第四章 發(fā)酵設(shè)備

1、第四章第四章 生物反應(yīng)器（發(fā)酵設(shè)備）生物反應(yīng)器（發(fā)酵設(shè)備）第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)酵罐簡(jiǎn)介發(fā)酵罐簡(jiǎn)介第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)酵罐的分類介紹發(fā)酵罐的分類介紹生物反應(yīng)器是發(fā)酵工程中最重要的設(shè)備之一生物反應(yīng)器是發(fā)酵工程中最重要的設(shè)備之一第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)酵罐簡(jiǎn)介發(fā)酵罐簡(jiǎn)介 1、基本概念、基本概念 發(fā)酵設(shè)備中最重要、應(yīng)用最廣的設(shè)備，是發(fā)發(fā)酵設(shè)備中最重要、應(yīng)用最廣的設(shè)備，是發(fā)酵工業(yè)的心臟酵工業(yè)的心臟 廣義的發(fā)酵罐是指為一個(gè)特定生物化學(xué)過(guò)程廣義的發(fā)酵罐是指為一個(gè)特定生物化學(xué)過(guò)程的操作提供良好而滿意的環(huán)境的容器。工業(yè)發(fā)酵的操作提供良好而滿意的環(huán)境的容器。工業(yè)發(fā)酵中一般指進(jìn)行微生物深層培養(yǎng)的設(shè)備中一般指進(jìn)行微生物深層培養(yǎng)的設(shè)備

2、 在有些情況下，密閉容器，簡(jiǎn)單容器在有些情況下，密閉容器，簡(jiǎn)單容器2 2、發(fā)展過(guò)程、發(fā)展過(guò)程u19001900年以前，木制容器造酒年以前，木制容器造酒u1900-19401900-1940，鋼制發(fā)酵罐，開(kāi)始使用空氣分布，鋼制發(fā)酵罐，開(kāi)始使用空氣分布 器，機(jī)械攪拌開(kāi)始應(yīng)用器，機(jī)械攪拌開(kāi)始應(yīng)用u1940-19601940-1960，青霉素，通風(fēng)，無(wú)菌操作，純培養(yǎng)，青霉素，通風(fēng)，無(wú)菌操作，純培養(yǎng) 等一系列技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用，計(jì)算機(jī)用于發(fā)酵控等一系列技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用，計(jì)算機(jī)用于發(fā)酵控 制，產(chǎn)物分離純化商業(yè)化制，產(chǎn)物分離純化商業(yè)化u1960-19791960-1979，機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的容積增大，機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)

3、酵罐的容積增大 到到80-150m380-150m3，出現(xiàn)壓力循環(huán)和壓力噴射型發(fā)酵，出現(xiàn)壓力循環(huán)和壓力噴射型發(fā)酵 罐，克服一些氣體交換和熱交換問(wèn)題，計(jì)算機(jī)罐，克服一些氣體交換和熱交換問(wèn)題，計(jì)算機(jī) 廣泛應(yīng)用廣泛應(yīng)用u1979-1979-今，大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)酵罐，胰島素、今，大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)酵罐，胰島素、 干擾素等基因工程產(chǎn)品商業(yè)化發(fā)酵罐更加趨向干擾素等基因工程產(chǎn)品商業(yè)化發(fā)酵罐更加趨向 大型化和自動(dòng)化發(fā)展大型化和自動(dòng)化發(fā)展l 嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)l 良好的液體混合性能良好的液體混合性能l 高的傳質(zhì)和傳熱速率高的傳質(zhì)和傳熱速率l 靈敏的檢測(cè)和控制儀表靈敏的檢測(cè)和控制儀表3、一個(gè)優(yōu)良的培養(yǎng)裝置應(yīng)具有：

