发酵罐的构造认识和空消
世界发酵罐
德国贝朗发酵罐 德国贝朗（Biostat B）为结构紧凑、罐体可高压灭菌、有数字检测和控制单元的台式发酵罐、基本设置有一般发酵过程所必需的所有探头和附件，其罐体工作体积分别为2立升、5立升或10立升，并有2立升和5立升气升式罐体可选择。 适用于科研和生产。它的主机部分和数字控制单元集于一箱体，以缩小占用的试验台操作面。标准化数字控制单元的控制参数包括温度、搅拌转速、PH、溶氧、泡沫和液面水平。Biostat B还内设可编程序蠕动泵四台、图线记录仪六通道)联接系统、串行(RS232)打印端面和串行主计算机联接系统。若用于细胞培养，Biostat B可提供低剪切桨式搅拌器，旋转滤器(Spinfiler)和无气泡通气系统，以及中空纤维培养系统(强化元件)。 Biostat B随时可联接上可供选择的各种气体混和系统。体积尺寸(长×高×宽mm)：主机箱365×536×450，搅拌驱动装置(含支架)和罐体B2305×580×270/B5355×685×330/B10425×930×390。 美国NBS发酵罐 作为国际上著名的生物反应器生产厂家，NEW BRUNSWICK SCIENTIFIC CO., INC.是唯一能够向客户提供全面的微生物培养、植物细胞培养和动物细胞培养技术支持的公司，可向广大用户提供从实验室到中试和生产用的微生物、动物细胞、植物细胞培养的个系列发酵罐系统。公司本部拥有自己独立的细胞培养实验室和微生物发酵实验室，同时可向客户提供设备使用技术和培养技术的服务。 BioFlo 110型：是一种模块化的、组合式的高效微生物/细胞反应器，一台主控制器可以控制最多4套反应罐体同时工作，并可按实际需要提供微生物、动物细胞、植物细胞培养。罐体总体积范围：1.3L、3L、7.5L、14L、 BioFlo 310型：配置完善的标准型微生物/细胞反应器，可配备微生物反应罐体或细胞反应罐体，其控制系统相应的内置微生物培养和细胞培养二套不同的控制软件，合理的搅拌桨和罐体形状设计使得系统的传氧速率在350mMO2/L/Hr以上。对植物细胞培养，可配备相应的光照系统。罐体总体积范围：2.2L、5L、7.5L、14L BioFlo 410型：可在位灭菌微生物/细胞反应器，自带蒸汽发生装置，磁力驱动搅拌，不易染菌，升温/降温快速，适用于温度诱导型培养，大型彩色触摸控制屏，可显示各数据、及时值及趋势，并能模拟放大结果。罐体总体积范围：7L、14L、19.5L BioFlo 5000型：移动式中试微生物/细胞反应器，采用开放式框架结构，管道布局合理，维修简便，设计符合GMP标准。罐体总体积范围：40L、80L、120L BioFlo Pro型：工业用微生物/细胞反应器，是为满足工业生产要求而设计，符合GMP标准，结构简单合理，控制稳 定可靠，数据采集方便，PLC控制方式，扩展性强，其所有控制元件均采用工业通用配件，采购容易，更换维修方便，并可按照用户的使用要求定制。罐体总体积范围： 75L、150L、300L、500L、1000L、1500L 瑞士比欧发酵罐
发酵罐课程设计(吐血奉献)
食品发酵工程课程设计 班级：食品班 姓名： 学号：200 指导老师：
目录 1 设计任务书： (2) 2 设计概述与设计方案简介： (3) 2.1味精生产工艺概述 (3) 2.2 味精工厂发酵车间的物料衡算 (4) 2.21 工艺技术指标及基础数据 (4) 2.22 谷氨酸发酵车间的物料衡算 (4) 2.3 机械搅拌通风发酵罐 (5) 2.31 通用型发酵的几何尺寸比例 (5) 2.32 罐体 (5) 2.33 搅拌器和挡板 (5) 2.34 消泡器 (6) 2.35 联轴器及轴承 (6) 2.36 变速装置 (6) 2.37 空气分布装置 (7) 2.38 轴封 (7) 2.4 气升式发酵罐 (7) 2.5 自吸式发酵罐 (7) 2.6 高位塔式生物反应器 (7) 3 工艺及主要设备、辅助设备的设计计算 (8) 3.1发酵罐 (8) 3.11发酵罐的选型 (8) 3.12生产能力、数量和容积的确定 (8) 3.13 主要尺寸的计算： (8) 3.14冷却面积的计算 (9) 3.2搅拌器计算 (10) 3.21搅拌轴功率的计算 (10) 3.3设备结构的工艺计算 (11) 3.4 设备材料的选择[10] (13) 3.5发酵罐壁厚的计算 (13) 3.6接管设计 (14) 3.7支座选择 (15) 4设计结果汇总表 (15) 5 设计评述 (15) 6 参考资料 (16) 致谢 (17)
1 设计任务书：食品发酵工程课程设计任务书 学生姓名班级指导教师 题目机械搅拌通风发酵罐的设计 设计基本参数 发酵罐体积：100m3生产能力：年产2万吨味精（99%） 原料：淀粉含量86%的工业淀粉 生产日：全年320天 操作条件：发酵时间：34~36h，发酵温度：32 ℃ 发酵冷却水：入口温度：20 ℃，出口温度：26℃ 设计要求及内容 1、设计方案简介； 对选定的工艺流程、主要设备的形式进行简要论述。 2、总物料衡算 3、发酵罐的主要尺寸计算 4、搅拌功率及搅拌转速的计算 5、冷却面积及冷却水用量计算 6、发酵罐壁厚计算 7、局部尺寸及辅助设备的确定 8、编写设计说明书 将设计所选定的工艺流程方案、主要步骤及计算结果汇集成工艺设计说明书。应采用简练、准确的文字图表，实事求是的介绍设计计算过程和结果。设计说明书要求在6000字以上，A4纸打印。 设计说明书内容： （1）封面（课程设计题目、学生班级、姓名、指导教师、时间） （2）目录 （3）设计任务书 （4）概述与设计方案简介 （5）工艺及设备设计计算 （6）辅助设备的计算及选型 （7）设计结果汇总表 （8）设计评述 （9）参考资料 （10）主要符号说明 （11）致谢 各阶段时间安排（以天为单位计算） 用一周时间集中进行 1.设计方案选定：0.5天 2.主要设备的设计计算：2天 3.辅助设备的选型：0.5天 4.编写设计说明书：2天
发酵罐
发酵罐 德国赛多利斯公司 德国贝朗发酵罐 美国NBS公司 瑞士比欧生物工程公司 瑞士伊孚森生物技术（中国）有限公司 法国宝乐菲 意大利SOLARIS 索拉利斯 参数：在位灭菌 标准化数字控制单元的控制参数包括温度、搅拌转速、PH、溶氧、泡沫和液面水平规格：5，10，20，30L 德国贝朗发酵罐 德国贝朗（Biostat B）为结构紧凑、罐体可高压灭菌、有数字检测和控制单元的台式发酵罐、基本设置有一般发酵过程所必需的所有探头和附件，其罐体工作体积分别为2立升、5立升或10立升，并有2立升和5立升气升式罐体可选择。 适用于科研和生产。它的主机部分和数字控制单元集于一箱体，以缩小占用的试验台操作面。标准化数字控制单元的控制参数包括温度、搅拌转速、PH、溶氧、泡沫和液面水平。 Biostat B还内设可编程序蠕动泵四台、图线记录仪六通道)联接系统、串行(RS232)打印端面和串行主计算机联接系统。若用于细胞培养，Biostat B可提供低剪切桨式搅拌器，旋转滤器(Spinfiler)和无气泡通气系统，以及中空纤维培养系统(强化元件)。 Biostat B随时可联接上可供选择的各种气体混和系统。体积尺寸(长×高×宽mm)：主机箱365×536×450，搅拌驱动装置(含支架)和罐体B2305×580×270/B5355×685× 330/B10425×930×390。 美国NBS发酵罐 作为国际上著名的生物反应器生产厂家，NEW BRUNSWICK SCIENTIFIC CO., INC.是唯一能够向客户提供全面的微生物培养、植物细胞培养和动物细胞培养技术支持的公司，可向广大用户提供从实验室到中试和生产用的微生物、动物细胞、植物细胞培养的个系列发酵罐系统。