发酵设备介绍
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➢ 大型搅拌器:可做成两半型，用螺栓 联成整体。
搅拌器在罐内的安装位置：
下组离底 C = Di
Di---搅拌器直径两组间距
S=2.5-3 Di
上面离液面0.5-2 Di
搅拌器直径
δ
wk.baidu.com
Di=0.275-0.333D Di大，转速小； Di小，转速大较好功率 P∝Di5 n3 n----转速
➢挡板的作用:是改变液流的方向，由径向 流改为轴向流，促使液体激烈翻动，增 加溶解氧。
➢挡板宽度取（0.1-0.12）D，装设4~6块即 可满足全挡板条件。
➢全挡板条件:指在一定转速下再增加罐内 附件而轴功率仍保持不变。
挡板：竖立的列管，排管，也可以起挡板作 用，故一般具有冷却列管或排管的发酵罐内 不另设挡板。挡板的长度自液面起到罐底为 止。挡板与罐壁之间的距离为（1/5-1/9）W，
重点和难点
机械通风发酵罐，气升式发酵罐，自吸式发酵罐的特点及 原理和构造与计算，提高溶氧系数的方法。
常用的通风发酵设备
机械搅拌式 气升环流式 鼓泡式和自吸式
以机机械搅拌通风发酵罐占主导地位， 约为总发酵罐的７０－８０％。
发酵罐研究过程
流体力学过程——液体搅拌 生物反应有三传： 传热过程：加热与冷却过程； 传质过程：气体吸收 传动过程：动能传递。
装一垫板。
大型发酵罐
小型磁力搅拌罐
三、发酵罐装料容积
发酵罐装料容积：在一般情况下，装料 高度据罐圆柱部分高度而定, 极少泡 沫的物料可多装料，易产生泡沫的物 料少装料。
“公称容积”:是指罐的圆柱部分和底 封头容积之和。
避免形成死角，防止物料与菌体堆积。
式中 D—罐的直径（mm） Z—挡板数 W—挡板宽度（mm）
3、轴封
➢ 轴封的作用：使罐顶或罐底与
轴之间的缝隙加以密封，防止泄 露和污染杂菌。
什么叫轴封
安装在旋转轴与设备之间的部件，它 的作用是阻止工作介质（液体、气体） 沿转动轴伸出设备之处泄漏
➢ 常用的轴封:填料函轴封、端面
单管进气口在管正中心，距底 边40mm，气速20m/s；
盘管直径为搅拌器直径的0.8 倍 ， 喷 孔 直 径 取 2-5mm ， 分 布管内气速为20m/s。
7、消泡器
消泡器：安装在发酵罐内转动 轴的上部或安装在发酵罐排气 系统上，可将泡沫打破或将泡 沫破碎分离成液态和气态两相 的装置。
耙式消泡器
发酵设备介绍
序言
什么是发酵设备？ 包括那些设备？ 在发酵过程中具有什么用途和意义？
发酵设备的用途?
生物反应过程示意图
发酵设备包括那些?
• 种子制备设备(生物催化剂) • 主发酵设备(生物反应器) • 辅助设备（无菌空气和制冷） • 基质或培养基处理设备(粉碎、液化与灭菌) • 产品提取与精致设备(产品分离) • 废物回收处理设备(环保设备) • 核心部分是什么（生物反应器）？
能彻底，避免染菌。 ➢ 搅拌器的轴封应严密，防染菌和减少泄漏。
发酵罐图4
二、发酵罐的结构
1、罐体 2、搅拌器和挡板 3、消泡器 4、联轴器及轴承 5、变速装置 6、空气分布装置 7、轴封 8、冷却装置
1、罐体
➢圆柱体及椭圆形或碟 形封头焊接而成
➢材料为碳钢或不锈钢 ➢罐为一个受压容器，
通常灭菌的压力为 0.25MPa
➢ 搅拌器:平叶式、弯叶式、箭叶式
➢ 作用:是打碎气泡，使氧溶解于醪液 中
➢ ➢
将产大生气 旋抱 涡2击 ．、碎 使搅成 气细 袍拌小 停器气 滞抱在和，液挡增体加中板接难触于界逃面散；，延
长气液接触时间，
➢ 使料液成为湍流，有利于传质传热。
➢ 搅拌程度:平叶涡轮最激烈，功率消 耗最大，弯叶次之，箭叶最小。
第一节 机械搅拌通风发酵罐
（通用罐）
机械搅拌发酵罐定义
机械搅拌发酵罐:是利用机 械搅拌器的作用，使空气和醪 液充分混合促使氧在醪液中溶 解，以保证供给微生物生长繁 殖、发酵所需要的氧气。
一.机械搅拌通风发酵罐的基本条件
➢ 发酵罐应具有适宜的径高比。罐身越高，氧的利 用率较高。
➢ 发酵罐能承受一定的压力。 ➢ 要保证发酵液必须的溶解氧。 ➢ 发酵罐应具有足够的冷却面积。 ➢ 发酵罐内应尽量减少死角，避免藏垢积污，灭菌
轴封
➢填料函轴封、端面轴封
➢端面轴封密封原理:是靠弹性元件（弹