4、、一個(gè)優(yōu)良的培養(yǎng)裝置應(yīng)具有：發(fā)酵罐的基本條件：發(fā)酵罐的基本條件： 發(fā)酵罐應(yīng)具有適宜的高徑比（一般高度與直徑發(fā)酵罐應(yīng)具有適宜的高徑比（一般高度與直徑 之比為之比為1.71.74 4倍）倍） 發(fā)酵罐能承受一定的壓力：發(fā)酵罐能承受一定的壓力： 發(fā)酵罐的攪拌通風(fēng)裝置能使氣液充分混合，保發(fā)酵罐的攪拌通風(fēng)裝置能使氣液充分混合，保 證發(fā)酵液必須的溶解氧。證發(fā)酵液必須的溶解氧。 發(fā)酵罐應(yīng)具有足夠的冷卻面積。這是因?yàn)槲⑸l(fā)酵罐應(yīng)具有足夠的冷卻面積。這是因?yàn)槲⑸?物生長(zhǎng)代謝過(guò)程放出大量的熱量必須通過(guò)冷卻物生長(zhǎng)代謝過(guò)程放出大量的熱量必須通過(guò)冷卻 來(lái)調(diào)節(jié)不同發(fā)酵階段所需的溫度。來(lái)調(diào)節(jié)不同發(fā)酵階段所需的溫度。 發(fā)酵罐應(yīng)

5、盡量減少死角，避免藏垢積污，滅菌發(fā)酵罐應(yīng)盡量減少死角，避免藏垢積污，滅菌 能徹底。能徹底。 攪拌器軸封應(yīng)嚴(yán)密，盡量減少泄漏。攪拌器軸封應(yīng)嚴(yán)密，盡量減少泄漏。根據(jù)反應(yīng)是否需要氧氣為基準(zhǔn)，微生物反應(yīng)器根據(jù)反應(yīng)是否需要氧氣為基準(zhǔn)，微生物反應(yīng)器可分為可分為: l需氧微生物反應(yīng)器（通氣發(fā)酵罐）需氧微生物反應(yīng)器（通氣發(fā)酵罐）l厭氧微生物反應(yīng)器（嫌氣發(fā)酵罐）厭氧微生物反應(yīng)器（嫌氣發(fā)酵罐）第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)酵罐的分類介紹發(fā)酵罐的分類介紹一、厭氧微生物反應(yīng)器一、厭氧微生物反應(yīng)器酵母將糖轉(zhuǎn)化為酒精高轉(zhuǎn)化率條件酵母將糖轉(zhuǎn)化為酒精高轉(zhuǎn)化率條件(1)(1)滿足酵母生長(zhǎng)和代謝的必要工藝條件滿足酵母生長(zhǎng)和代謝的必要工藝條件(

6、2)(2)一定的生化反應(yīng)時(shí)間一定的生化反應(yīng)時(shí)間(3)(3)及時(shí)移走在生化反應(yīng)過(guò)程中將釋放的生物熱及時(shí)移走在生化反應(yīng)過(guò)程中將釋放的生物熱l 滿足工藝要求，有利于發(fā)酵的排出滿足工藝要求，有利于發(fā)酵的排出l 從結(jié)構(gòu)上有利于發(fā)酵液的排出從結(jié)構(gòu)上有利于發(fā)酵液的排出l 有利于設(shè)備清洗、維修以及設(shè)備制造安裝方便有利于設(shè)備清洗、維修以及設(shè)備制造安裝方便等問(wèn)題。等問(wèn)題。 l 為圓柱形，底蓋和頂蓋均為碟形或錐形。為圓柱形，底蓋和頂蓋均為碟形或錐形。l 在酒精發(fā)酸過(guò)程中，為了回收二氧化碳?xì)怏w及在酒精發(fā)酸過(guò)程中，為了回收二氧化碳?xì)怏w及其所帶出的部分酒精，發(fā)酵罐宜采用密閉式。其所帶出的部分酒精，發(fā)酵罐宜采用密閉式。l

7、罐頂裝有人孔、視鏡及二氧化碳回收管、進(jìn)料罐頂裝有人孔、視鏡及二氧化碳回收管、進(jìn)料管、接種管、壓力表和測(cè)量?jī)x表接口管等。管、接種管、壓力表和測(cè)量?jī)x表接口管等。l 罐底裝有排料口和排污口；罐底裝有排料口和排污口；l 罐身上下部裝有取樣口和溫度計(jì)接口，對(duì)于大罐身上下部裝有取樣口和溫度計(jì)接口，對(duì)于大型發(fā)酵耀，為了便于維修和清洗，往往在近罐型發(fā)酵耀，為了便于維修和清洗，往往在近罐底也裝有人孔。底也裝有人孔。 l 對(duì)于中小型發(fā)酵罐，多采用罐頂噴水淋于罐外對(duì)于中小型發(fā)酵罐，多采用罐頂噴水淋于罐外壁表面進(jìn)行膜狀冷卻；壁表面進(jìn)行膜狀冷卻；l 對(duì)于大型發(fā)酵罐，罐內(nèi)裝有冷卻蛇管或罐內(nèi)蛇對(duì)于大型發(fā)酵罐，罐內(nèi)裝有冷卻蛇

