發(fā)酵罐基本知識(shí)（課堂PPT）

1、1生物工程設(shè)備n設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)、功能n設(shè)備的計(jì)算、選型n設(shè)備的搭配實(shí)例n液體發(fā)酵設(shè)備n培養(yǎng)基制備與滅菌設(shè)備n固液分離設(shè)備n無菌空氣制備設(shè)備n萃取設(shè)備n層析與離子交換設(shè)備n蒸發(fā)、結(jié)晶設(shè)備n精餾設(shè)備n干燥設(shè)備2參考書n生物工程設(shè)備，陳國(guó)豪，化學(xué)工業(yè)出版社，2007n生物工程設(shè)備，段開紅，科學(xué)出版社，2007n生物工程設(shè)備，梁世中，中國(guó)輕工業(yè)出版社，2002n生物工程設(shè)備，鄭裕國(guó)，化學(xué)工業(yè)出版社，2007n抗生素生產(chǎn)設(shè)備，俞俊棠，化學(xué)工業(yè)出版社，1984n生物工程設(shè)備，高平，化學(xué)工業(yè)出版社，20063每次課后，課件均會(huì)發(fā)往：每次課后，課件均會(huì)發(fā)往：密碼：gjxy05（即國(guó)際學(xué)院05）大家可去下載4

2、第一章液體發(fā)酵設(shè)備5提綱n第一節(jié)機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐q發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)與功能q計(jì)算：數(shù)量、尺寸、換熱面積、攪拌功率q發(fā)酵罐中的氧傳遞q發(fā)酵罐的放大設(shè)計(jì)n第二節(jié)其它類型的通風(fēng)發(fā)酵罐n第三節(jié)厭氧發(fā)酵設(shè)備6q室驗(yàn)室用發(fā)酵罐1 L-50Lq中試用發(fā)酵罐50L-5000L 發(fā)酵罐的 大小的大致概念7生產(chǎn)用發(fā)酵罐的大小n 抗生素發(fā)酵罐的容積以80200 米3 為主n 氨基酸、檸檬酸的發(fā)酵罐較普遍使用150300 米3 n國(guó)際上最大標(biāo)準(zhǔn)式發(fā)酵罐為美國(guó)ADM 公司賴氨酸發(fā)酵罐, 折合公稱容積為380 米3n越來越多的啤酒生產(chǎn)廠家采用 400m3 和600m3 大罐,甚至 800m3 大罐。n新建的酒精生產(chǎn)企業(yè)，其發(fā)

3、酵罐單罐容積一般在1000-2000米3之間8表表 小型發(fā)酵罐技術(shù)參數(shù)小型發(fā)酵罐技術(shù)參數(shù)公稱容積筒體高度筒體直徑夾套直徑轉(zhuǎn)速電機(jī)功率H(mm)D1(mm)D2(mm)r/minKW50L8133004003400.55200L11105006003400.75500L1400700800321 1.5800L16008009002002.21000L160090010002802.3 1200L1800900100020032000L21001100120025043000L2200120013002005.55000L3000140015001807.59表表 大中型發(fā)酵罐技術(shù)參數(shù)大中型發(fā)酵

4、罐技術(shù)參數(shù)公稱容量m3筒體高度H(mm) 筒體直徑mm換熱面積m2轉(zhuǎn)速r/min 電機(jī)功率kw1032001800121507.521 4700220021 15430306600240034180455070002800-300038-60160556080003000-3200651606575800032008416510010094003600114170130200115004600221 14221510發(fā)酵罐應(yīng)該滿足什么功能？n可反復(fù)滅菌 （耐壓性能 ，材料要求）n不易染菌 （設(shè)備簡(jiǎn)單，少死角 ）n供氧n混合 （通氣、攪拌設(shè)備通氣、攪拌設(shè)備）n加熱和冷卻功能（傳熱設(shè)備 ）n加料、

