发酵罐的设计PPT演示课件
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
径向流
流 轴向流 型
切向流
11
径向流（叶片对液体施以径向离心力，流体 流动的方向垂直于搅拌轴，沿径向流动，碰 到容器壁面分成两股流体分别向上、向下流 动，再回到叶端，不穿过叶片，形成上、下 两个循环流动。）
流 型
特点：剪切作用较强，混合效果较差
12
径向流 轴向流（流体流动方向平行于搅拌轴，流体 由桨叶推动，使流体向下流动，遇到容器底 面再翻上，形成上下循环流）
圆盘箭叶涡轮搅拌器：轴向流强，径向流差，剪切作 用小，混合效果最好，溶氧效果差，功率消耗最小。
17
几种涡轮搅拌器作用比较
型式 轴向流 径向流 剪切 混合 溶氧 输出 应用
平直叶 +
+++ +++
+
+++ +++
弯叶 ++
++
箭叶 +++
+
++
++
++
+
+++
+
++ 单细胞 发酵
+ 菌丝体 发酵
18
25
（2）搅拌轴：
有上悬式和下伸式两种，小罐只有一节，大 罐有二至三节，之间用联轴器连接，联轴器 多采用夹壳形或鼓形，装拆方便。
对于小罐：可采用上悬式安装。
对于大罐：要增加底轴承和中间轴承。材料 可采用聚四氟乙烯或石棉酚醛塑料制成的滑 动轴承，靠液体润滑。
对于更大罐：可用下伸式，缩短轴的长度， 减少振动和噪音，重心低，稳定性强，但密 封要严。
第二章 发酵罐
1
1概述
1 .1 生化反应器的类型 1.2 发酵罐必须满足的条件
2
1 .1 生化反应器的类型
1 生化反应器的类型 植物反应器：水蛭素 动物反应器：人乳铁蛋白，牛奶 固体发酵设备：曲盘，竹帘，曲池，曲箱 液体发酵设备： 嫌气发酵设备：啤酒，酒精 通风机械搅拌：通用式、自吸式、伍氏 通风发酵设备 通风搅拌：气升式、塔式
流 型
特点：剪切作用较弱，混合效果较好
13
径向流 轴向流 切向流（无挡板的容器内，流体绕轴作旋转 运动，流速高时液体表面会形成旋涡，此时 流体从浆叶周围周向卷吸至桨叶区的流量很
流 小，混合效果很差。） 型
特点：剪切作用和混合效果很差 14
轴向流搅拌器的型式和特点
轴向流的代表
螺
优点：混合效果好
旋
缺点：剪切作用差，不能阻止气流沿搅拌
8
罐体
⑴型式：密闭立式圆柱体，封头椭圆形，小 罐封头与罐体法兰连接，大罐2m3以上焊接。
⑵容积：实验室0 .5-50L，中试罐200-500L， 生产上0.5m3-600m3.
⑶材质:实验室为玻璃钢和不锈钢；工厂为不 锈钢与碳钢
9
搅拌器和挡板
1 搅拌器的作用，型式及特点 搅拌器的作用 打碎气泡，提高氧的利用率 促进传质和传热
20
2 挡板
作用：改变液流方向，消除液面中心旋涡，提 高搅拌混合效果，提高湍流强度。
（a）
（b）
（c）
（a）周边无档板；（b）螺旋桨搅拌器周边有垂直档板；
（c）涡轮搅拌器周边有垂直档板
21
型式：没有冷却列管或竖式蛇管的小罐，需设 挡板；有冷却列管或竖式蛇管的大罐，可不 再另装档板，但不能完全替代挡板的，还需 另设挡板。位置由液面至罐底。
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
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。
3
1.2 发酵罐必须满足的条件
能够造成无菌环境，密闭，有一定强度，
可灭菌，耐2.5kg/cm2（表压）的压力；
提供好气（嫌气）环境； 能够加热和冷却； 内壁要光滑、减少死角。
4
2 通风发酵罐
2.1 通风机械搅拌发酵罐 2.2 自吸式发酵罐 2.3 伍式发酵罐 2.4 气升式发酵罐 2.5 塔式发酵罐
7
图6-2；大型发酵罐结构图 1.轴封；2.人孔；3.梯子；4.联轴节； 5.中间轴承；6.热电偶接口；7.搅拌器； 8.通风管；9.放料口；10.底轴承；11. 温度计；12.冷却管；13.轴； 14.取样； 15.轴承柱；16.三角皮带传动；17.电动 机；18.压力表；19.取样口；20.人孔； 21.进料口；22.补料口；23.排气口；24. 回流口；25.窥镜
