第4章发酵设备1.ppt

第四章 发酵设备 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？种子制备设备 主发酵设备 辅助设备（无菌空气和培养基制备）发酵液预处理设备 产品提取与精致设备 废物回收处理设备 核心部分是什么？发酵罐 是发酵工程中最重要的设备之一 优良的发酵设备应具有那些特性？一个优良的培养装置应具有：严密的结构 良好的液体混合性能 高的传质和传热速率 灵敏的检测和控制仪表 第一节 主发酵设备 一.发酵罐 1.基本概念 发酵设备中最重要、应用最广的设备，是发酵工业的心脏 广义的发酵罐是指为一个特定生物化学过程的操作提供良好而满意的环境的容器。工业发酵中一般指进行微生物深层培养的设备 在有些情况下，密闭容器，简单容器 2.发展过程 1）1900年以前，木制容器造酒 2）19001940，钢制发酵罐，开始使用空气 分布器，机械搅拌开始应用 3）19401960，青霉素，通风，无菌操作，纯培养等一系列技术开始应用，计算机 用于发酵控制，产物分离纯化商业化 4）19601979，机械搅拌通风发酵罐的容积 增大到80150m3，出现压力循环和压力 喷射型发酵罐，克服一些气体交换和热 交换问题，计算机广泛应用 5）1979今，大规模细胞培养发酵罐，胰岛 素、干扰素等基因工程产品商业化 发酵罐更加趋向大型化和自动化发展 二.发酵设备的类型 1.按微生物生长：厌氧和好氧发酵设备 2.按发酵罐设备特点：1）机械搅拌通风发酵罐 循环式：伍式、文氏管式发酵罐 非循环式：通风式、自吸式发酵罐 2）非机械搅拌通风发酵罐 循环式：气提式、液提式发酵罐 非循环式：排管式、喷射式发酵罐 3.按溶积分类 500L以下的是实验室发酵罐 50050000L是中试发酵罐 50000以上是生产规模的发酵罐 4.按微生物生长环境 悬浮生长系统 支持生长系统 5.按操作方式 分批发酵和连续发酵 三.机械搅拌发酵罐（一）概况 1.基本结构 利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液混合并溶解在发酵液中，基本要求：1）适宜的径高比，罐身较长，氧利用率较高 2）能耐受一定的压力？3）搅拌通风装置 4）足够的冷却面积 5）罐内要减少死角 6）搅拌器的轴封要严密，以减少泄露 标准发酵罐的几何尺寸 H/D=1.74 d/D=1/21/3 W/D=1/81/12 B/D=0.81.0 (s/d)2=1.52.5 (s/d)3=12 2.罐体：培养微生物的巨大容器，密闭式的，在发酵过程中要保持一定的罐压，通常灭菌的压力约为2.5105Pa 形状，圆柱形，两端椭圆形？受力均匀，减少死角，物料容易排除，高度与直径比1.74：1，有力空气利用率 3.罐体表面各种装置：中大型发酵罐装有供维修、清洗的入孔 罐顶装有窥镜和孔灯，在其内面装有压缩空气或蒸汽吹管 罐顶接管：进料管、补料管、排气管（位置？）、接种管、压力表接管 罐身接管：冷却水进出管、空气进管、温度计管和测控仪器接口 4.搅拌器 将空气打碎成小气泡，增加气-液接触面积，提高氧的传质效率 使发酵液充分混合，液体中的固形物质保持悬浮状态 使液体产生轴向流动和径向流动，对于发酵而言，希望以径向液流为主 在搅拌轴上配置多个搅拌器 轴的位置 5.档板 克服搅拌器运转时液体产生的涡流，将径向流动改变为轴向流动，促使液体激烈翻动，增加溶氧速率 从液面至灌底 与罐壁之间的距离为1/51/8W，避免形成死角，防止物料与菌体堆积 6.消泡器 锯齿式、梳状式及孔板式 装于搅拌轴上，齿面略高于液面 直径罐径的0.80.9 7.连轴器及轴承 大型发酵罐 的搅拌轴常分为23段，用连轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性连接，中型发酵罐一般在罐内装有底轴承，大型发酵罐还装有中间轴承 8.空气分布装置 吹入无菌空气并使空气均匀分布 单管及环形管式