公司本部拥有自己独立的细胞培养实验室和微生物发酵实验室，同时可向客户提供 设备使用技术和培养技术的服务。 BioFlo 110型：是一种模块化的、组合式的高效微生物/细胞反应器，一台主控制器可以控制最多4套反应罐体同时工作，并可按实际需要提供微生物、动物细胞、植物细胞培养。 罐体总体积范围：1.3L、3L、7.5L、14L、 BioFlo 310型：配置完善的标准型微生物/细胞反应器，可配备微生物反应罐体或细胞反应罐体，其控制系统相应的内置微生物培养和细胞培养二套不同的控制软件，合理的搅拌桨和罐体形状设计使得系统的传氧速率在350mMO2/L/Hr以上。对植物细胞培养，可配备相应的光照系统。罐体总体积范围：2.2L、5L、7.5L、14L BioFlo 410型：可在位灭菌微生物/细胞反应器，自带蒸汽发生装置，磁力驱动搅拌，不易染菌，升温/降温快速，适用于温度诱导型培养，大型彩色触摸控制屏，可显示各数据、
发酵罐设备分类简介
发酵罐设备分类简介 发酵罐 用于抗生素、氨基酸等近代生物技术产品的发酵罐，其主要形式结构未见有突出进展的介绍，而有关性能操作的部件却有日新月异的发展。主要是： 罐型结构 在生产规模应用的发酵罐大部分的型式，仍然是机械搅拌式、液体喷射循环式和压 缩空气鼓泡式三大类型。 1、机械搅拌式发酵罐 主要是从径向液流的涡轮搅拌器向轴向液流的翼型叶轮及其组合结构的研究方向发展，Lightnin公司的A315为首的轴向叶轮在80年代问世以后，许多国家的类似研究报道陆续发表，其几何尺寸大同小异，叶轮与罐径之比一般为0.5，搅拌功率常数为0.75。同时类似的结构ProchemMaxflo T搅拌器，叶轮与罐径之比稍小，为0.47，而搅拌功率常数为1.0。随之而起的还有Scaba 6SRGT搅拌器，叶轮与罐径之比为0.44。搅拌功率常数为1.40；另一种Ekatolnter搅拌器的叶轮与罐径之比则大至0.60，搅拌功率常数小至0.30，特别适用于高粘度的培养液的混合过程，并且对被 培养的生物体的剪切力也相当小，在配对使用时，具有良好的效果。 这些搅拌器虽然大都能够在不同程度上节约能量、提高气液接触效率。但是并不能完全取代涡轮搅拌器，不少生产工厂往往采用这类搅拌器与径向液流的涡轮搅拌组合使用，适当改变搅拌叶距，收到取长补短的效果，也有不少技术革新的介绍。国内已有不少单位进行研究开发，也有工厂曾经引进现成组件，在青霉素、柠檬酸、黄元胶等产品进行过15～100吨罐规模的试验。 2、液体喷射循环式发酵罐 这类罐型有塔式和罐式两种，通过动力输送培养液经过设在顶部或底部的喷嘴在高速液流下与压缩空气或自行吸入的空气进行混合，在反应器内自上而下或自下而上地经过或不经过导流筒或筛板进行分隔，实现发酵过程。对于大型发酵罐，由于搅拌罐的功率消耗太大，发展这类罐型仍然受到重视。研究开发的重点是喷嘴型式和结构。总的趋势是由双喷嘴向单喷嘴方向发展，从改进几何尺寸着手，提高气液比和混合效率。对于大型的罐式生物反应器，一种较新的构型是液体由下方的喷嘴进
通用式发酵罐
第一章发酵车间设备得选型 一，酵罐得设计 谷氨酸发酵属于好氧型发酵,因此均用机械搅拌通风发酵罐进行生产。现在主要根据设计工厂得年产量以及工艺计算,考虑到生产管理操 作占地面积以及后续工程得配套方面,并通过对功率消耗利用率得分 析。本设计采用公称容积200立方米带有机械通风式发酵罐。 ⑴,发酵罐型得设计 1, 罐直径D 选高径比1:2 即 D/H = 1/2 由 2 H=2D 取D=5m 则 V=196、25m3 2,封头 发酵罐得封头有碟型与椭圆型两种。椭圆型封头中得曲率半径变化就是连续得,其中应力就是均匀得,因而在同样条件下,椭圆型封头产生得应力比碟型小,但制造困难。综合考虑本设计采用碟型封头。 