5、補(bǔ)料、放料 （附屬管道、閥門 ）n參數(shù)檢測(cè) （溫度、pH、溶氧電極 ）也有些要求相對(duì)簡(jiǎn)單的液體培養(yǎng)設(shè)備11多種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)均可完成上述功能n按供氧方式 分：q機(jī)械攪拌通風(fēng)式q氣升式q自吸式n還可按攪拌方式 分：q上攪拌q下攪拌12n軸封n消泡器n聯(lián)軸器n攪拌器n中間軸承n擋板n空氣分布管n換熱裝置n人孔以及管路等小罐與大罐有不同的設(shè)計(jì)一、結(jié)構(gòu)第一節(jié)機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐13哪個(gè)是小罐？14物物料料罐罐臺(tái)面臺(tái)面空間空間布置布置1516發(fā)酵罐的幾種工作狀態(tài)n空消n裝料n實(shí)消n接種n發(fā)酵n放罐n清洗空氣蒸汽冷卻水物料、補(bǔ)料管接種管取樣、放料管壓力溫度pH溶氧攪拌速度17與不同工作狀態(tài)相應(yīng)的，是各種管道和閥門

6、的開、關(guān)不僅注意罐的結(jié)構(gòu)，更要注意管道與罐的連接181 罐體罐體n罐為一個(gè)受壓容器罐為一個(gè)受壓容器，通常滅菌的壓力為，通常滅菌的壓力為2.5公斤公斤/厘米厘米2（絕對(duì)壓力）。（絕對(duì)壓力）。n由由 圓柱體圓柱體 + 橢圓形或碟形封頭橢圓形或碟形封頭 焊接而成焊接而成n對(duì)于大型發(fā)酵罐可用襯不銹鋼板，襯里用的不銹鋼板對(duì)于大型發(fā)酵罐可用襯不銹鋼板，襯里用的不銹鋼板厚為厚為23毫米毫米其它材料的液體發(fā)酵設(shè)備？表壓？表壓？1920大小罐的結(jié)構(gòu)區(qū)別n罐徑在1米以下的小型發(fā)酵罐，罐頂和罐身采用法蘭連接n大中型發(fā)酵罐：整體焊接。n5噸以下罐，用夾套加熱和冷卻n5噸以上罐，用罐內(nèi)的蛇管加熱和冷卻21發(fā)酵罐：是 薄

7、壁壓力容器操作不當(dāng)，會(huì)造成失穩(wěn)，原因較多，下面舉例說明22內(nèi)筒不銹鋼，外夾套普通碳素鋼內(nèi)筒不銹鋼，外夾套普通碳素鋼 23n某廠曾因蒸汽實(shí)罐滅菌后，罐體長(zhǎng)時(shí)間處于密封狀態(tài), 蒸汽冷凝后罐內(nèi)成真空, 最后導(dǎo)致罐體成外壓失穩(wěn)。一24二湖南衡陽市25262728罐體的尺寸比例：罐體的尺寸比例：以罐體直徑以罐體直徑D、攪拌器直徑、攪拌器直徑d為基準(zhǔn)為基準(zhǔn)n通用發(fā)酵罐通常取值系數(shù)范圍通用發(fā)酵罐通常取值系數(shù)范圍n攪拌器直徑攪拌器直徑d =1/3D1/21/3n罐筒身高罐筒身高H0 =2 D 1.73n擋板寬度擋板寬度B =0.1D1/81/12n攪拌器間距攪拌器間距S=2d1.52.5n下攪拌器距底間距下攪

8、拌器距底間距C= d0.81.0nHL裝料的液面高度裝料的液面高度nha 封頭凸出部分的高度，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封封頭凸出部分的高度，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭有：頭有： ha 0.25DnHb封頭直邊高度，據(jù)壁厚一般取封頭直邊高度，據(jù)壁厚一般取25、 40、 50mm2930橢圓封頭橢圓封頭的容積計(jì)算公式：化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)在忽略hb后，有：DhDhDhDVbabb61464222313. 0DVb因標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，ha=1/4 D31公稱容積：V0nV0定義為：罐圓筒部分容積底封頭容積 能裝液的體積n罐中實(shí)際裝料體積：V 則有：v/v0=0.7-0.8，即裝料系數(shù)n標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭時(shí)，n取，再取D/H=2時(shí)，有 DhHD

9、Vb61420307.1VD 313. 0DVb32H/D的大小會(huì)影響。n隨著罐體高度和液層增高，氧氣的利用率增加, 但增長(zhǎng)不是線性關(guān)系,隨著罐體增高, 增長(zhǎng)速率隨之減慢。n液柱增高，進(jìn)罐要求的空氣壓力必須提高，空壓機(jī)的能耗增加n在罐底氣泡受壓后體積縮小，氣液界面的面積減小n過高的液柱高度,雖增加了O2的分壓，但同樣增加CO2分壓，增加了二氧化碳濃度，可能抑制某些發(fā)酵菌種n而且罐體的高度,同廠房高度密切相關(guān)。過高會(huì)如何？33例1.1 發(fā)酵罐數(shù)量與尺寸的計(jì)算n現(xiàn)設(shè)計(jì)一年產(chǎn)量為400噸的鏈霉素車間，成品效價(jià)要求為740單位/毫克，平均發(fā)酵水平為22000單位/毫升，包括輔助時(shí)間在內(nèi)的發(fā)酵周期為8天

10、，若發(fā)酵液收率為95%，提煉總收率為65%，發(fā)酵罐總臺(tái)數(shù)為16臺(tái)，裝料系數(shù)為75%，年工作日以300天計(jì)，求1.每個(gè)工作日所需處理的成熟發(fā)酵液的量？2.發(fā)酵罐的公稱容積及主要尺寸。3042.482200075. 095. 065. 01630074084001000mV34n解：每年產(chǎn)的鏈霉素總單位數(shù)為u每年所需的發(fā)酵液體積為m3則每個(gè)生產(chǎn)日所需的發(fā)酵液體積為共16個(gè)罐，8天一個(gè)發(fā)酵周期，則每天發(fā)酵完成16/8=2罐則，每罐的公稱體積為取為50立方米，若取高徑比為2，則有取3.1m，則H=2D=6.2m。其它參數(shù)計(jì)算代入公式。m09. 37 . 150D3740104009%65%952200

11、010740104006936963.72300%65%95220001074010400m3042.48%75263.72mV352.攪拌器攪拌器n攪拌器的作用是：q產(chǎn)生強(qiáng)大的總體流動(dòng)：宏觀均勻翻動(dòng)q產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍動(dòng)：微觀均勻剪切n攪拌產(chǎn)生三種基本流型：q切向流、 軸向流、 徑向流。n三種基本流型，同時(shí)存在。q其中，軸向流與徑向流對(duì)混合起主要作用q而切向流應(yīng)加以抑制，可通過加入擋板來削弱。36流型n徑向流（流體流動(dòng)的方向垂直于攪拌軸，沿徑向流動(dòng)，碰到容器壁面分成兩股流體分別向上、向下流動(dòng)，再回到葉端，不穿過葉片，形成上、下兩個(gè)循環(huán)流動(dòng)。）n軸向流（流體流動(dòng)方向平行于攪拌軸，流體由槳葉推動(dòng)，使流

12、體向下流動(dòng)，遇到容器底面再翻上，形成上下循環(huán)流）n切向流（無擋板的容器內(nèi)，流體繞軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，流速高時(shí)液體表面會(huì)形成旋渦，此時(shí)流體從漿葉周圍周向卷吸至槳葉區(qū)的流量很小，混合效果很差。）37徑向式攪拌器徑向式攪拌器n渦輪式攪拌器分為：平葉式、彎葉式、箭葉式三種渦輪式攪拌器分為：平葉式、彎葉式、箭葉式三種n渦輪攪拌器要安一個(gè)圓盤q為了避免氣泡在阻力較小的攪拌器中心部分沿軸上升38n相同半徑、轉(zhuǎn)速時(shí)，功率消耗：q平葉彎葉箭葉n相同攪拌功率下，三者的粉碎氣泡的能力：q平葉彎葉箭葉n相同攪拌功率下，三者翻動(dòng)流體的能力：q平葉彎葉箭葉微觀湍動(dòng)宏觀翻動(dòng)39軸向式攪拌器軸向式攪拌器b槳葉式槳葉式b旋槳式旋槳式

13、bLightninLightnin式式40n工廠多采用在同一攪拌軸上安裝不同葉形的攪工廠多采用在同一攪拌軸上安裝不同葉形的攪拌器拌器q上層：以混合為主的軸流型或箭葉攪拌器，q下層：以粉碎氣泡為主的平葉渦輪攪拌器。q以三層攪拌器為例，最下層仍采用徑向型的渦輪攪拌器，其余兩層改用軸向流型攪拌器時(shí)，與三層均采用徑向流攪拌器相比，功率消耗可降低1530。q國(guó)內(nèi)醫(yī)藥行業(yè)在50m3發(fā)酵罐內(nèi)，上兩檔改裝軸流向型攪拌器，作土霉素發(fā)酵試驗(yàn)表明，不但消耗功率下降，發(fā)酵指數(shù)也提高了近15。413. 擋板擋板n擋板的作用：改變液流的方向，將切向流改為軸向流,防止產(chǎn)生漩渦n數(shù)目通常為46塊，其寬度為0.10.12 Dn

14、全擋板條件：是指在攪拌罐中再增加擋板或其它附件時(shí),攪拌功率不再增加。（消除液面漩渦的最低條件）。5 . 0)12. 01 . 0()(ZDDZDW式中式中 D罐的直徑（罐的直徑（mm） Z擋板數(shù)擋板數(shù) W擋板寬度（擋板寬度（mm）用來校驗(yàn)檔板數(shù)是否夠用來校驗(yàn)檔板數(shù)是否夠42n一般具有冷卻列管或排管的發(fā)酵罐內(nèi)不另設(shè)擋板。但冷卻管為盤管時(shí)，則應(yīng)設(shè)擋板。n擋板的長(zhǎng)度自液面起到罐底為止。n擋板與罐壁之間的距離為（1/51/8）D，避免形成死角，防止物料與菌體堆積。434.軸封n 軸封的作用：使罐頂或罐底與軸與軸之間的縫隙加以密封，防止泄露和污染雜菌。n形式：填料函軸封、機(jī)械軸封兩種。 n填料函軸封填料

15、函軸封是由填料箱體，填料底襯套，填料壓蓋和壓緊螺栓等零件構(gòu)成，使旋轉(zhuǎn)軸達(dá)到密封的效果。發(fā)酵罐內(nèi)是正壓還是負(fù)壓？44n填料函式軸封的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。填料函式軸封的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。n用于發(fā)酵罐，它的缺點(diǎn)是：用于發(fā)酵罐，它的缺點(diǎn)是：q死角多，很難徹底滅菌，容易滲漏及染菌；死角多，很難徹底滅菌，容易滲漏及染菌；q軸的磨損情況較嚴(yán)重；軸的磨損情況較嚴(yán)重；q填料壓緊后摩擦功率消耗大；填料壓緊后摩擦功率消耗大；q壽命短，經(jīng)常維修，耗工時(shí)多。壽命短，經(jīng)常維修，耗工時(shí)多。n故在發(fā)酵罐上，多數(shù)不用故在發(fā)酵罐上，多數(shù)不用n但在后續(xù)章節(jié)，其它設(shè)備中，它會(huì)出現(xiàn)但在后續(xù)章節(jié)，其它設(shè)備中，它會(huì)出現(xiàn)45機(jī)械軸封機(jī)械軸封n又稱

16、端面軸封，由彈性元件、動(dòng)環(huán)和靜環(huán)組成。n動(dòng)環(huán)固定在軸上，隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。靜環(huán)裝在殼體上。動(dòng)環(huán)依靠彈簧的壓力與靜環(huán)緊密接觸，阻止流體泄漏。n由兩個(gè)環(huán)的端面互相密切貼合而達(dá)密封目的。46機(jī)械軸封機(jī)械軸封的的密封原理密封原理：見：見flashmechanical_seal.swf依靠依靠三個(gè)密封點(diǎn)三個(gè)密封點(diǎn)達(dá)到完全達(dá)到完全密封：密封：1動(dòng)環(huán)與靜環(huán)：動(dòng)環(huán)與靜環(huán)：在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)之間的的接觸面之間的的接觸面 （端面）（端面） q兩端兩端面必須高度光潔平直，面必須高度光潔平直，這是相對(duì)旋轉(zhuǎn)密封。這是相對(duì)旋轉(zhuǎn)密封。q端面間有層極薄的液體，起端面間有層極薄的液體，起密封作用密封作用4

17、7機(jī)械軸封的密封原理機(jī)械軸封的密封原理2靜環(huán)與壓蓋之間的密封：靜環(huán)與壓蓋之間的密封：n用有彈性的輔助密封圈來防止液體用有彈性的輔助密封圈來防止液體從靜環(huán)與壓蓋之間泄漏。從靜環(huán)與壓蓋之間泄漏。n這是一靜密封。這是一靜密封。3動(dòng)環(huán)與軸之間的密封：動(dòng)環(huán)與軸之間的密封：n也是用輔助密封圈來防止液體從動(dòng)也是用輔助密封圈來防止液體從動(dòng)環(huán)與軸之間泄漏。環(huán)與軸之間泄漏。n這這也也是一個(gè)相對(duì)靜止的密封。是一個(gè)相對(duì)靜止的密封。48n動(dòng)環(huán)的硬度應(yīng)比靜環(huán)大。n動(dòng)環(huán)的材料可用鑄鐵、硬質(zhì)合金、高合金鋼等n靜環(huán)最常用浸漬石墨或填充聚四氟乙烯。49請(qǐng)看請(qǐng)看FLASH動(dòng)畫動(dòng)畫 1234.swfn這是一個(gè)虛擬發(fā)酵罐內(nèi)機(jī)械軸封組裝

18、試驗(yàn)的這是一個(gè)虛擬發(fā)酵罐內(nèi)機(jī)械軸封組裝試驗(yàn)的Flash動(dòng)畫。你能把動(dòng)畫。你能把它組裝起來嗎？它組裝起來嗎？50機(jī)械軸封與填料函軸封相比機(jī)械軸封與填料函軸封相比:n 軸不受磨損。 為什么？n摩擦功率耗損少，約為填料函密封的1050n密封可靠，長(zhǎng)期使用很少泄漏。n無死角，可以防止雜菌污染。n對(duì)軸的精度和光潔度沒有填料函要求嚴(yán)格。n其缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要一定的加工精度和其缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要一定的加工精度和安裝技術(shù)。安裝技術(shù)。515.聯(lián)軸器及軸承聯(lián)軸器及軸承n 大型發(fā)酵罐攪拌軸較長(zhǎng)，常分為二至三段加工，再用聯(lián)軸器組成牢固的剛性聯(lián)接。n小型的發(fā)酵罐可采用法蘭將攪拌軸連接，軸的連接應(yīng)垂直，中心線對(duì)正

19、。525354n作用：對(duì)軸固定，防止擺動(dòng)，同時(shí)又不影響轉(zhuǎn)動(dòng)q罐內(nèi)軸承接觸處的軸頸極易磨損，尤可以在與軸承接觸處的軸上增加一 個(gè)軸套。 55其它安裝形式的攪拌器n也有通風(fēng)攪拌發(fā)酵罐的攪拌為下伸式n不以供氧為目的時(shí)，也有側(cè)向攪拌566.變速裝置變速裝置需要變速的原因： 電機(jī)的轉(zhuǎn)速大于攪拌器所需轉(zhuǎn)速。n電機(jī)分四級(jí)，轉(zhuǎn)速分別約為： 800、1000、1400、1600 rpm；n而攪拌轉(zhuǎn)速則一般為90-110 rpm。n發(fā)酵罐常用的變速裝置有三角皮帶傳動(dòng)。57n一般攪拌器一般攪拌器如三角皮帶輪攪拌器，轉(zhuǎn)速固定轉(zhuǎn)速固定；n但是，發(fā)酵時(shí)，是否需要攪拌轉(zhuǎn)速有變化呢？n在發(fā)酵中期，微生物旺盛生長(zhǎng)，對(duì)氧的需要量

20、較高，而在初期和后期微生物的需氧量較低n在大型發(fā)酵罐如果培養(yǎng)基采用實(shí)罐滅菌時(shí),為了使滅菌時(shí)培養(yǎng)基的傳熱較為理想,因而需要開動(dòng)攪拌,但但此時(shí)往往不通入空氣，因而使攪拌功率上升，此時(shí)往往不通入空氣，因而使攪拌功率上升，如果操作不當(dāng),就有可能損壞電機(jī)。58n目前發(fā)酵罐設(shè)計(jì)時(shí),推薦使用多極電機(jī),可以在實(shí)消時(shí)低速攪拌,在正常發(fā)酵時(shí)攪拌全速運(yùn)行,目前這種雙速馬達(dá)已使用于發(fā)酵過程中滿足不同需氧量的攪拌操作。597.空氣分布器空氣分布器n空氣分布裝置的作用是吹入無菌空氣，并使空氣均勻分布。n分布裝置的形式有單管及環(huán)形管等。n常用的分布裝置是單管式，單管式管口對(duì)正罐底中央，裝于最低一擋攪拌器下面，噴口朝下噴口朝

21、下，管口與罐低的距離約40mmn通常通風(fēng)管的空氣流速取20米/秒。為了防止吹管吹入的空氣直接噴擊罐底，加速罐底腐蝕，在空氣分布器下部罐底上加焊一塊不銹鋼補(bǔ)強(qiáng)?？裳娱L(zhǎng)罐底壽命，叫補(bǔ)強(qiáng)板。60環(huán)形管的分布裝置環(huán)形管的分布裝置n噴孔直徑向下，噴孔的總截面積約等于通風(fēng)管的截面積。n空氣分散效果不及單管式分布裝置。同時(shí)由于噴孔容易被堵塞，已很少采用。通風(fēng)量在0.020.5ml/sec時(shí)，氣泡的直徑與空氣噴口直徑的1/3次方成正比。也就是說，噴口直徑越小，氣泡直徑也越小。但是生產(chǎn)實(shí)際的通風(fēng)量均超過上述范圍，因此氣泡直徑僅與通風(fēng)量有關(guān)，而與噴口直徑無關(guān)。618.消泡裝置消泡裝置n泡沫形成的原因泡沫形成的原因

22、q發(fā)酵液中含有蛋白質(zhì)等發(fā)泡物質(zhì)。發(fā)酵液中含有蛋白質(zhì)等發(fā)泡物質(zhì)。q由外界引進(jìn)的氣流被機(jī)械地分散形成（通風(fēng)、攪拌）由外界引進(jìn)的氣流被機(jī)械地分散形成（通風(fēng)、攪拌）n危害危害v降低發(fā)酵設(shè)備的利用率降低發(fā)酵設(shè)備的利用率v增加了菌群的非均一性增加了菌群的非均一性v增加了染菌的機(jī)會(huì)增加了染菌的機(jī)會(huì)v導(dǎo)致產(chǎn)物的損失導(dǎo)致產(chǎn)物的損失v消泡劑會(huì)給后提取工序帶來困難消泡劑會(huì)給后提取工序帶來困難62物理消泡法：物理消泡法：靠機(jī)械力引起強(qiáng)烈振動(dòng)或者壓力變化，促使泡沫破裂。消泡器安裝在發(fā)酵罐內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的上部或安裝在發(fā)酵罐排氣系統(tǒng)上的，可將泡沫打破、分離成液態(tài)和氣態(tài)兩相的裝置?；瘜W(xué)消泡法：化學(xué)消泡法：加入消泡劑，使泡沫失穩(wěn)，發(fā)

23、酵時(shí)多用豆油。6364安裝在罐內(nèi)的安裝在罐內(nèi)的消泡裝置消泡裝置n安裝在發(fā)酵罐內(nèi)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸的上部，齒面略高于液面，直徑為0.8-0.9D。n若其由攪拌軸帶動(dòng)，則轉(zhuǎn)速不高，效果不佳。n下圖為耙式消泡器。65安裝在罐外的安裝在罐外的消泡裝置消泡裝置接于罐的排氣口接于罐的排氣口旋風(fēng)式消泡器n其工作原理與旋風(fēng)分離器相同。n右圖為改進(jìn)的旋風(fēng)式消泡器，它可以和消泡劑盒配合使用，并根據(jù)發(fā)酵罐內(nèi)的泡沫情況自動(dòng)添加消泡劑，66例：例：67離心式消泡器是一種離心式氣液分離裝置。離心式消泡器裝于排氣口上，夾帶液沫的氣流以切線方向進(jìn)入分離器中，由于離心力的作用，液滴被甩向器壁，經(jīng)回流管返回發(fā)酵罐，氣體則自中間管排出。68

24、刮板式消泡器刮板式消泡器n工作原理：刮板旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速為工作原理：刮板旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速為10001400轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分，使泡沫產(chǎn)生離分，使泡沫產(chǎn)生離心力被甩向殼體四周。消泡后的液體及部分泡沫集中于殼體的心力被甩向殼體四周。消泡后的液體及部分泡沫集中于殼體的下端，經(jīng)回流管返回發(fā)酵罐，而被分離后的氣體則通過氣體出下端，經(jīng)回流管返回發(fā)酵罐，而被分離后的氣體則通過氣體出口排出?？谂懦?。69碟片式消泡器碟片式消泡器n碟片式消泡器裝在發(fā)酵罐的頂部，轉(zhuǎn)軸通過兩個(gè)軸封與發(fā)酵罐及排氣管連接。n當(dāng)泡沫溢上與碟片式消泡器接觸時(shí)，泡沫受高速旋轉(zhuǎn)離心碟的離心力作用，將泡沫破碎分離成液態(tài)及氣態(tài)兩相，氣相通過通氣孔沿空心軸向上排出，液體則

