發(fā)酵設備 緒論

1、 本課程是大學本科生物化工與發(fā)酵專業(yè)的專業(yè)課，本課程是大學本科生物化工與發(fā)酵專業(yè)的專業(yè)課，通過課堂教學和課外練習，使學生掌握通過課堂教學和課外練習，使學生掌握微生物發(fā)酵微生物發(fā)酵工廠的設備流程、設備結(jié)構(gòu)及工作原理，主要設備工廠的設備流程、設備結(jié)構(gòu)及工作原理，主要設備的設計計算及選型的設計計算及選型，初步了解設備的安裝與維護。，初步了解設備的安裝與維護。在此基礎上，了解國內(nèi)外在此基礎上，了解國內(nèi)外發(fā)酵工程與設備的新技術(shù)、發(fā)酵工程與設備的新技術(shù)、新設備及發(fā)展動向新設備及發(fā)展動向。通過本課程的學習，使學生初。通過本課程的學習，使學生初步具有獨立分析和解決發(fā)酵生產(chǎn)及試驗研究上的工步具有獨立分析和解決發(fā)

2、酵生產(chǎn)及試驗研究上的工程設備問題的能力。程設備問題的能力。 . . 發(fā)酵設備發(fā)酵設備課程簡介課程簡介 發(fā)酵設備發(fā)酵設備課程簡介課程簡介 課程性質(zhì)、目的與任務課程性質(zhì)、目的與任務性質(zhì)：生化設備主要介紹，生物工程生產(chǎn)過程性質(zhì)：生化設備主要介紹，生物工程生產(chǎn)過程中常用設備的結(jié)構(gòu)、特點、原理、設計、計算、中常用設備的結(jié)構(gòu)、特點、原理、設計、計算、選型及保養(yǎng)。選型及保養(yǎng)。目的：對生產(chǎn)生物產(chǎn)品的設備有初步了解，適目的：對生產(chǎn)生物產(chǎn)品的設備有初步了解，適應工業(yè)化生產(chǎn)的要求。應工業(yè)化生產(chǎn)的要求。任務：掌握常見生化設備的結(jié)構(gòu)原理，能進行任務：掌握常見生化設備的結(jié)構(gòu)原理，能進行設計和選型。設計和選型。發(fā)酵設備發(fā)酵

3、設備課程簡介課程簡介 本課程是生物工程專業(yè)主干課程之一，它系統(tǒng)地論述了微生物本課程是生物工程專業(yè)主干課程之一，它系統(tǒng)地論述了微生物發(fā)酵工業(yè)中培養(yǎng)基滅菌發(fā)酵工業(yè)中培養(yǎng)基滅菌. .空氣凈化系統(tǒng)設備空氣凈化系統(tǒng)設備. .發(fā)酵設備的結(jié)構(gòu)發(fā)酵設備的結(jié)構(gòu). .通氣通氣. .攪拌功率計算和設備放大的方法，發(fā)酵產(chǎn)品的分離和提純設備，包攪拌功率計算和設備放大的方法，發(fā)酵產(chǎn)品的分離和提純設備，包括：固液括：固液. .液液- -液分離，蒸發(fā)結(jié)晶，干燥等單元操作。液分離，蒸發(fā)結(jié)晶，干燥等單元操作。 著重針對各單元操作的基本原理，結(jié)合生物技術(shù)產(chǎn)品的工藝要著重針對各單元操作的基本原理，結(jié)合生物技術(shù)產(chǎn)品的工藝要求，對設備的

4、選型及設計方法進行全面分析和計算。求，對設備的選型及設計方法進行全面分析和計算。 在授課中列舉大量工廠實用的例子和有關(guān)工廠設計的參數(shù)，培在授課中列舉大量工廠實用的例子和有關(guān)工廠設計的參數(shù)，培養(yǎng)學生綜合思考問題的能力，為畢業(yè)設計環(huán)節(jié)奠定基礎。養(yǎng)學生綜合思考問題的能力，為畢業(yè)設計環(huán)節(jié)奠定基礎。 教教 材：材：生化工程設備生化工程設備、高孔榮主編，、高孔榮主編，輕工業(yè)出版社，輕工業(yè)出版社，19951995年年參考書目：參考書目：微生物工程微生物工程，微生物編寫組，微生物編寫組，上海出版社，上海出版社，19751975年年 生化工程設備生化工程設備, , 梁世忠主編，輕工業(yè)出版社，梁世忠主編，輕工業(yè)出

5、版社，20052005年年成績評定：平時成績成績評定：平時成績20% 20% 考試成績考試成績80%80%考核方式：考試考核方式：考試 筆試筆試發(fā)酵設備發(fā)酵設備課程簡介課程簡介 第一章第一章 物料的處理與輸送設備物料的處理與輸送設備 第一節(jié)第一節(jié) 篩選與粉碎機篩選與粉碎機 第二節(jié)第二節(jié) 氣流輸送氣流輸送 第三節(jié)第三節(jié) 輸送機械輸送機械 第二章第二章 原料蒸煮、糖化和培養(yǎng)基滅菌原料蒸煮、糖化和培養(yǎng)基滅菌 第一節(jié)第一節(jié) 酒精廠原料的蒸煮糖化酒精廠原料的蒸煮糖化 第二節(jié)第二節(jié) 啤酒廠糊化鍋、糖化鍋啤酒廠糊化鍋、糖化鍋 第三節(jié)第三節(jié) 味精廠水解設備味精廠水解設備 第四節(jié)第四節(jié) 培養(yǎng)基的滅菌培養(yǎng)基的滅菌

6、 第五節(jié)第五節(jié) 加熱和冷卻設備加熱和冷卻設備 第三章空氣除菌設備第三章空氣除菌設備 第一節(jié)空氣除菌第一節(jié)空氣除菌 第二節(jié)空氣過濾除菌流程第二節(jié)空氣過濾除菌流程 第三節(jié)第三節(jié) 過濾除菌設備原理結(jié)構(gòu)和計算以及反應設備介過濾除菌設備原理結(jié)構(gòu)和計算以及反應設備介紹紹發(fā)酵設備發(fā)酵設備課程簡介課程簡介 第四章第四章 嫌氣性發(fā)酵設備和連續(xù)性發(fā)酵嫌氣性發(fā)酵設備和連續(xù)性發(fā)酵 第一節(jié)第一節(jié) 酒精發(fā)酵設備酒精發(fā)酵設備 第二節(jié)第二節(jié) 新型啤酒發(fā)酵設備新型啤酒發(fā)酵設備 第三節(jié)第三節(jié) 連續(xù)發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵 第四節(jié)第四節(jié) 連續(xù)發(fā)酵流程與設備連續(xù)發(fā)酵流程與設備 第五章第五章 通風發(fā)酵設備通風發(fā)酵設備 第一節(jié)第一節(jié) 通風發(fā)酵罐通風

7、發(fā)酵罐 第二節(jié)第二節(jié) 攪拌器軸功率計算攪拌器軸功率計算 第三節(jié)第三節(jié) 通氣發(fā)酵罐中溶氧速率與通氣通氣發(fā)酵罐中溶氧速率與通氣 、攪拌的關(guān)系、攪拌的關(guān)系 第四節(jié)第四節(jié) 發(fā)酵罐的比擬放大發(fā)酵罐的比擬放大 第五節(jié)第五節(jié) 參數(shù)的檢測及自動化簡介參數(shù)的檢測及自動化簡介 第六章第六章 過濾與分離設備過濾與分離設備 第一節(jié)第一節(jié) 過濾介質(zhì)過濾介質(zhì) 第二節(jié)第二節(jié) 濾餅比阻力濾餅比阻力 第三節(jié)第三節(jié) 過濾設備過濾設備 第四節(jié)第四節(jié) 離心分離設備離心分離設備 第五節(jié)第五節(jié) 超過濾簡介超過濾簡介發(fā)酵設備發(fā)酵設備課程簡介課程簡介 第七章第七章 蒸發(fā)與結(jié)晶蒸發(fā)與結(jié)晶 第一節(jié)第一節(jié) 蒸發(fā)設備蒸發(fā)設備 第二節(jié)第二節(jié) 結(jié)晶設備

8、結(jié)晶設備 第八章第八章 干燥設備干燥設備 第一節(jié)第一節(jié) 氣流干燥氣流干燥 第二節(jié)第二節(jié) 沸騰干燥沸騰干燥 第三節(jié)第三節(jié) 噴霧干燥噴霧干燥 第四節(jié)第四節(jié) 冰凍干燥冰凍干燥如何學習如何學習發(fā)酵設備發(fā)酵設備 發(fā)酵工業(yè)正為人類的健康和生產(chǎn)實踐服務，生產(chǎn)了大量發(fā)酵工業(yè)正為人類的健康和生產(chǎn)實踐服務，生產(chǎn)了大量的抗生素、酶制劑、氨基酸、維生素、蛋白質(zhì)以及其他的抗生素、酶制劑、氨基酸、維生素、蛋白質(zhì)以及其他有用產(chǎn)品。有用產(chǎn)品。 運用生物化學、微生物學等已學過的知識，了解和掌握運用生物化學、微生物學等已學過的知識，了解和掌握發(fā)酵條件下的發(fā)酵條件下的微生物新成代謝的規(guī)律和整個反應過程所微生物新成代謝的規(guī)律和整個反

9、應過程所涉及的各個條件涉及的各個條件及作用，對微生物各種反應做定量的動及作用，對微生物各種反應做定量的動力學方面初步研究以力學方面初步研究以控制微生物生命活動的途徑控制微生物生命活動的途徑， 在此基礎上，學習和掌握微生物代謝過程中的在此基礎上，學習和掌握微生物代謝過程中的物質(zhì)傳遞物質(zhì)傳遞機理機理；同時，認識和了解整個生物反應過程中的設備結(jié)；同時，認識和了解整個生物反應過程中的設備結(jié)構(gòu)和計算、形式各異的構(gòu)和計算、形式各異的反應器的結(jié)構(gòu)和特點反應器的結(jié)構(gòu)和特點， 即在這門課程中，對微生物發(fā)酵工業(yè)中培養(yǎng)基滅菌、空即在這門課程中，對微生物發(fā)酵工業(yè)中培養(yǎng)基滅菌、空氣除菌、反應動力學數(shù)學模型的建立、發(fā)酵設

10、備的結(jié)構(gòu)、氣除菌、反應動力學數(shù)學模型的建立、發(fā)酵設備的結(jié)構(gòu)、通氣攪拌功率計算和設備放大、設備選型及設計方法進通氣攪拌功率計算和設備放大、設備選型及設計方法進行較為全面的分析和了解。行較為全面的分析和了解。發(fā)酵的定義發(fā)酵的定義1 1、傳統(tǒng)發(fā)酵、傳統(tǒng)發(fā)酵2 2、生化和生理學意義的發(fā)酵、生化和生理學意義的發(fā)酵3 3、工業(yè)上的發(fā)酵、工業(yè)上的發(fā)酵發(fā)酵設備發(fā)酵設備課程簡介課程簡介 1、傳統(tǒng)發(fā)酵 最初發(fā)酵是用來描述酵母菌作用于果汁最初發(fā)酵是用來描述酵母菌作用于果汁或麥芽汁產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象，或者是指酒或麥芽汁產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象，或者是指酒的生產(chǎn)過程。的生產(chǎn)過程。2、生化和生理學意義的發(fā)酵 指微生物在無氧條件下，分解

11、各種有機物質(zhì)產(chǎn)指微生物在無氧條件下，分解各種有機物質(zhì)產(chǎn)生能量的一種方式，或者更嚴格地說，發(fā)酵是生能量的一種方式，或者更嚴格地說，發(fā)酵是以有機物作為電子受體的氧化還原產(chǎn)能反應。以有機物作為電子受體的氧化還原產(chǎn)能反應。 如葡萄糖在無氧條件下被微生物利用產(chǎn)生酒精如葡萄糖在無氧條件下被微生物利用產(chǎn)生酒精并放出并放出COCO2 2。3、工業(yè)上的發(fā)酵 泛指利用微生物制造或生產(chǎn)某些產(chǎn)品的過程泛指利用微生物制造或生產(chǎn)某些產(chǎn)品的過程 包括：包括：1. 1. 厭氧培養(yǎng)的生產(chǎn)過程，如酒精，乳酸等。厭氧培養(yǎng)的生產(chǎn)過程，如酒精，乳酸等。2. 2. 通氣（有氧）培養(yǎng)的生產(chǎn)過程，如抗生素、氨基通氣（有氧）培養(yǎng)的生產(chǎn)過程，如

12、抗生素、氨基酸、酶制劑等。酸、酶制劑等。 產(chǎn)品有細胞代謝產(chǎn)物，也包括菌體細胞、酶等。產(chǎn)品有細胞代謝產(chǎn)物，也包括菌體細胞、酶等。 發(fā)酵設備發(fā)酵設備 什么是發(fā)酵設備？包括那些設備？在發(fā)酵過程中什么是發(fā)酵設備？包括那些設備？在發(fā)酵過程中具有什么用途和意義？具有什么用途和意義？發(fā)酵設備發(fā)酵設備課程簡介課程簡介 種子罐：設備以確保發(fā)酵罐培養(yǎng)所必需的菌種子罐：設備以確保發(fā)酵罐培養(yǎng)所必需的菌體量（種子制備）為目的。體量（種子制備）為目的。主發(fā)酵設備發(fā)酵罐：承擔產(chǎn)物的生產(chǎn)任務。主發(fā)酵設備發(fā)酵罐：承擔產(chǎn)物的生產(chǎn)任務。輔助設備（無菌空氣和培養(yǎng)基制備）輔助設備（無菌空氣和培養(yǎng)基制備）發(fā)酵液預處理設備發(fā)酵液預處理設備

13、產(chǎn)品提取與精致設備產(chǎn)品提取與精致設備廢物回收處理設備廢物回收處理設備核心部分是什么？核心部分是什么？發(fā)酵罐發(fā)酵罐 是發(fā)酵工程中最重要的設備之一是發(fā)酵工程中最重要的設備之一發(fā)酵罐的定義：發(fā)酵罐的定義：是為一個特定生物化學過程的操作是為一個特定生物化學過程的操作提供良好而滿意的環(huán)境的容器提供良好而滿意的環(huán)境的容器。對于某些工藝來說，。對于某些工藝來說，發(fā)酵罐是個密閉容器，同時附帶精密控制系統(tǒng)；而發(fā)酵罐是個密閉容器，同時附帶精密控制系統(tǒng)；而對于另一些簡單的工藝來說，發(fā)酵罐只是個開口容對于另一些簡單的工藝來說，發(fā)酵罐只是個開口容器，有時甚至簡單到只要有一個開口的坑。器，有時甚至簡單到只要有一個開口的坑

14、。 微生物還原浸出微生物還原浸出氧化錳礦中錳槽浸中試裝置氧化錳礦中錳槽浸中試裝置廠廠 房房 與與 設設 備備發(fā)酵設備發(fā)酵設備課程簡介課程簡介 一、 選址 1、空氣好：人流、物流少，灰塵小干擾少， 避免交通干線 、無污染源：無垃圾箱、廁所、污水；應有草坪覆蓋，清除花粉 、易排水：地勢較高 、交通便利：運輸成本低，方便員工 非常重視經(jīng)濟效益，做到經(jīng)濟合理，節(jié)約用地；要深入調(diào)查原料、交通情況、水源水質(zhì)、工程地質(zhì)、氣候條件、周圍環(huán)境、材料、燃料、電力、供汽和勞動力供應等建廠條件;貫徹國家工業(yè)布局的方針發(fā)酵設備發(fā)酵設備課程簡介課程簡介 二、廠區(qū)、發(fā)酵工廠廠區(qū)包括下列幾個項目：生產(chǎn)車間：生產(chǎn)成品和半成品的

15、廠內(nèi)所有工藝生產(chǎn)主工序部門，稱為生產(chǎn)車間。包括從種子制備和發(fā)酵配料開始到成品分裝，包裝出廠全過程的生產(chǎn)車間。它是工廠的主體。輔助車間：協(xié)助生產(chǎn)車間正常生產(chǎn)的各部門，稱為輔助車間。包括原料倉庫、成品倉庫、機修部分排放物的處理等部門。動力車間：保證生產(chǎn)車間及全廠各部門正常工作的部門，稱為動力車間。一般指鍋爐房、變電站、配電室、空壓站、水泵房、冷凍站，并含有地上、地下各類有關(guān)構(gòu)成物。行管部門。運輸設施和各類地上、地下工程管網(wǎng)。如上下水道，電纜或架空電氣線路、物料管道、空氣管道。綠化設施和美化環(huán)境布置。二、廠區(qū) 2、布局合理： 生產(chǎn)區(qū)、行政區(qū)、生活區(qū) 上風口：制劑車間、研究開發(fā)部、 質(zhì)量檢查部 下風口

16、：化學合成，發(fā)酵室，鍋爐房，運輸通道、無污染源：多草坪，無垃圾雜物、人流、物流分開，避免交叉污染三、室內(nèi) 、設參觀走廊 、層數(shù): 1-3層 3、層高： A 車間.8-3.5M; 技術(shù)夾層1.22.2m B 庫房 4.56.0M 4、墻壁天花板(內(nèi)表面)：材料為彩鋼板，平整光滑、弧形、無死角 、布局：根據(jù)工藝流程，空間適中 安放設備合理，分別放置物料、半成品 、更衣處：風淋、淋浴 7、緩沖區(qū)：大于6平方米 8、地面：水磨石；環(huán)氧樹脂自流坪。 （不用水泥地和大理石） 9、門：無門檻，便于通行 10、管道：暗裝、易清洗 11、防止鳥、蟲、鼠（地漏、下水道處） 四、凈化級別塵埃粒子/M3活微生物數(shù)/M

17、3換氣次數(shù) 0.5um5um十萬級3500萬2萬 500 15次/h萬 級 35萬 2000 100 20次/h百 級 35000 5垂直層流0.3m/s水平層流0.4m/s十萬級車間用途 1、片劑、膠囊劑、丸劑等制劑生產(chǎn)； 2、一般原料的精制、烘干、分裝。萬級車間用途 1、可滅菌過濾，但最后容器不能滅菌。 （分裝壓蓋） 2、能在最后容器中滅菌，但體積50ml 的配液（如大輸液）。 3、注射用藥的配液、濾過（可再滅菌） 4、滴眼藥。 5、不能熱壓滅菌的口服液（如蜂蜜） 6、終容器不可滅菌的油、霜膏、乳化液 等制備。百級車間用途 1. 配液后灌裝時不便滅菌藥物的分 裝和壓蓋 2. 配液后灌裝時可

18、以滅菌藥物，但 體積 50ml 3. 注射液的分裝壓蓋潔凈區(qū)標識 潔凈區(qū)及其中物品、設備均有專用標識，的顏色（工作服）。五、車間條件 1、 照明： （1）照度300勒克斯（LX） 生產(chǎn)局部可增加照度，走廊等 可降低。 （2）生產(chǎn)車間有應急照明設備防停電 2、 氣壓： （1）密封，門窗、管道等 （2）壓差，不同潔凈級別車間 5帕 （0.5mm水柱,0.0368mgHg）， 與外界10帕 （3）設壓差表 3、溫濕度：與生產(chǎn)工藝適應 溫度：18-26，空調(diào)、過濾器 相對濕度：45%-65%。 4、紫外燈：30W/9-16M2， 離地面1.8-2m 5、 清洗區(qū)： 更衣、更鞋處及淋浴設備 洗手，烘干器，淋浴區(qū) 注意下水道位置，降低或者避免污染 工具室、維修室在潔凈區(qū)外 100級區(qū)不設下水道 6、設備料室 保證原料級別與生產(chǎn)時一致 7、緩