簧、波纹等）的压力使垂直轴线的动环 和静环光滑表面紧密地相互帖合，端面 间维持一层极薄的液体膜,并作相对转动 而达到密封。
➢动环：用碳化钨钢；静环：用聚四氟
乙烯
4、联轴器及轴承
(1)大型发酵罐搅拌轴较 长，常分为二至三段，用 联轴器使上下搅拌轴成牢 固的刚性联接。
离心消泡器
刮板消泡器
碟片消泡器
消泡器的作用：
是将泡沫打破。最常用的形式有锯齿式、梳状式 及孔板式。
孔板式的孔径约10～20mm。
8、冷却装置
➢5M3以下发酵罐一般采用夹套冷却。 ➢大型发酵罐采用列管冷却
9、发酵罐的管路 (1)尽量减少管路(2)消灭死角(3)消灭渗漏 冷却管检查方法： ▪ 在管内通有一定压力的水观察管外渗漏与否。 ▪ 在管内通稀碱水，用pH试纸为检查 ▪ 发酵罐底防漏：在发酵罐底蒸汽、空气进口处
(2)中型发酵罐一般在 罐内装有底轴承， 而大型发酵罐装有 中间轴承。
(3)可以在与轴承接触 处的轴上增加一个 轴套,防轴磨损 。
5、变速装置
试验罐：
用无级变速 装置
发酵罐：
用三角皮带 动、圆柱或 螺旋圆锥齿 轮减速装置
6、空气分布器
➢ 作用：吹入无菌空气，使空气均 匀分布
➢ 形式：单管、环形管用
授课时间
6学时
单元目标与要求
掌握机械通风发酵罐、气升式发酵罐、自吸式发酵罐的特 点及原理、构造与计算，发酵液的流变学特性及提高溶氧 系数的方法.
授课内容
机械通风发酵罐，气升式发酵罐，自吸式发酵罐，通风固 相发酵设备，其他类型的通风发酵反应器的特点及原理和 构造与计算；发酵液的流变学特性及提高溶氧系数的方法。
生物反应器种类？
• 厌氧生物反应器 • 通气生物反应器 • 光照生物反应器 • 膜生物反应器 • 酶反应器
生物反应器特点？
• 生物（酶除外）反应都以“自催化”方式进行。
• 生物反应速率慢 • 反应器体积大 • 动力消耗大等 • 产物浓度低 • 反应条件温和
➢学习发酵设备课程的目的 ➢几点要求
第一章 通风发酵设备
搅拌器在罐内的安装位置：
下组离底 C = Di
Di---搅拌器直径两组间距
S=2.5-3 Di
上面离液面0.5-2 Di
搅拌器直径
δ
wk.baidu.com
Di=0.275-0.333D Di大，转速小； Di小，转速大较好功率 P∝Di5 n3 n----转速
➢挡板的作用:是改变液流的方向，由径向 流改为轴向流，促使液体激烈翻动，增 加溶解氧。
➢挡板宽度取（0.1-0.12）D，装设4~6块即 可满足全挡板条件。
➢全挡板条件:指在一定转速下再增加罐内 附件而轴功率仍保持不变。
挡板：竖立的列管，排管，也可以起挡板作 用，故一般具有冷却列管或排管的发酵罐内 不另设挡板。挡板的长度自液面起到罐底为 止。挡板与罐壁之间的距离为（1/5-1/9）W，
重点和难点
机械通风发酵罐，气升式发酵罐，自吸式发酵罐的特点及 原理和构造与计算，提高溶氧系数的方法。
常用的通风发酵设备
机械搅拌式 气升环流式 鼓泡式和自吸式
以机机械搅拌通风发酵罐占主导地位， 约为总发酵罐的７０－８０％。
发酵罐研究过程
流体力学过程——液体搅拌 生物反应有三传： 传热过程：加热与冷却过程； 传质过程：气体吸收 传动过程：动能传递。
装一垫板。
大型发酵罐
小型磁力搅拌罐
三、发酵罐装料容积
发酵罐装料容积：在一般情况下，装料 高度据罐圆柱部分高度而定, 极少泡 沫的物料可多装料，易产生泡沫的物 料少装料。
“公称容积”:是指罐的圆柱部分和底 封头容积之和。
避免形成死角，防止物料与菌体堆积。
式中 D—罐的直径（mm） Z—挡板数 W—挡板宽度（mm）
3、轴封
➢ 轴封的作用：使罐顶或罐底与
轴之间的缝隙加以密封，防止泄 露和污染杂菌。
什么叫轴封
安装在旋转轴与设备之间的部件，它 的作用是阻止工作介质（液体、气体） 沿转动轴伸出设备之处泄漏
➢ 常用的轴封:填料函轴封、端面
单管进气口在管正中心，距底 边40mm，气速20m/s；
盘管直径为搅拌器直径的0.8 倍 ， 喷 孔 直 径 取 2-5mm ， 分 布管内气速为20m/s。
7、消泡器
消泡器：安装在发酵罐内转动 轴的上部或安装在发酵罐排气 系统上，可将泡沫打破或将泡 沫破碎分离成液态和气态两相 的装置。
耙式消泡器
发酵设备介绍
序言
什么是发酵设备？ 包括那些设备？ 在发酵过程中具有什么用途和意义？
发酵设备的用途?
生物反应过程示意图
发酵设备包括那些?
• 种子制备设备(生物催化剂) • 主发酵设备(生物反应器) • 辅助设备（无菌空气和制冷） • 基质或培养基处理设备(粉碎、液化与灭菌) • 产品提取与精致设备(产品分离) • 废物回收处理设备(环保设备) • 核心部分是什么（生物反应器）？
能彻底，避免染菌。 ➢ 搅拌器的轴封应严密，防染菌和减少泄漏。
发酵罐图4
二、发酵罐的结构
1、罐体 2、搅拌器和挡板 3、消泡器 4、联轴器及轴承 5、变速装置 6、空气分布装置 7、轴封 8、冷却装置
1、罐体
➢圆柱体及椭圆形或碟 形封头焊接而成
➢材料为碳钢或不锈钢 ➢罐为一个受压容器，
通常灭菌的压力为 0.25MPa
➢ 搅拌器:平叶式、弯叶式、箭叶式
➢ 作用:是打碎气泡，使氧溶解于醪液 中
➢ ➢
将产大生气 旋抱 涡2击 ．、碎 使搅成 气细 袍拌小 停器气 滞抱在和，液挡增体加中板接难触于界逃面散；，延
长气液接触时间，
➢ 使料液成为湍流，有利于传质传热。
➢ 搅拌程度:平叶涡轮最激烈，功率消 耗最大，弯叶次之，箭叶最小。
第一节 机械搅拌通风发酵罐
（通用罐）
机械搅拌发酵罐定义
机械搅拌发酵罐:是利用机 械搅拌器的作用，使空气和醪 液充分混合促使氧在醪液中溶 解，以保证供给微生物生长繁 殖、发酵所需要的氧气。
一.机械搅拌通风发酵罐的基本条件
➢ 发酵罐应具有适宜的径高比。罐身越高，氧的利 用率较高。
➢ 发酵罐能承受一定的压力。 ➢ 要保证发酵液必须的溶解氧。 ➢ 发酵罐应具有足够的冷却面积。 ➢ 发酵罐内应尽量减少死角，避免藏垢积污，灭菌
轴封
➢填料函轴封、端面轴封
➢端面轴封密封原理:是靠弹性元件（弹
簧、波纹等）的压力使垂直轴线的动环 和静环光滑表面紧密地相互帖合，端面 间维持一层极薄的液体膜,并作相对转动 而达到密封。
➢动环：用碳化钨钢；静环：用聚四氟
乙烯
4、联轴器及轴承
(1)大型发酵罐搅拌轴较 长，常分为二至三段，用 联轴器使上下搅拌轴成牢 固的刚性联接。
离心消泡器
刮板消泡器
碟片消泡器
消泡器的作用：
是将泡沫打破。最常用的形式有锯齿式、梳状式 及孔板式。
孔板式的孔径约10～20mm。
8、冷却装置
➢5M3以下发酵罐一般采用夹套冷却。 ➢大型发酵罐采用列管冷却
9、发酵罐的管路 (1)尽量减少管路(2)消灭死角(3)消灭渗漏 冷却管检查方法： ▪ 在管内通有一定压力的水观察管外渗漏与否。 ▪ 在管内通稀碱水，用pH试纸为检查 ▪ 发酵罐底防漏：在发酵罐底蒸汽、空气进口处
(2)中型发酵罐一般在 罐内装有底轴承， 而大型发酵罐装有 中间轴承。
(3)可以在与轴承接触 处的轴上增加一个 轴套,防轴磨损 。
5、变速装置
试验罐：
用无级变速 装置
发酵罐：
用三角皮带 动、圆柱或 螺旋圆锥齿 轮减速装置
6、空气分布器
➢ 作用：吹入无菌空气，使空气均 匀分布
➢ 形式：单管、环形管用
授课时间
6学时
单元目标与要求
掌握机械通风发酵罐、气升式发酵罐、自吸式发酵罐的特 点及原理、构造与计算，发酵液的流变学特性及提高溶氧 系数的方法.
授课内容
机械通风发酵罐，气升式发酵罐，自吸式发酵罐，通风固 相发酵设备，其他类型的通风发酵反应器的特点及原理和 构造与计算；发酵液的流变学特性及提高溶氧系数的方法。
生物反应器种类？
• 厌氧生物反应器 • 通气生物反应器 • 光照生物反应器 • 膜生物反应器 • 酶反应器
生物反应器特点？
• 生物（酶除外）反应都以“自催化”方式进行。
• 生物反应速率慢 • 反应器体积大 • 动力消耗大等 • 产物浓度低 • 反应条件温和
➢学习发酵设备课程的目的 ➢几点要求
第一章 通风发酵设备