由《化工设备机械设计基础》,得: D=5000mm h 1=1240mm h 2 =60mm M=1、0748D2=26、87m2 V =0、1227 D3 =15、34m3 ⑴,发酵罐得容积: ①公称容积指圆柱部分与底料容积之与 V 公称= V+ V =196、25+15、34=211、59 m3 ②罐得总容积 V 总= V+2 V =226、93 m3 ③罐得容积装料系数0、773 V= 0、773V 总 =175、42 m3 ⑵高度 ①罐体高度 h = H+=10000+=12600 mm=12、6 m ②圆筒高度 H=10 m ⑶表面积 ①圆柱得内表面积 M 1 ==3、14=157 m2
②罐得总表面积M=210、74 m2 3,罐壁厚得设计 发酵罐在使用过程中,其内部承受一定得压力,如灭菌蒸汽压力,运转时得保压,搅拌时得震动及装液负荷等,同时考虑到各接管口得影响罐体应有一定得强度。现取在过程中承受得最大压力0、4Mpa(表压)作为设计压力。 ⑴罐圆柱体部分壁厚,可有下式计算 其中:Pc :罐压 Di :罐径 :许用应力 :焊缝系数 、 =16 mm ⑵封头壁厚 标准碟型封头,参考《化工设备机械设计基础》第201页 4,支座 大型发酵罐由于重量大以及要求运转稳定,故采用裙式支座直接装在基础上。裙座为圆筒型,其内径与罐内径相等。群做筒体与罐封头应采用全焊缝对接连续焊裙座,底座高度现取600 m m 二，冷却装置得确定 1，冷却装置形式得确定采用列管式换热器 ⑴热负荷 m3 则总热负荷106W ⑵传热温度得计算 一般取醪液温度T=3233℃,本设计取33℃,因发酵为3334℃, 考虑到近年气温普遍升高,现采用地下水。冷却水进口温度10℃,出口20℃,则平均温度
大型发酵罐设计及实例
大型发酵罐设计及实例 上海医药工业设计院(200040) 石荣华 全国化工设备设计技术中心站(200040) 虞军 随着生化技术的提高和生化产品的需求量不断增加,对发酵罐的大型化、节能和高效提出了越来越高的要求。目前国际抗生素发酵罐的容积以80～200 米3 为主,而轻工的氨基酸、柠檬酸的发酵罐较普遍使用150～300 米3 ,国际上最大标准式发酵罐为美国ADM 公司赖氨酸发酵罐,其容积为10 万加仑,折合公称容积为380 米3 。众所周知发酵是一个无菌的通气(或厌氧) 的复杂生化过程,需要无菌的空气和培养基的纯种浸没培养,因而发酵罐的设计,不仅仅是单体设备的设计,而且涉及培养基灭菌、无菌空气的制备、发酵过程的控制和工艺管道配制的系统工程。 1 国内发酵罐现况 改革开放后,国内发酵罐的装备得到了显著改善,具体表现在: 容积:抗生素发酵扩大至100～150m3 。 赖氨酸发酵已达200m3 。 材质:逐步由碳钢改为不锈钢。 传热:由单一的罐内多组立式蛇管改为罐壁半圆形外盘管为主,辅之罐内冷却管。 减速机:由皮带减速改为齿轮减速机。 搅拌机:由单一径向叶轮改为轴向和径向组合型叶轮。 但由于发酵罐的系统设计没有受到人们普遍重视,有许多抗生素生产人员往往仅重视发酵工艺和菌种,或 限于资金和发酵厂房现状,对发酵罐的大型化和优化缺乏足够重视。就发酵罐而言,目前头国内基本上在原有50m3 基础上进行改革, 罐径为3.00 毫米,罐筒体略有变化,形成57m3 、60m3 等罐体,电机相应作些变化有75 、95 和1.5kW 不等,传热为立式蛇管和搅拌叶轮基本不变为六叶蜗轮,减速采用皮带轮。因而同国际上存在不少的差距,有必要通过对发酵罐系统设计的认识提高,将我国抗生素发酵装备水平向前推进。 2 发酵罐的设计 2.1 发酵罐的型式 发酵过程可以通过固体培养和深层浸没培养来完成,从生产工艺来说可分为间隙分批、半连续和连续发酵等,但是工业化大规模的发酵过程,则以通气纯种培养为主。 通过纯种培养的发酵罐有自吸式发酵罐、标准式发酵罐、气升式发酵罐、喷射式叶轮发酵罐、外循环发酵罐和多孔板塔式发酵罐等。