变速搅拌技术
〔四〕挡板
1：防止搅拌器运转时发酵液产生旋涡 2：全挡板条件
到达消除液面旋涡的最低条件，在一定的转速下面增加罐内附件而轴功率保 持不变。满足全挡板条件的挡板数和宽度可以由下式来计算。
一：发酵罐的分类
〔一〕通风发酵罐 1：机械搅拌通气发酵罐 2：机械搅拌自吸式发酵罐 3：气升式发酵罐 4：喷射自吸式发酵罐
〔二〕厌氧发酵罐
二：机械搅拌通气发酵罐
〔一〕：结构特点 机械搅拌通气发酵罐的主要部件包括罐体、搅拌器、轴封、消泡器、联轴器、空气 分布器、挡板、冷却装置
〔二〕：罐体
1：结构和材料
2：罐体的参数
〔1〕容积 〔2〕高径比 〔3〕罐壁厚度
S 式中：S:受内压的罐壁厚度
PD C
P:罐表压 ，kg/cm2 230 [ ] P
D:罐C<10时，C=3mm
[σ]：许用应力，σ/n，35kg/mm2，n=4〔t<250℃〕
S2 P4 D 1 0 1P D H H C
式中：S:受外压的罐壁厚度 P:外受压力，kg/cm2 α：系数 H:圆筒高度，mm
〔三〕：搅拌器和搅拌轴
目的:〔1〕打碎空气气泡 〔2〕使发酵液充分混合
〔三〕：搅拌器和搅拌轴
〔1〕平叶搅拌器 〔2〕弯叶搅拌器 〔3〕箭叶搅拌器
叶片形状对搅拌的影响
〔1〕粉碎气泡：平叶>弯叶>箭叶 〔2〕翻动流体：箭叶>弯叶>平叶
〔1〕：径向流搅拌器
发酵罐2015ppt课件
发酵罐的基本特征
（ 1 ）发酵罐应具有适宜的径高比。罐身越高，氧 的利用率较高。 （2）发酵罐能承受一定的压力。 （ 3 ）其搅拌通风装置要保证发酵液必需的溶解氧。 （ 4 ）发酵罐内应尽量减少死角，避免藏污积垢， 能彻底灭菌，避免染菌。 （5）发酵罐应具有足够的冷却面积。 （6）搅拌器的轴封应严密，以减少泄漏。
第四阶段：1960～1979年。机械搅拌通风发酵罐 的容积增大到80～150m33。由于大规模生产单细 胞蛋白的需要，又出现了压力循环和压力喷射型 的发酵罐，它可以克服一些气体交换和热交换问 题。计算机开始在发酵工业上得到广泛应用。 第五阶段：1979年至今。生物工程和技术的迅猛 发展，给发酵工业提出了新的课题。于是，大规 模细胞培养发酵罐应运而生，胰岛素、干扰素等 基因工程的产品走上商品化。
酒精和啤酒都属于嫌气发酵产物，其发酵罐 因不需要通入昂贵的无菌空气，因此在设备 放大、制造和操作时，都比好气发酵设备简 单得多。
二、通气发酵罐的类型
（一） 机械搅拌通气发酵罐 工作原理 几何尺寸 结构 通气与搅拌 热量传递
发酵罐2015
内容概述 1、发酵罐 2、发酵罐的作用 3、发酵罐的分类 4、发酵罐的结构
一、发酵罐
发酵罐：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。
第二节 发酵罐的类型与结构 根据反应是否需要氧气微生物反应器可分为: 一、厌氧发酵罐（厌氧微生物反应器） 二、通气发酵罐（需氧微生物反应器）
发酵罐基本知识-PPT课件
14
15
发酵罐的几种工作状态
空消 装料 实消 接种 发酵 放罐 清洗
空气 蒸汽 冷却水 物料、补料管 接种管 取样、放料管
压力 温度 pH 溶氧 搅拌速度
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与不同工作状态 相应的，是各种 管道和阀门的开、 关 不仅注意罐的结 构，更要注意管 道与罐的连接
72 . 63 3 48 . 42 m 2 75 %
50 ＝ ＝ 3.09 m 取为50立方米，若取高径比为2，则有 D 1.7
3
取3.1m，则 H=2D=6.2m。其它参数计算代入公式。。。
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2. 搅拌器
搅拌器的作用是： 产生强大的总体流动：宏观均匀 产生强烈的湍动： 微观均匀
可反复灭菌 （耐压性能 ，材料要求） 不易染菌 （设备简单，少死角 ） 供氧 混合 （通气、搅拌设备） 加热和冷却功能 （传热设备 ） 加料、补料、放料 （附属管道、阀门 ） 参数检测 （温度、pH、溶氧电极 ）
也有些要求相对简单的液体培养设备
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多种设计结构均可完成上述功能
按供氧方式 分：
7
表 小型发酵罐技术参数
公称容积 50L 200L 500L 800L 筒体高度 H(mm) 813 1110 1400 1600 筒体直径 D1(mm) φ 300 φ 500 φ 700 φ 800 夹套直径 D2(mm) φ 400 φ 600 φ 800 φ 900 转速 r/min 340 340 321 200 电机功率 KW 0.55 0.75 1.5 2.2
