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
5
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
原理： 把无菌空气通
过喷嘴或喷孔喷射进发酵
↑ G
液中，通过汽液混合物的
湍流作用而使空气泡分割
细碎，同时由于形成的企
业混合物密度降低故向上
运动，而气含率小的发酵
液下沉，形成循环流动，
↑
实现混合与溶氧传质
原理：当待干燥的湿物料置于高频电场时，由于 湿物料中水分子具有极性，则分子沿着外电场方 向取向排列，随着外电场高频率变换方向，则水 分子会迅速转动或快速摆动。又由于分子原有的 热运动和相邻分子间的相互作用，使分子随着外 电场变化而摆动的规则运动受到干扰和阻碍，从 而引起分子间的摩擦而产生热量，使其温度升高。
非绝热干燥过程 ：
① 不向干燥器补充热量，物料进出干燥器的焓差 发生了明显的改变。
② 向干燥器补充的热量比热损失及物料带走的热 量之和还要大。
③ 向干燥器中补充的热量足够大，能够使干燥过 程在等温下进行，但进出干燥器物料的焓发生了 明显的改变。
第三节 绝热干燥设备
一、气流干燥原理及设备
基本原理：固体湿物料在高温快速流动的热空气作用 下，均匀分散成悬浮状态，从而增大了物料与热空气 的接触面积，强化了热交换作用，使得物料仅在几秒 钟内（1-5秒）达到干燥要求。
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
一、酒精发酵罐的结构
1，基本结构 酒精发酵罐筒体为圆柱形
底盖和顶盖均为碟形或锥形的立式 金属容器
罐顶装有废汽回收管，进料管，按 种管，压力表、各种测量仪表接口 管及供观察清洗和检修罐体内部的 人孔等
二、空气除菌的方法
灭菌:是指用物理或化学的方法杀灭或去除物料或 设备中所有生命物质的过程。
（1） 辐射杀菌
紫外线、高能电磁波或放射性物质产生的高能粒子能起灭菌的作用。 穿透力低,用于表 面消毒和空气消毒。X射线、γ射线也可灭菌。
（2） 静电除菌（0.2~0.8kW/1000m3hr） 原理： 利用静电引力吸附带电粒子达到除菌效果.
塔板上的降液管设置在两侧，常见的有 弓形和圆形。板上一段降液管的高度叫 溢流堰的高度，起到维持板上液层深度 及使液流均匀的作用。不论何种降液管 都设置弓形堰。
2 S（SD）形塔板
S形塔板是由数个S形的 泡罩互相搭接而成，该塔 板借助气体喷出时的动能 ，推动液体流动，这样板 上的液层分布比较均匀， 液面落差小，雾沫夹带少 ，气液接触充分而密切。 另一方面，生成的蒸汽同 时产生一股向上的升腾的 作用力。因此该塔板具有 一定的驱动力，可将物料 中的污秽杂质带走，防止 泥沙等杂物的沉积，提高 了排污排杂的性能。
罐底装有排料口和排污口对于大型 发酵罐，为了便于维修和清洗，往 往在近罐底也装有人孔
罐身上下部装有取样口和温度计接 口
一、圆筒体锥底发酵罐
（一）圆筒体锥底 罐的结构及特点
发酵最大特点在 于大型化，容积 从100~600m3(国 内也有60m3小型 的)。
（二）圆筒体锥底发酵罐的优点
加速发酵，圆筒体锥底发酵和传统发酵 相比，由于发酵基质(麦汁)和酵母对流 获得强化，可加速发酵。
特点：
没有搅拌器，且有定向
G
泵
L
循环流动
➢机械搅拌发酵罐的结构
2
3
之 • 大型发酵罐结构
机
械 搅 拌 发 酵 罐
1－轴封 ； 3－梯； 5－中间轴承； ； 7－搅拌叶轮； 9－放料口；
2、20－人孔； 4－联轴； 6－温度计接口
8－进风管； 10－底轴承；
11－热电偶接口；12－冷却管；
13－搅拌轴； 14－取样管；
➢ 4.真空过滤机
➢ 4.真空过滤机
转筒真空过滤机
➢ 4.真空过滤机
转筒结构及工作原理 动画演示
干燥的目的和意义
干燥：从物体中除去水分的操作。 目的：防止变质，便于贮存运输。 干燥方法：对流干燥（气流干燥、喷雾干燥和
流化床干燥）、真空干燥、冷冻干燥、微波干 燥、红外干燥等。
（二）干燥机理
精馏原理精馏原理
精馏段：汽相中的重组分向 液相（回流液）传递，而液 相中的轻组分向汽相传递， 从而完成上升蒸气的精制。
提馏段：下降液体（包括回
流液和料液中的液体部分）
料液, xF Feed
中的轻组分向汽相（回流）
传递，而汽相中的重组分向
液相传递，从而完成下降液
体重组分的提浓。
精馏与简单蒸馏的区别：汽 相和液相的部分回流。也是 精馏操作的基本条件。
干燥选型原则
➢选型原则
产品的质量要求 产品的纯度 物料的特性 产量及劳动条件
第二节 非绝热干燥设备
干燥过程根据系统进出口焓的变化通常分为绝热 干燥过程（等焓干燥过程）和非绝热干燥过程 （非等焓干燥过程）。
绝热干燥过程： ① 在物料进出干燥器期间，不向干燥器补充热
量。 ② 干燥器的热损失可以忽略不计。 ③ 物料进出干燥器时的焓相等。
冷凝器condenser
塔顶产品, xD Overhead product 液相回流 Liquid reflux
精馏段 Rectifying section
提馏段 Stripping section 汽相回流 Vapor reflux
再沸器 Reboiler 塔底产品, xW Bottoms product
厂房投资节省。 冷耗节省。 圆筒体锥底发酵可依赖CIP自动程序清
洗消毒，工艺卫生更易得到保证。
（二）圆筒体锥底发酵罐的优点
加速发酵，圆筒体锥底发酵和传统发酵 相比，由于发酵基质(麦汁)和酵母对流 获得强化，可加速发酵。
厂房投资节省。 冷耗节省。 圆筒体锥底发酵可依赖CIP自动程序清
洗消毒，工艺卫生更易得到保证。
三、流化床干燥原理及设备
原理：利用流态化技术，即利用热空气流使置 于筛板上的颗粒状湿物料呈沸腾状态的干燥过 程。
特点: 1.传热传质速率高； 2.干燥温度均匀，控制容易； 3.结构简单，可连续化、自动化生产。
第四节 冷冻干燥及其他干燥设备
一、冷冻干燥原理及设备
原理：将湿物料（或溶液）在较低温度下（-10～-50℃） 冻结成固态，然后在高度真空下，将其中固态水分直接升 华为气态而除去的干燥过程。
（3）干热灭菌； （4）湿热灭菌； （5）过滤除菌
液体培养基的制备及杀菌设备
• 连续灭菌流程
液体培养基的制备及杀菌设备
• 连续灭菌流程
前言
❖ 过滤速率的强化
➢
发酵液的预处理
➢
过滤介质选择
❖ 过滤设备
➢
板框式及板式压滤机
➢
真空过滤机
❖ 离心分离设备
➢
分离原理与分离因数
➢
常用离心机结构及选型
❖ 膜分离设备
冷 冻 干 燥 设 备 大 致 由 四 部 分 组 成 ，即，冷冻部分、真空部分、水汽 去除部分和加热部分。
冷冻干燥的优点：
① 干燥温度低，特别适合于高热敏性物料的干燥； ② 冷干后产品疏松、易溶，含水量低，易长期保存。 ③ 冷干后物料的天然组织和结构不会被破坏，适合
菌种的保藏。
缺点：① 设备投资大，动力消耗高。② 干燥 时间较长。
分电离区、捕集区：效率85~99%，对微小粒子效 率低。
（3）化学药剂灭菌：
如甲醛、氯（或次氯酸钠）、高锰酸钾、环氧乙 烷、季铵盐（如新洁尔灭）等。
会与培养基中的一些成分产生作用，且不易去除， 不适宜用培养基灭菌。
（4） 热杀菌 （5） 介质过滤除菌 利用过滤方法阻拦微生物达到除菌的目的。 工业上制备无菌空气最经济实用的方法。
介质过滤除菌：
介质过滤除菌是使空气通过经高温灭菌的介质 过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质 层中，达到除菌的目的。
➢
膜分离方法
➢
膜分离设备
一 过滤速率的强化
➢ 1. 发酵液的预处理