8、管或罐內(nèi)蛇管和罐外壁噴灑聯(lián)合冷卻裝置。管和罐外壁噴灑聯(lián)合冷卻裝置。l 為避免發(fā)酵車間的潮濕和積水，要求在罐體底為避免發(fā)酵車間的潮濕和積水，要求在罐體底部沿罐體四周裝有集水槽。部沿罐體四周裝有集水槽。l 采用罐外列管式噴淋冷卻的方法，具有冷卻發(fā)采用罐外列管式噴淋冷卻的方法，具有冷卻發(fā)酵液均勻，冷卻效率高等優(yōu)點(diǎn)。酵液均勻，冷卻效率高等優(yōu)點(diǎn)。 過(guò)去均由人工操作，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而過(guò)去均由人工操作，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且且CO2氣體一旦末徹底排除，工人入罐清洗會(huì)氣體一旦末徹底排除，工人入罐清洗會(huì)發(fā)生中毒事故。發(fā)生中毒事故。 近年來(lái)，酒精發(fā)酵罐巳逐步采用水力噴近年來(lái)，酒精發(fā)酵罐巳逐步采用水力噴射洗滌裝置，

9、從而改善了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提射洗滌裝置，從而改善了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高了操作效率。大型發(fā)酵罐采用這種水力洗滌高了操作效率。大型發(fā)酵罐采用這種水力洗滌裝置尤為重要。裝置尤為重要。 所謂所謂CIP系統(tǒng)，是系統(tǒng)，是clean in place的簡(jiǎn)稱，的簡(jiǎn)稱，意即內(nèi)部清洗系統(tǒng)。意即內(nèi)部清洗系統(tǒng)。 l 由一根兩頭裝有噴嘴的灑水管組成由一根兩頭裝有噴嘴的灑水管組成l 兩頭噴水管彎有一定的弧度兩頭噴水管彎有一定的弧度l 噴水管上均勻地鉆有一定數(shù)量的小孔噴水管上均勻地鉆有一定數(shù)量的小孔l 噴水管安裝時(shí)呈水平噴水管安裝時(shí)呈水平l 噴水管借活接頭和固定供水管相連接噴水管借活接頭和固定供水管相連接l 它是借噴水管兩

10、頭噴嘴以一定噴出速它是借噴水管兩頭噴嘴以一定噴出速度而形成的反作用力，使噴水管自動(dòng)度而形成的反作用力，使噴水管自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。l 對(duì) 于對(duì) 于 1 2 0 m1 2 0 m3 3的 酒 精 發(fā) 酵 耀 ， 采 用的 酒 精 發(fā) 酵 耀 ， 采 用36363mm3mm的噴水管，管上開(kāi)有的噴水管，管上開(kāi)有44443030個(gè)小孔，兩頭噴嘴口徑為個(gè)小孔，兩頭噴嘴口徑為9mm9mm。 l 它是一根直立的噴水管，沿軸向安裝于罐的中它是一根直立的噴水管，沿軸向安裝于罐的中央，在垂直噴水管上按一定的間距均勻地鉆有央，在垂直噴水管上按一定的間距均勻地鉆有4-6mm4-6mm的小孔，孔與水平呈的小孔，孔與水平呈2

11、020度角，水平噴水度角，水平噴水管借活接頭，上端和供水總管，下端相垂直分管借活接頭，上端和供水總管，下端相垂直分配管相連接，洗滌水壓為配管相連接，洗滌水壓為0.6-0.8MPa0.6-0.8MPa。l 水流在較高壓力下，由水平噴水管出口處噴出，水流在較高壓力下，由水平噴水管出口處噴出，使其以每分鐘使其以每分鐘48485656轉(zhuǎn)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并以極大的轉(zhuǎn)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并以極大的速度噴射到罐壁各處，而垂直的噴水管也以同速度噴射到罐壁各處，而垂直的噴水管也以同樣的水流速度噴射到罐體四壁和罐底。樣的水流速度噴射到罐體四壁和罐底。l 約約5min5min時(shí)間即可完成洗滌作業(yè)。洗滌水若用廢時(shí)間即可完成洗滌作業(yè)。