1000L
1200L 2000L
1600
第六章发酵罐及附属设备(1)PPT课件
✓ 最常用的发酵罐各部分的比例尺 寸如图。
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罐体各部分的比例尺寸
•通用式发酵罐的比例尺寸
•Di＝1/3D •H0＝2D •B＝0.1Di •ha＝0.25Di •S＝3Di •C＝ Di
28
• 发酵罐的“公称容积V0”
V0= Vc+ Vb
Vc——筒身容积 Vb——底封头容积
29
表：通用式发酵罐系列
• 需氧发酵罐又称好气性发酵罐，如谷氨 酸、柠檬酸、酶制剂、抗生素、酵母等 发酵用的发酵罐。
• 好气性发酵需要将空气不断通入发酵液 中，以供微生物所消耗的氧。
14
需氧发酵罐的类型
• 通用式发酵罐 • 气升式发酵罐 • 自吸式发酵罐 • 伍式发酵罐 • 文氏管发酵罐
15
通气搅拌罐的优点
• ⑴ pH和温度容易控制 • ⑵尺寸放大的方法大致已确定 • ⑶适用于CSTR（Continuous stirred-
9
（2） 按照发酵罐设备特点分类
• 机械搅拌通风发酵罐：包括循环式，如伍 式发酵罐，文氏管发酵罐，以及非循环式 的通风式发酵罐和自吸式发酵罐等。
• 非机械搅拌通风发酵罐：包括循环式的气 升式发酵罐，以及非循环式的排管式和喷 射式发酵罐。
这两类发酵罐是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。
10
发酵罐的类型
11
（3）按容积分类
一般认为500L以下的是实验室发酵罐； 500-5000L是中试发酵罐； 5000L以上是生产规模的发酵罐。
本章讲述的内容
•第一节 •第二节 •第三节 •第四节 •第五节
需氧发酵罐 嫌气发酵罐 表面培养设备 发酵设备的清洗和检修 发酵罐选型注意事项
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罐体各部分的比例尺寸
•通用式发酵罐的比例尺寸
•Di＝1/3D •H0＝2D •B＝0.1Di •ha＝0.25Di •S＝3Di •C＝ Di
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• 发酵罐的“公称容积V0”
V0= Vc+ Vb
Vc——筒身容积 Vb——底封头容积
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表：通用式发酵罐系列
• 需氧发酵罐又称好气性发酵罐，如谷氨 酸、柠檬酸、酶制剂、抗生素、酵母等 发酵用的发酵罐。
• 好气性发酵需要将空气不断通入发酵液 中，以供微生物所消耗的氧。
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需氧发酵罐的类型
• 通用式发酵罐 • 气升式发酵罐 • 自吸式发酵罐 • 伍式发酵罐 • 文氏管发酵罐
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通气搅拌罐的优点
• ⑴ pH和温度容易控制 • ⑵尺寸放大的方法大致已确定 • ⑶适用于CSTR（Continuous stirred-
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（2） 按照发酵罐设备特点分类
• 机械搅拌通风发酵罐：包括循环式，如伍 式发酵罐，文氏管发酵罐，以及非循环式 的通风式发酵罐和自吸式发酵罐等。
• 非机械搅拌通风发酵罐：包括循环式的气 升式发酵罐，以及非循环式的排管式和喷 射式发酵罐。
这两类发酵罐是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。
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发酵罐的类型
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（3）按容积分类
一般认为500L以下的是实验室发酵罐； 500-5000L是中试发酵罐； 5000L以上是生产规模的发酵罐。
本章讲述的内容
•第一节 •第二节 •第三节 •第四节 •第五节
需氧发酵罐 嫌气发酵罐 表面培养设备 发酵设备的清洗和检修 发酵罐选型注意事项
发酵罐第一节机械搅拌通风发酵罐
• 端面轴封——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表面紧 密地相互贴合，并作相对转动而达到密封。
• 优点：
① 清洁； ② 密封可靠，使用时间较长，不会泄漏； ③ 无死角，可防止杂菌污染； ④ 寿命长，质量好的2～5年不需修理； ⑤ 摩擦功率耗损小； ⑥ 轴或轴套不受磨损； ⑦ 对轴的震动敏感性小。
• 对于大型发酵罐以及液体深度 HL较高的，可安装三组或三组 以上的搅拌桨叶。
• 最下面一组搅拌器与风管出口 较接近为好，与罐底的距离C一 般等于搅拌器直径Di，不宜小 于0.8Di，否则会影响液体的循 环。
发酵罐第一节机械搅拌通风发酵罐
（二）搅拌器
• 搅拌器的作用：
–打碎气泡，使空气与溶液均匀接触，使氧溶解于发 酵液中；
第五章 发酵罐
第一节 机械搅拌通风发酵罐 第二节 其他类型发酵罐 第三节 厌氧发酵设备
发酵罐第一节机械搅拌通风发酵罐
第一节 机械搅拌通风发酵罐
一、设计要求
（一）基本要求
1. 发酵罐应具有适宜的径高比。径高比一般为1.7-4 倍左右，越悬殊，氧的利用率较高，发酵效率越 高。
2. 因用到高压蒸汽灭菌，发酵罐应有一定的耐压能 力。
215.0
二、发酵罐主体结构
• 罐体 • 搅拌器和挡板 • 消泡器 • 联轴器及轴承 • 变速装置 • 空气分布装置 • 轴封 • 冷却装置
发酵罐第一节机械搅拌通风发酵罐
（一）罐体
• 罐体由圆柱体或碟形封头焊接而成，材料为碳钢或不锈钢， 大型发酵罐可用衬不锈钢或复合钢板制成，衬里不锈钢厚度 为2～3 mm。
• 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。
发酵设备发酵罐的一些操作共48页PPT课件
发酵罐的基本条件
机械搅拌发酵罐在工厂广泛采用。它是利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵 液充分混合，提高发酵液的溶解氧，供给微生物生长繁殖代谢过程所需的氧。
• 发酵罐应具有适宜的径高比（高/径比约为2.5～4 ） • 结构严密，耐腐蚀，光滑，附件少，无死角，可反复灭菌，脱落
的金属要少 • 要有良好的气-液、液-固混合性能（使细胞能获得营养） • 要尽量少的搅拌和通气的动力消耗 • 良好的热交换性能，足够的冷却面积 • 良好的消泡性能 • 有必要、可靠的检测控制性能 • 耐压，4.5kg/cm2（蒸气压一般 3～4kg/cm2）
╠挡板与罐壁之间的距离为（1/5 ～1/8）D。
W D
Z=（0.1～D0.12）DZ= 0.5
D——罐的直径（mm） Z——挡板数 W——挡板宽度（mm）
3. 消泡器
有锯齿式、梳式、孔板式、旋桨梳式等； 孔板式的孔径约10～20mm。 消泡器的长度约为罐径的0.65倍。
消泡叶轮 消泡桨
填料函 优点：结构简单 缺点：• 死角多，很难彻底灭菌，容易渗漏及染菌；
注意：
➢ 接种瓶密封、耐高压； ➢ 接种瓶口上要旋紧、塞子塞紧，防止漏气染菌； ➢ 进气口压力表一定不能超过1kg/cm2（否则接种瓶会爆炸）； ➢ 一次接不完反复两三次直至全部种子液接入罐内为止。
四、发酵罐的一些操作
2. 移种 种子罐→发酵罐
• 移种管灭菌：进入罐的管道阀门要关好，移种管中压力 >2kg/cm2，灭菌15min，关蒸气
分析区
气相色谱仪、液相色谱仪、分光光度计等
子
量多 厚层通风发酵设备
液体
厌氧发酵 好氧发酵 机械搅拌
非循环式——通用式机械搅拌发酵罐、自吸式
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作用：控制发酵过程中的温度 种类：1：夹套
2：沉浸式蛇管传热器
.
16
（1）粉碎气泡：平叶>弯叶>箭叶 （2）翻动流体：箭叶>弯叶>平叶
.
10
（1）：径向流搅拌器
优点：避免气体过早地从叶轮区域直接上
（升2）而逃：逸轴，向使更流多搅的拌气体器在径向通过叶轮
区域被分散，有利于溶氧 缺优点点：：上混下合混性合能性相能对差较，好不，能能很耗好低的，混作合用范围大
（发3缺）酵点液：：，不组功能合耗很较搅好大的拌。分器散气体，溶氧能力较差
达到消除液面旋涡的最低条件，在一定的转速下面增加 罐内附件而轴功率保持不变。满足全挡板条件的挡板数和宽 度可以由下式来计算。
0.4 W Mb D
W：挡板宽度 D：罐直径 Mb：挡板数
.
14
（五）空气分布管
作用：将无菌空气引入到发酵罐中的装置。 种类：1：单孔式
2：环形多孔式
.
15
（六）传热装置
.
6
S2 P4D 0 1 1PD H H C
式中：S:受外压的罐壁厚度 P:外受压力，kg/cm2 α：系数 H:圆筒高度，mm
.
7
（三）：搅拌器和搅拌轴
目的:（1）打碎空气气泡 （2）使发酵液充分混合
.
8
（三）：搅拌器和搅拌轴
（1）平叶搅拌器 （2）弯叶搅拌器 （3）箭叶搅拌器
.
9
叶片形状对搅拌的影响
优点：提高传质系数，减少功率消耗。 缺点：对气体的控制能力较弱。
.
11
搅拌功率
PFAF
A
F/A：施加液体内的剪切应力 ω：液体的平均流速 ωA：搅拌器对液体的翻动量 F：搅拌器施加于液体的力 A：叶片的面积
.
12
搅拌技术
（1）：不变速搅拌技术 （2）：变速搅拌技术
.
13
（四）挡板
1：防止搅拌器运转时发酵液产生旋涡 2：全挡板条件
.
3
.
4
（二）：罐体 1：结构和材料
.
5
2：罐体的参数
（1）容积 （2）高径比 （3）罐壁厚度
S23[0P]DPC
式中：S:受内压的罐壁厚度 P:罐表压 ，kg/cm2 D:罐径，mm φ：焊缝系数 C:腐蚀裕度 S-C<10时，C=3mm [σ]：许用应力，σ/n，35kg/mm2，n=4（t<250℃）
发酵设备
Equipment of Fermentation报告ຫໍສະໝຸດ ：郝文辉 指导老师：胡忠策.
1
一：发酵罐的分类
（一）通风发酵罐 1：机械搅拌通气发酵罐 2：机械搅拌自吸式发酵罐 3：气升式发酵罐 4：喷射自吸式发酵罐
（二）厌氧发酵罐
.
2
二：机械搅拌通气发酵罐
（一）：结构特点 机械搅拌通气发酵罐的主要部件包括罐体、 搅拌器、轴封、消泡器、联轴器、空气分布 器、挡板、冷却装置
2：沉浸式蛇管传热器
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（1）粉碎气泡：平叶>弯叶>箭叶 （2）翻动流体：箭叶>弯叶>平叶
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（1）：径向流搅拌器
优点：避免气体过早地从叶轮区域直接上
（升2）而逃：逸轴，向使更流多搅的拌气体器在径向通过叶轮
区域被分散，有利于溶氧 缺优点点：：上混下合混性合能性相能对差较，好不，能能很耗好低的，混作合用范围大
（发3缺）酵点液：：，不组功能合耗很较搅好大的拌。分器散气体，溶氧能力较差
达到消除液面旋涡的最低条件，在一定的转速下面增加 罐内附件而轴功率保持不变。满足全挡板条件的挡板数和宽 度可以由下式来计算。
0.4 W Mb D
W：挡板宽度 D：罐直径 Mb：挡板数
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（五）空气分布管
作用：将无菌空气引入到发酵罐中的装置。 种类：1：单孔式
2：环形多孔式
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（六）传热装置
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S2 P4D 0 1 1PD H H C
式中：S:受外压的罐壁厚度 P:外受压力，kg/cm2 α：系数 H:圆筒高度，mm
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（三）：搅拌器和搅拌轴
目的:（1）打碎空气气泡 （2）使发酵液充分混合
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（三）：搅拌器和搅拌轴
（1）平叶搅拌器 （2）弯叶搅拌器 （3）箭叶搅拌器
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叶片形状对搅拌的影响
优点：提高传质系数，减少功率消耗。 缺点：对气体的控制能力较弱。
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搅拌功率
PFAF
A
F/A：施加液体内的剪切应力 ω：液体的平均流速 ωA：搅拌器对液体的翻动量 F：搅拌器施加于液体的力 A：叶片的面积
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搅拌技术
（1）：不变速搅拌技术 （2）：变速搅拌技术
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（四）挡板
1：防止搅拌器运转时发酵液产生旋涡 2：全挡板条件
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（二）：罐体 1：结构和材料
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2：罐体的参数
（1）容积 （2）高径比 （3）罐壁厚度
S23[0P]DPC
式中：S:受内压的罐壁厚度 P:罐表压 ，kg/cm2 D:罐径，mm φ：焊缝系数 C:腐蚀裕度 S-C<10时，C=3mm [σ]：许用应力，σ/n，35kg/mm2，n=4（t<250℃）
发酵设备
Equipment of Fermentation报告ຫໍສະໝຸດ ：郝文辉 指导老师：胡忠策.
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一：发酵罐的分类
（一）通风发酵罐 1：机械搅拌通气发酵罐 2：机械搅拌自吸式发酵罐 3：气升式发酵罐 4：喷射自吸式发酵罐
（二）厌氧发酵罐
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二：机械搅拌通气发酵罐
（一）：结构特点 机械搅拌通气发酵罐的主要部件包括罐体、 搅拌器、轴封、消泡器、联轴器、空气分布 器、挡板、冷却装置