26
6 轴封
桨
轴上升，不能打碎气泡，不利于溶氧，只
搅
用于培养基的配制，料液的混合。
拌
器
15
径向流搅拌器的型式与特点
16
圆盘平直叶涡轮搅拌器：是径向流的代表，在圆盘上 焊有六片平直叶，圆盘可阻止气体沿搅拌轴上升，轴 向流差，不利于混合，剪切作用强，有利于打碎气泡， 溶氧效果好，功率消耗大。
圆盘弯叶涡轮搅拌器：径向流较差，轴向流较强，混 合效果较好，剪切作用不如平直叶，溶氧效果不如平 直叶，功率消耗小。
数量：
全挡板条件：在一定的转数下，再增加罐内 附件，而轴功率保持不变，即能达到消除液 面漩涡的条件。
要求（W/D）Z=0.5 因W=0.1-0.12D 所以Z=4-6块。
22
3 消泡器
作用：打碎泡沫，防止逃逸 型式：锯齿状，梳状，孔板状，一般安装在搅拌轴上高出液
面的部位，随搅拌轴转动而转动，将泡沫打碎。 长度： L=0.65D
轴流式搅拌器对发酵罐的液面控制不利。使用传统搅拌浆组合液面可以
做到“风平浪静”；但使用轴流式搅拌浆组合（尤其是最上层的轴流式搅拌
浆）通常会造成液面的“波澜壮阔”，从而影响放罐体积。以直径为3800
mm的发酵罐为例，“波浪”每高出100mm，就会造成一吨多的发酵液的损
失，严重降低发酵罐的有效体积。
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径向流
流 轴向流 型
切向流
11
径向流（叶片对液体施以径向离心力，流体 流动的方向垂直于搅拌轴，沿径向流动，碰 到容器壁面分成两股流体分别向上、向下流 动，再回到叶端，不穿过叶片，形成上、下 两个循环流动。）
流 型
特点：剪切作用较强，混合效果较差
12
径向流 轴向流（流体流动方向平行于搅拌轴，流体 由桨叶推动，使流体向下流动，遇到容器底 面再翻上，形成上下循环流）
圆盘箭叶涡轮搅拌器：轴向流强，径向流差，剪切作 用小，混合效果最好，溶氧效果差，功率消耗最小。
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几种涡轮搅拌器作用比较
型式 轴向流 径向流 剪切 混合 溶氧 输出 应用
平直叶 +
+++ +++
+
+++ +++
弯叶 ++
++
箭叶 +++
+
++
++
++
+
+++
+
++ 单细胞 发酵
+ 菌丝体 发酵
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25
（2）搅拌轴：
有上悬式和下伸式两种，小罐只有一节，大 罐有二至三节，之间用联轴器连接，联轴器 多采用夹壳形或鼓形，装拆方便。
对于小罐：可采用上悬式安装。
对于大罐：要增加底轴承和中间轴承。材料 可采用聚四氟乙烯或石棉酚醛塑料制成的滑 动轴承，靠液体润滑。
对于更大罐：可用下伸式，缩短轴的长度， 减少振动和噪音，重心低，稳定性强，但密 封要严。
第二章 发酵罐
1
1概述
1 .1 生化反应器的类型 1.2 发酵罐必须满足的条件
2
1 .1 生化反应器的类型
1 生化反应器的类型 植物反应器：水蛭素 动物反应器：人乳铁蛋白，牛奶 固体发酵设备：曲盘，竹帘，曲池，曲箱 液体发酵设备： 嫌气发酵设备：啤酒，酒精 通风机械搅拌：通用式、自吸式、伍氏 通风发酵设备 通风搅拌：气升式、塔式
流 型
特点：剪切作用较弱，混合效果较好
13
径向流 轴向流 切向流（无挡板的容器内，流体绕轴作旋转 运动，流速高时液体表面会形成旋涡，此时 流体从浆叶周围周向卷吸至桨叶区的流量很
流 小，混合效果很差。） 型
特点：剪切作用和混合效果很差 14
轴向流搅拌器的型式和特点
轴向流的代表
螺
优点：混合效果好
旋
缺点：剪切作用差，不能阻止气流沿搅拌
8
罐体
⑴型式：密闭立式圆柱体，封头椭圆形，小 罐封头与罐体法兰连接，大罐2m3以上焊接。
⑵容积：实验室0 .5-50L，中试罐200-500L， 生产上0.5m3-600m3.
⑶材质:实验室为玻璃钢和不锈钢；工厂为不 锈钢与碳钢
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搅拌器和挡板
1 搅拌器的作用，型式及特点 搅拌器的作用 打碎气泡，提高氧的利用率 促进传质和传热
20
2 挡板
作用：改变液流方向，消除液面中心旋涡，提 高搅拌混合效果，提高湍流强度。
（a）
（b）
（c）
（a）周边无档板；（b）螺旋桨搅拌器周边有垂直档板；
（c）涡轮搅拌器周边有垂直档板
21
型式：没有冷却列管或竖式蛇管的小罐，需设 挡板；有冷却列管或竖式蛇管的大罐，可不 再另装档板，但不能完全替代挡板的，还需 另设挡板。位置由液面至罐底。
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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
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
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。
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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。
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1.2 发酵罐必须满足的条件
能够造成无菌环境，密闭，有一定强度，
可灭菌，耐2.5kg/cm2（表压）的压力；
提供好气（嫌气）环境； 能够加热和冷却； 内壁要光滑、减少死角。
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2 通风发酵罐
2.1 通风机械搅拌发酵罐 2.2 自吸式发酵罐 2.3 伍式发酵罐 2.4 气升式发酵罐 2.5 塔式发酵罐
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图6-2；大型发酵罐结构图 1.轴封；2.人孔；3.梯子；4.联轴节； 5.中间轴承；6.热电偶接口；7.搅拌器； 8.通风管；9.放料口；10.底轴承；11. 温度计；12.冷却管；13.轴； 14.取样； 15.轴承柱；16.三角皮带传动；17.电动 机；18.压力表；19.取样口；20.人孔； 21.进料口；22.补料口；23.排气口；24. 回流口；25.窥镜
26
6 轴封
桨
轴上升，不能打碎气泡，不利于溶氧，只
搅
用于培养基的配制，料液的混合。
拌
器
15
径向流搅拌器的型式与特点
16
圆盘平直叶涡轮搅拌器：是径向流的代表，在圆盘上 焊有六片平直叶，圆盘可阻止气体沿搅拌轴上升，轴 向流差，不利于混合，剪切作用强，有利于打碎气泡， 溶氧效果好，功率消耗大。
圆盘弯叶涡轮搅拌器：径向流较差，轴向流较强，混 合效果较好，剪切作用不如平直叶，溶氧效果不如平 直叶，功率消耗小。
数量：
全挡板条件：在一定的转数下，再增加罐内 附件，而轴功率保持不变，即能达到消除液 面漩涡的条件。
要求（W/D）Z=0.5 因W=0.1-0.12D 所以Z=4-6块。
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3 消泡器
作用：打碎泡沫，防止逃逸 型式：锯齿状，梳状，孔板状，一般安装在搅拌轴上高出液
面的部位，随搅拌轴转动而转动，将泡沫打碎。 长度： L=0.65D
轴流式搅拌器对发酵罐的液面控制不利。使用传统搅拌浆组合液面可以
做到“风平浪静”；但使用轴流式搅拌浆组合（尤其是最上层的轴流式搅拌
浆）通常会造成液面的“波澜壮阔”，从而影响放罐体积。以直径为3800
mm的发酵罐为例，“波浪”每高出100mm，就会造成一吨多的发酵液的损
失，严重降低发酵罐的有效体积。
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