自吸式发酵罐系通过发酵罐内叶轮的高速转动,形成真空将空气吸入罐内,由于叶轮转动产生的真空,其吸入压头和空气流量有一定限制,因而仅适用对通气量要求不高的发酵品种;塔式发酵罐是将发酵液置于多层多孔塔板的细长罐体内,在罐底部通入无菌空气,通过气体分散进行氧的传递,但其供氧量也受到一定限度; 气升式发酵罐、喷射式叶轮发酵罐、外循环发酵罐均是通过无菌空气在罐内中央管或通过旋转的喷射管和罐外喷射泵将发酵液进行一定规律的运动,从而达到气液传质,目前气升式发酵罐在培养基较稀薄,供氧量要求不过分高的条件下(如(V1C 发酵) 得到了较为广泛使用,其它喷射式叶轮发酵罐、外循环发酵罐也有一定的用途;但在发酵工业中,仍数兼具通气又带搅拌的标准式发酵罐用途最为普遍,标准式发酵罐被广泛使用抗生素、氨基酸、柠檬酸等各个领域。 2.2 标准式发酵罐 随着发酵产品需求量增加,发酵过程控制和检测水平提高,发酵机理的了解和最优化的机理认识水平提高,以及空气无菌处理技术水平的提高,发酵罐的容积增大已成为抗生素工业的趋势。 2.2.1 罐的几何尺寸 主要是关心发酵罐的H/ D ,一般随着罐体高度和液层增高、氧气的利用率将随之增加,容积传氧系数KLa 随之提高,但其增长关系不是线性关系,随着罐体增高, KLa 的数值增长速率随之减慢,而随着罐体容积增大,液柱增高,进罐的空气压力随之提高,伴随空压机的出口压力提高和能耗的增加,而且压力过大后,特别是 在罐底气泡受压后体积缩小,气液界面的面积可能受到影响,过高的液柱高度,虽增加了溶氧的分压,但同
啤酒发酵罐
啤酒发酵罐的结构特点及清洗灭菌 啤酒发酵罐的结构特点 以机械搅拌通风罐为例。 机械搅拌通风发酵罐在生物工程工厂中得到广泛使用，据不完全统计，它占了发酵罐总数的70％一80％，故又常称之为通用式发酵罐。这类发酵罐大多用于通风发酵，靠通人的压缩空气和搅拌叶轮实现发酵液的混合、溶氧传质，同时强化热量传递。通用的机械搅拌通风发酵罐主要部件有罐体、搅拌器、挡板、轴封、空气分布器、传动装置、冷却管(或夹套)、消泡器等。 下面对此类型发酵罐的主要部件加以说明。 一、罐体 罐体由罐身、罐顶、罐底组成，罐身一般为圆柱体，中大型发酵罐罐顶、罐底多采用椭圆形或碟形封头通过焊接和罐身连接，小型发酵罐罐底一般也采用椭圆形或碟形封头通过焊接和罐身连接，罐顶却多采用平板盖和罐身用法兰连接。为了便于清洗，小型发酵罐罐顶设有清洗用的手孔。中、大型发酵罐则装设有快开人孔。罐顶装有视镜及灯镜，进料管，补料管、排气管、接种管和压力表接管，排气管应尽可能靠近罐顶中心位置。在罐身上有冷却水进出管，进空气管、温度计管和检测仪表接口。取样管可装在罐侧或罐顶，视操作方便而定。 罐体各部分材料多采用不锈钢。为满足工艺要求，罐体必须能承受发酵工作时和灭菌时的工作压力和温度。罐壁厚度取决于罐径、材料及耐受的压强。二、搅拌器和挡板 搅拌器的主要作用涉及到气体分散、固—液悬浮、传热和混匀，即使通入的空气分散成气泡并与发酵液充分混合，使气泡细碎以增大气—液界面，来获得所需要的溶氧速率，并使生物细胞悬浮分散于发酵体系中，以维持适当的气—液—固(细胞)三相的混合与质量传递，同时强化传热过程。为实现这些目的，搅拌器的设计应使发酵液有足够的径向流动和适度的轴向运动。发酵罐采用的搅拌器主要有径向流搅拌器、轴向流搅拌器和组合式搅拌器。 三、消泡器 发酵液中含有大量的蛋白质等发泡物质，在强烈的通气搅拌下将会产生大量的泡沫，大量的泡沫将导致发酵液外溢和增加染菌机会。消除发酵液泡沫除了可加入消泡剂外，在泡沫量较少时，可用机械消泡装置来破碎泡沫。 四、联轴器及轴承 搅拌轴较长时，常分为2--3段，用联轴器连接。联轴器有鼓形及夹壳形两种。功率小的发酵罐搅拌轴可用法兰连接，轴的连接应垂直，中心线对正。为了减少震动应装有可调节的中间轴承，材料采用石棉酚醛塑料、聚四氟乙烯，轴瓦与轴之间的间隙取轴径的0．4％一0．7％。在轴上增加轴套可防止轴颈被磨损。 五、变速装置