12、洗滌水若用廢熱水，還可提高洗滌效果。熱水，還可提高洗滌效果。 二、通氣攪拌發(fā)酵罐二、通氣攪拌發(fā)酵罐通氣攪拌罐有下列優(yōu)點(diǎn)：通氣攪拌罐有下列優(yōu)點(diǎn)：lpHpH和溫度容易控制和溫度容易控制 l尺寸放大的方法大致已確定尺寸放大的方法大致已確定l適用于連續(xù)攪拌反應(yīng)罐（適用于連續(xù)攪拌反應(yīng)罐（CSTRCSTR）等。）等。l 攪拌功率消耗大攪拌功率消耗大 l 因罐內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易清洗干凈，易被雜菌因罐內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易清洗干凈，易被雜菌污污 染。此外，雖裝有無(wú)菌密封裝置，但在軸承處染。此外，雖裝有無(wú)菌密封裝置，但在軸承處 還會(huì)發(fā)生雜菌污染。還會(huì)發(fā)生雜菌污染。l 培養(yǎng)絲狀菌時(shí)，常用攪拌槳葉的剪切力致使培養(yǎng)絲狀菌時(shí)，

13、常用攪拌槳葉的剪切力致使菌菌 絲易被切斷，細(xì)胞易受損傷。絲易被切斷，細(xì)胞易受損傷。通氣攪拌罐的缺點(diǎn)：通氣攪拌罐的缺點(diǎn)：pHpH檢測(cè)及檢測(cè)及控制設(shè)備控制設(shè)備小型通用式小型通用式發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)小型通用式發(fā)酵罐頂視圖小型通用式發(fā)酵罐頂視圖大中型通用式大中型通用式發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)大中型通用式發(fā)酵罐頂視圖大中型通用式發(fā)酵罐頂視圖 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵罐的幾何尺寸標(biāo)準(zhǔn)發(fā)酵罐的幾何尺寸 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發(fā)酵罐的部分部件發(fā)酵罐的部分部件 攪拌器和擋板攪拌器和擋板攪拌器分平葉式、彎葉式、箭葉式三種，

14、國(guó)外攪拌器分平葉式、彎葉式、箭葉式三種，國(guó)外多用平葉，我國(guó)多用彎葉。多用平葉，我國(guó)多用彎葉。 前者攪拌程度最前者攪拌程度最激烈，后者次之。激烈，后者次之。 l 液體通風(fēng)后進(jìn)入的氣泡在攪拌中隨著液體旋轉(zhuǎn)液體通風(fēng)后進(jìn)入的氣泡在攪拌中隨著液體旋轉(zhuǎn) 使之所走路程延長(zhǎng)，使發(fā)酵液中保持的空氣數(shù)使之所走路程延長(zhǎng)，使發(fā)酵液中保持的空氣數(shù) 量增加，實(shí)際上是增加了傳質(zhì)量。量增加，實(shí)際上是增加了傳質(zhì)量。l 通過(guò)攪拌，大氣泡被攪拌器打碎，增加比表面通過(guò)攪拌，大氣泡被攪拌器打碎，增加比表面 積。積。l 攪拌速度越快，攪拌雷諾準(zhǔn)數(shù)增加，增加了傳攪拌速度越快，攪拌雷諾準(zhǔn)數(shù)增加，增加了傳 氧速率。氧速率。攪拌的作用：攪拌的作

15、用：擋板的作用：擋板的作用：達(dá)到全擋板條件的要求，須滿足：達(dá)到全擋板條件的要求，須滿足： 改變液流的方向，由徑向流改為軸向流，改變液流的方向，由徑向流改為軸向流，促使液體激烈翻動(dòng)，增加溶解氧。促使液體激烈翻動(dòng)，增加溶解氧。 全擋板條件是指在一定轉(zhuǎn)數(shù)下再增加罐內(nèi)全擋板條件是指在一定轉(zhuǎn)數(shù)下再增加罐內(nèi)附件而軸功率仍保持不變。附件而軸功率仍保持不變。 ）擋板寬度（擋板寬度（擋板數(shù)擋板數(shù)）罐直徑（罐直徑（mmWzmmD5 . 0zDD2 . 01 . 0zDW 機(jī)械消泡裝置主要有四種。機(jī)械消泡裝置主要有四種。1）鋸齒式消泡槳）鋸齒式消泡槳 它安裝于罐內(nèi)頂部、高出液面的位置，固定它安裝于罐內(nèi)頂部、高出液面

16、的位置，固定在攪拌軸上，隨攪拌軸轉(zhuǎn)動(dòng)，不斷將泡沫打破。在攪拌軸上，隨攪拌軸轉(zhuǎn)動(dòng)，不斷將泡沫打破。2)半封閉式渦輪消泡器半封閉式渦輪消泡器 它是由前者發(fā)展改進(jìn)而來(lái)，泡沫可直接被渦它是由前者發(fā)展改進(jìn)而來(lái)，泡沫可直接被渦輪打碎或被渦輪拋出撞擊到罐壁而破碎。輪打碎或被渦輪拋出撞擊到罐壁而破碎。 消泡器消泡器3)3)離心式消泡器離心式消泡器 它們置于發(fā)酵罐的頂部，利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)它們置于發(fā)酵罐的頂部，利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將泡沫破碎，液體仍然返回罐內(nèi)。生的離心力將泡沫破碎，液體仍然返回罐內(nèi)。4)4)刮板式消泡器刮板式消泡器 它安裝于發(fā)酵罐的排氣口處，泡沫從氣液它安裝于發(fā)酵罐的排氣口處，泡沫從氣液進(jìn)口進(jìn)到

17、高速旋轉(zhuǎn)的刮板中，刮板轉(zhuǎn)速為進(jìn)口進(jìn)到高速旋轉(zhuǎn)的刮板中，刮板轉(zhuǎn)速為100010001450 rpm1450 rpm，泡沫迅速被打碎，由于離心，泡沫迅速被打碎，由于離心力作用，液體披甩向殼體壁上，返回罐內(nèi)，氣力作用，液體披甩向殼體壁上，返回罐內(nèi)，氣體則由汽孔排出。體則由汽孔排出。單管式分布裝置：?jiǎn)喂苁椒植佳b置： 管口正對(duì)罐底中央，與罐底的距離約管口正對(duì)罐底中央，與罐底的距離約40mm40mm，這，這樣的空氣分散效果較好。樣的空氣分散效果較好。環(huán)形管的分布裝置：環(huán)形管的分布裝置： 以環(huán)徑為攪拌器直徑的以環(huán)徑為攪拌器直徑的0.80.8倍較有效，噴孔直徑倍較有效，噴孔直徑為為558mm8mm，噴孔向下，

18、噴孔的總截面積約等于通，噴孔向下，噴孔的總截面積約等于通風(fēng)管的截面積?？諝饬魉偃。猴L(fēng)管的截面積。空氣流速?。?0m/sec20m/sec 空氣分布裝置空氣分布裝置 軸封軸封 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。主要缺點(diǎn)是：主要缺點(diǎn)是：l死角多，很難徹底滅菌，易滲漏和滅菌死角多，很難徹底滅菌，易滲漏和滅菌l軸的磨損較嚴(yán)重軸的磨損較嚴(yán)重l填料壓緊后摩擦功率消耗大填料壓緊后摩擦功率消耗大l壽命短壽命短端面式軸封又叫機(jī)械軸封。端面式軸封又叫機(jī)械軸封。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：l 清潔清潔l 密封可靠，在較長(zhǎng)地使用期中，不會(huì)泄漏或很少密封可靠，在較長(zhǎng)地使用期中，不會(huì)泄漏或很少 泄漏泄漏l 無(wú)死

19、角，可以防止雜菌污染無(wú)死角，可以防止雜菌污染 l 使用壽命長(zhǎng)，質(zhì)量好的可用使用壽命長(zhǎng)，質(zhì)量好的可用2 25 5年不需維修。年不需維修。l 摩擦功率耗損小，一般為填料函式的摩擦功率耗損小，一般為填料函式的10105050。l 軸或軸套不受磨損軸或軸套不受磨損l 它對(duì)軸的精度和光潔度沒(méi)有填料函那么要求嚴(yán)格，它對(duì)軸的精度和光潔度沒(méi)有填料函那么要求嚴(yán)格， 對(duì)軸的震動(dòng)敏感性小。對(duì)軸的震動(dòng)敏感性小。見(jiàn)兼氣發(fā)酵罐部分見(jiàn)兼氣發(fā)酵罐部分 發(fā)酵輔助設(shè)備主要包括：無(wú)菌空氣系統(tǒng)，發(fā)酵輔助設(shè)備主要包括：無(wú)菌空氣系統(tǒng)，培養(yǎng)基配制和滅菌系統(tǒng)、發(fā)酵車間的管培養(yǎng)基配制和滅菌系統(tǒng)、發(fā)酵車間的管道及閥門等。道及閥門等。 空氣預(yù)過(guò)濾

20、 空氣壓縮機(jī) 冷卻器 析水器 加熱器 空氣貯罐 空氣過(guò)濾器 發(fā)酵罐。 1 1、空氣壓縮機(jī)：、空氣壓縮機(jī)： 工業(yè)發(fā)酵用的壓縮空氣是工業(yè)發(fā)酵用的壓縮空氣是2 23kg3kgcm2cm2的低壓的低壓空氣。目前常用的是往復(fù)式空壓機(jī)，最好選用水冷空氣。目前常用的是往復(fù)式空壓機(jī)，最好選用水冷式和無(wú)油潤(rùn)滑的。渦輪空壓機(jī)能提供大量式和無(wú)油潤(rùn)滑的。渦輪空壓機(jī)能提供大量2 23kg3kgcm2cm2的壓縮空氣，耗電省，是最理想的設(shè)備。的壓縮空氣，耗電省，是最理想的設(shè)備。 空氣壓縮機(jī)原理圖空氣壓縮機(jī)原理圖2 2、過(guò)濾器：、過(guò)濾器： 空氣過(guò)濾器的類型很多，有棉花活性炭過(guò)空氣過(guò)濾器的類型很多，有棉花活性炭過(guò)濾器、管式過(guò)

21、濾器和接送式過(guò)濾器等。濾器、管式過(guò)濾器和接送式過(guò)濾器等。3 3、過(guò)濾介質(zhì)：、過(guò)濾介質(zhì)： 空氣除菌用的過(guò)濾介質(zhì)有：棉花、活性炭空氣除菌用的過(guò)濾介質(zhì)有：棉花、活性炭玻璃纖維，超細(xì)玻璃纖維紙，石棉濾板、燒結(jié)玻璃纖維，超細(xì)玻璃纖維紙，石棉濾板、燒結(jié)材料、聚乙烯醇材料、聚乙烯醇(PVA)(PVA)等多孔合成樹脂、素?zé)盏榷嗫缀铣蓸渲?、素?zé)沾赏埠途厶妓狨サ取４赏埠途厶妓狨サ?。連消塔連消塔噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程 1 1、配料罐、配料罐2 2、加熱設(shè)備：、加熱設(shè)備： 在配料罐里培養(yǎng)基被加熱到在配料罐里培養(yǎng)基被加熱到7070，然后，用，然后，用泵送到加熱設(shè)備，在泵送到加熱設(shè)備，在2020秒的

22、時(shí)間內(nèi)繼續(xù)加熱到秒的時(shí)間內(nèi)繼續(xù)加熱到130130140140。常用的加熱設(shè)備有塔式和噴射式兩。常用的加熱設(shè)備有塔式和噴射式兩種。種。 塔式加熱設(shè)備又稱連消塔，塔的有效高度塔式加熱設(shè)備又稱連消塔，塔的有效高度2 23m3m，料液在塔中的流速是，料液在塔中的流速是0.1m0.1ms s，因此料液，因此料液在塔內(nèi)的滯留時(shí)間為在塔內(nèi)的滯留時(shí)間為2 230s30s。它是有。它是有多孔導(dǎo)入多孔導(dǎo)入管和一外套管組成，多孔管的孔徑是管和一外套管組成，多孔管的孔徑是5 58mm8mm。 噴射式加熱器有一噴嘴，蒸汽由噴嘴噴出，噴射式加熱器有一噴嘴，蒸汽由噴嘴噴出，料液從側(cè)面進(jìn)入加熱器而被蒸汽加熱。料液從側(cè)面進(jìn)入加

23、熱器而被蒸汽加熱。3 3、維持設(shè)備、維持設(shè)備 維持設(shè)備使加熱后的培養(yǎng)基保溫維持設(shè)備使加熱后的培養(yǎng)基保溫定的時(shí)定的時(shí)間，從而達(dá)到滅菌的目的。間，從而達(dá)到滅菌的目的。 維持設(shè)備有兩種：罐式和管式。罐式的是維持設(shè)備有兩種：罐式和管式。罐式的是一個(gè)帶有上下開(kāi)口用于進(jìn)出料的立式密封容器；一個(gè)帶有上下開(kāi)口用于進(jìn)出料的立式密封容器；管式的是用無(wú)縫鋼管焊成，管內(nèi)流速可取管式的是用無(wú)縫鋼管焊成，管內(nèi)流速可取0.30.30.6m0.6ms s。4 4、培養(yǎng)基冷卻設(shè)備、培養(yǎng)基冷卻設(shè)備 噴淋冷卻器噴淋冷卻器 套管冷卻器套管冷卻器 板式換熱器板式換熱器 螺旋板換熱器螺旋板換熱器1 1、管道、管道 與發(fā)酵罐連接的管道有水

24、管、料管、空與發(fā)酵罐連接的管道有水管、料管、空氣管和蒸汽管氣管和蒸汽管 發(fā)酵罐內(nèi)的冷卻蛇管與發(fā)酵罐內(nèi)直接相發(fā)酵罐內(nèi)的冷卻蛇管與發(fā)酵罐內(nèi)直接相連的料管等，最好采用不銹鋼管。連的料管等，最好采用不銹鋼管。 管徑選取的流速是：上水管管徑選取的流速是：上水管1 12m2ms s；料；料管管0.50.51.0m1.0ms s；空氣管；空氣管101015m15ms s；蒸汽；蒸汽151520m20ms s。 2 2、閥門、閥門 閥門是發(fā)酵罐的重要組成，它被用于調(diào)節(jié)控制閥門是發(fā)酵罐的重要組成，它被用于調(diào)節(jié)控制氣體和液體的流量。氣體和液體的流量。 閥門的選取應(yīng)考慮：閥門的選取應(yīng)考慮： 用于什么目的；用于什么目

25、的； 閥門的材料是否耐溫、耐壓等；閥門的材料是否耐溫、耐壓等； 連接方式；連接方式； 經(jīng)濟(jì)成本；經(jīng)濟(jì)成本； 操作方式。操作方式。 發(fā)酵罐上常用的閥門有：閘閥、球閥、活發(fā)酵罐上常用的閥門有：閘閥、球閥、活塞閥、針型閥、蝶形閥、球心閥、隔膜閥，單塞閥、針型閥、蝶形閥、球心閥、隔膜閥，單向閥向閥( (止逆閥止逆閥) )、安全閥、壓力控制閥等。、安全閥、壓力控制閥等。 隔膜閥既嚴(yán)密可靠，閥桿又不與物料接觸，隔膜閥既嚴(yán)密可靠，閥桿又不與物料接觸，因此在發(fā)酵罐上的用處很大。隔膜由氯丁橡膠因此在發(fā)酵罐上的用處很大。隔膜由氯丁橡膠與天然膠混合制成，可耐高溫，價(jià)格也高。使與天然膠混合制成，可耐高溫，價(jià)格也高。使

26、用時(shí)，隔膜閥需要定期檢查和更換。用時(shí)，隔膜閥需要定期檢查和更換。杯式補(bǔ)料系統(tǒng)杯式補(bǔ)料系統(tǒng)生產(chǎn)車間計(jì)算機(jī)控制室生產(chǎn)車間計(jì)算機(jī)控制室 自吸式發(fā)酵罐是一種不需要空氣壓縮機(jī)，而自吸式發(fā)酵罐是一種不需要空氣壓縮機(jī)，而在攪拌過(guò)程中自吸入空氣的發(fā)酵罐。在攪拌過(guò)程中自吸入空氣的發(fā)酵罐。應(yīng)用：應(yīng)用： 醫(yī)藥工業(yè)、酵母工業(yè)、生產(chǎn)葡萄糖酸鈣、力醫(yī)藥工業(yè)、酵母工業(yè)、生產(chǎn)葡萄糖酸鈣、力復(fù)霉素、維生素復(fù)霉素、維生素C C、酵母、蛋白酶等。取得了良、酵母、蛋白酶等。取得了良好的成績(jī)。好的成績(jī)。 三、自吸式發(fā)酵罐三、自吸式發(fā)酵罐原理：原理： 當(dāng)攪拌器葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片不斷排開(kāi)周圍的液體當(dāng)攪拌器葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片不斷排開(kāi)周圍的液體或被甩

27、出而使其背側(cè)形成真空，使導(dǎo)氣管吸入罐外或被甩出而使其背側(cè)形成真空，使導(dǎo)氣管吸入罐外氣體。吸入的空氣與發(fā)酵液完全混合后在葉輪末端氣體。吸入的空氣與發(fā)酵液完全混合后在葉輪末端排除，并立即通過(guò)導(dǎo)輪向罐壁分散，經(jīng)擋板折流涌排除，并立即通過(guò)導(dǎo)輪向罐壁分散，經(jīng)擋板折流涌向液面而均勻分布。向液面而均勻分布。機(jī)械攪拌自吸式發(fā)酵罐的優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械攪拌自吸式發(fā)酵罐的優(yōu)點(diǎn)：l減少空氣凈化系統(tǒng)中的空氣壓縮機(jī)、冷卻器、減少空氣凈化系統(tǒng)中的空氣壓縮機(jī)、冷卻器、 油水分離器、空氣儲(chǔ)罐、總過(guò)濾器等；油水分離器、空氣儲(chǔ)罐、總過(guò)濾器等；l設(shè)備易自動(dòng)化、連續(xù)化，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；設(shè)備易自動(dòng)化、連續(xù)化，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；l氣氣- -液接觸良好，

28、氣泡分散均勻，溶氧系數(shù)高；液接觸良好，氣泡分散均勻，溶氧系數(shù)高；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：l罐內(nèi)為負(fù)壓，增加染菌機(jī)會(huì)；罐內(nèi)為負(fù)壓，增加染菌機(jī)會(huì)；l攪拌轉(zhuǎn)數(shù)高，易切斷菌絲攪拌轉(zhuǎn)數(shù)高，易切斷菌絲 微生物在具有一定溫度和濕度的固體表面微生物在具有一定溫度和濕度的固體表面進(jìn)行生長(zhǎng)和繁殖就稱作為固體發(fā)酵。進(jìn)行生長(zhǎng)和繁殖就稱作為固體發(fā)酵。 固體發(fā)酵主要適合于霉菌。固體發(fā)酵主要適合于霉菌。 1 1、原料來(lái)源廣，價(jià)格低廉。、原料來(lái)源廣，價(jià)格低廉。 2 2、在霉菌發(fā)酵時(shí)就可以防止污染雜菌。、在霉菌發(fā)酵時(shí)就可以防止污染雜菌。 3 3、能耗低。、能耗低。 4 4、固體發(fā)酵的產(chǎn)物回收、固體發(fā)酵的產(chǎn)物回收般步驟少，費(fèi)用也省。般步驟少

29、，費(fèi)用也省。固體發(fā)酵存在的主要工程問(wèn)題：固體發(fā)酵存在的主要工程問(wèn)題：大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的散熱比較困難，參數(shù)檢測(cè)如大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的散熱比較困難，參數(shù)檢測(cè)如pHpH值、值、溫度、菌體增殖量、產(chǎn)物生成量等是很難實(shí)現(xiàn)的。溫度、菌體增殖量、產(chǎn)物生成量等是很難實(shí)現(xiàn)的。因此，實(shí)現(xiàn)固體發(fā)酵的最優(yōu)化困難重重。因此，實(shí)現(xiàn)固體發(fā)酵的最優(yōu)化困難重重。 按照固體培養(yǎng)方式來(lái)區(qū)分按照固體培養(yǎng)方式來(lái)區(qū)分1 1、淺盤式：、淺盤式： 國(guó)內(nèi)廣大農(nóng)村的個(gè)體生產(chǎn)中，采用曲盤、簾國(guó)內(nèi)廣大農(nóng)村的個(gè)體生產(chǎn)中，采用曲盤、簾子和曲架就可以進(jìn)行生產(chǎn)。工業(yè)上是用多層鋁制子和曲架就可以進(jìn)行生產(chǎn)。工業(yè)上是用多層鋁制淺盤放在架子上進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)室保持一定的溫淺盤放在架子上進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)室保持一定的溫度和濕度。度和濕度。2 2、旋轉(zhuǎn)式：、旋轉(zhuǎn)式： 旋轉(zhuǎn)式固體發(fā)酵罐有鼓形和管形，培養(yