发酵罐优秀

? 中间轴承
? 轴封
? 人孔
? 空气分布管 ? 管路等
? 消泡器
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温度计
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接口
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3、发酵罐的结构 （1）罐体：
? 由圆柱体和椭圆形或碟形 封头焊接而成。 ? 材料为炭钢或不锈钢，且应有一定的承压能力，
2.5kg/cm 2。 ? 罐顶上的接管有 ：进料管、补料管、排气管、接种
第二章 发酵罐
? 第一节 发酵罐概述 ? 第二节 通风发酵设备 ? 第三节 嫌气发酵设备
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目的与要求
? 掌握发酵罐的定义。 ? 掌握发酵罐的种类、结构和性能，特别
是机械搅拌通风发酵罐的结构和主要部 件功能。
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第一节 发酵罐概述
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一、基本概念
? 发酵设备中最重要、应用最广的设备，是发酵工业 的心脏，是连接原料和产物的桥梁。
? 1）结构严密，经得起蒸汽的反复灭菌，内壁光滑，耐腐蚀性 能好，以利于灭菌彻底和减小金属离子对生物反应的影响；
? 2）有良好的气-液-固接触和混合性能与高效的热量、质量、 动量传递性能；
? 3）在保持生物反应要求的前提下，降低能耗；
? 4）有良好的热量交换性能，以维持生物反应最适温度；
? 5）有可行的管路比例和仪表控制，适用于灭菌操作和自动化 控制。
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推进式搅拌器 螺旋桨式
蜗轮式搅拌器
平叶式
弯叶式
浆叶式
箭叶式
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? 径向式搅拌器 ——优点：气体分散能力强； —— 缺点：功耗较大 , 作用范围小。
? 轴向式搅拌器 ——优点：轴向混合性能较好，功耗低，作用范 围大； ——缺点：对气体的控制能力弱。
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怎么样实现高效搅拌？
? 通常采用径向式搅拌器和轴向 式搅拌器 组合实现高效搅拌混 合和节能降耗。
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三、发酵设备的类型
? 1. 按微生物生长代谢分类： 1）非通风发酵罐：酒精发酵罐、啤酒发酵罐 2）通风发酵罐：机械搅拌、气升式、伍式、自吸式等
? 2. 按发酵罐设备特点分类： 1）机械搅拌通风发酵罐：伍式、文式、自吸式等 2）非机械搅拌通风发酵罐：气提式、液提式等
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3. 按操作方式分类：
1）分批发酵 ——在一个培养体积中接种细胞和添加 培养基后，中途不添加也不更换培养基的方式。
? 消泡器的作用：将泡沫打破。 ? 消泡器位于液面上 10 cm，长度约为 0.65 D。
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? 优点：
——增加目的产物产量 （细胞培养周期延长，导致目 的产物积累时间延长）；
——便于对系统的检测 （系统进入稳定状态后，细胞 密度、基质、产物浓度等趋于恒定）。
? 缺点：装置较复杂，容易污染杂菌。
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第二节 通风发酵设备
? 机械搅拌通风发酵罐 ? 气升式发酵罐 ? 自吸式发酵罐
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? 通风发酵罐 ——又称好气性发酵罐，需要将空气不 断通入发酵液中，以供微生物所消耗的氧。通入发 酵液中的气泡越小，气泡与液体的接触面积就越大， 液体中的氧的溶解速率也越快。
管和压力表接管。 ? 罐身上的接管有 ：冷却水进出管、进空气管、温度
计管和测控仪表接口。 18
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（2）搅拌器：
? 作用：使通入的空气分散成气泡并与发酵液充分混 合，使氧溶解于发酵液中。
形 径向式（蜗轮式） 式 轴向式（推进式）
平叶式、弯叶式和箭叶式 螺旋桨式、浆叶式
? 大型搅拌器一般做成两半型，用螺栓连成整体装配 于搅拌轴上，便于拆卸。
? 广义的发酵罐 是指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。工业发酵中一般指 进行微生物深层培养的设备。
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二、发展过程
? 1）1900年以前，木制容器造酒。 ? 2）1900-1940 ，钢制发酵罐，开始使用空气分布器，
机械搅拌开始应用。 ? 3）1940-1960 ，青霉素，通风，无菌操作，纯培养
? 优点：污染杂菌比例小，操作灵活，可进行不同产 品的生产。
? 缺点：效率低，非稳态工艺过程设计和操作困难 （培养过程中细胞生长、产物积累、以及培养基的 物理状态常常随时间变化而变化） 。
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2）连续发酵 —— 在培养过程中，不断向反应器中流 加新鲜培养基，同时以相同的流量从系统中取出培 养液，从而维持培养系统内在细胞密度、产物浓度 以及物理状态相对平衡的培养方式。
? 对于组合形式，根据发酵罐一 般是下部通气的特点， 下层搅 拌器选择径向式搅拌器， 上层 搅拌器采用 轴向式搅拌器。
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（3）挡板
? 挡板的作用：
—— 改变液流的方向，促使液体激烈翻动，增加溶 解氧。
—— 防止搅拌过程中漩涡的产生，而导致搅拌器露 在料液以上，起不到搅拌作用。
? 竖立的蛇管、列管、排管也可以起挡板作用。
类型：
? 包括：机械搅拌式 、自吸式、气升式、伍式、文氏 罐等类型的发酵罐。
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一、机械搅拌发酵罐
1、发酵罐的基本条件
? 机械搅拌发酵罐是利用机械搅 拌器的作用，使空气和发酵液 充分混合，促使氧在发酵液中 溶解，以保证供给微生物生长 繁殖、发酵所需的氧气。又称 通用式发酵罐 。
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2、发酵罐的基本要求：
? 挡板与罐壁之间的距离： (1/5-1/8)D ，避免形成死角， 防止物料与菌体堆积。
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挡板
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空气分布器
（4）消泡器：
? 发酵液中含有蛋白质等发泡物质，通气搅拌是会产生 气泡，发泡严重时会使发酵液随排气而外溢，增加杂 菌污染的机会。
? 消泡方法： 化学法——天然油脂、聚醚类、高级醇类 等。物理法——机械消泡装置，常用耙式消泡器。
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? 发酵罐是一种圆柱形的 容器，容量从几升到几 百万升不等。
? 发酵罐应用广泛： 可用 于啤酒发酵、白酒发酵、 柠檬酸发酵、生物发酵 等。
? 发酵罐上面连接有通气、 搅拌、接种、加料、冷 却、pH检测等装置。
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通用式发酵罐的主要部件
? 罐体
? 冷却管（或夹套）
? 搅拌器
? 联轴器
? 挡板
等一系列技术开始应用， 计算机用于发酵控制，产 物分离纯化商业化。
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? 4）1960-1979 ，机械搅拌通风发酵罐的 容积增大到 80-150 m 3，出现压力循环和压力喷射型发酵罐， 克服一些气体交换和热交换问题，计算机广泛应 用。
? 5）1979-今，大规模细胞培养发酵罐，胰岛素、干 扰素等基因工程产品商业化发酵罐更加趋向大型 化和自动化发展。