25、補(bǔ)甩回發(fā)酵罐中。70罐外消泡器總結(jié)罐外消泡器總結(jié)可分為：n無動(dòng)力，泡沫切線進(jìn)入： 旋風(fēng)式消泡器 離心式消泡器n外加動(dòng)力（電機(jī)）： 刮板式消泡器 碟片式消泡器71發(fā)酵罐的冷卻,主要是考慮：n微生物發(fā)酵過程的發(fā)酵熱n機(jī)械攪拌消耗的功率移送給培養(yǎng)基的熱量n此外還要考慮,發(fā)酵罐空消、實(shí)消后的冷卻時(shí)間。9.傳熱系統(tǒng)（發(fā)酵罐需加熱還是冷卻？）72n換熱夾套換熱夾套：在小型罐中往往應(yīng)用夾套換熱裝置，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，易清洗。q換熱系數(shù)較低，故只用于5m3以下的小罐。夾套的換熱系數(shù)在400600kJ(m2h)之間。73n立式蛇管：在罐內(nèi)設(shè)4組或8組蛇管。其優(yōu)點(diǎn)為：管內(nèi)水的流速大，傳熱系數(shù)高，在1200

26、4000kJ(m2h)之間。n可兼起檔板的作用。n缺點(diǎn)：罐內(nèi)立式蛇管體積約占發(fā)酵罐的1.5 %容積，蛇管一旦發(fā)生泄漏，將造成整個(gè)罐批的發(fā)酵液染菌，且罐內(nèi)蛇管也給罐體清洗帶來了不便。74n近來新型發(fā)酵罐的冷卻面移至罐外,采用半圓形外蛇管n優(yōu)點(diǎn)q罐體容易清洗q增強(qiáng)罐體強(qiáng)度,因而可大大降低罐體壁厚,使整個(gè)發(fā)酵罐造價(jià)降低q提高了發(fā)酵罐的容積,增大放罐體積7510 測(cè)量?jī)x表測(cè)量?jī)x表n發(fā)酵罐檢測(cè)參數(shù)有:攪拌速度、罐內(nèi)壓力、溫度、空氣流量、泡沫度,此外還有pH 值、溶氧值、氧化還原電位等n這些檢測(cè)元件必須能滿足蒸汽滅菌和不能對(duì)發(fā)酵液產(chǎn)生污染n儀表的測(cè)量點(diǎn)的位置應(yīng)根據(jù)罐內(nèi)發(fā)酵液的流型進(jìn)行合理的布點(diǎn)76pH電極

27、溶氧電極7711.發(fā)酵罐的管路、接口n罐體上的通道口一般有：進(jìn)料口放料口放料口接種口取樣口取樣口消泡劑口補(bǔ)料口進(jìn)氣口進(jìn)氣口排氣口發(fā)酵罐的工作周期n空消實(shí)消降溫、通氣接種、補(bǔ)料、取樣放料清洗進(jìn)料管路有時(shí)配在罐體上封頭,有時(shí)位于罐體下部與放料管路共用一個(gè)管口有時(shí)取樣、放料、接種使用一個(gè)口有沒有蒸汽進(jìn)口？78n實(shí)罐滅菌： “三路進(jìn)汽”、 “非進(jìn)即出”q“三路進(jìn)汽”就是在對(duì)培養(yǎng)基滅菌時(shí)，讓蒸汽從空氣進(jìn)口、排料口、取樣口進(jìn)入罐內(nèi)，由于這三個(gè)管都是插入到發(fā)酵醪中，若不進(jìn)蒸汽就會(huì)形成滅菌死角。q所有進(jìn)入發(fā)酵罐的管道在滅菌過程中如果不進(jìn)入蒸汽就一定要進(jìn)行排氣，使所有管道都被蒸汽（或二次蒸汽）通過。79蒸汽管路的分支：蒸汽管路的分支：A ：滅罐：三路進(jìn)氣：滅罐：三路進(jìn)氣 通氣管、取樣管、放料通氣管、取樣管、放料管管B：滅分空氣過濾器：滅分空氣過濾器C：滅旋風(fēng)分離消泡器：滅旋風(fēng)分離消泡器D：滅與罐相連的管道：滅與罐相連的管道E：滅菌過程的預(yù)熱：通：滅菌過程的預(yù)熱：通入夾套入夾套80無菌空氣管道分支：無菌空氣管道分支：A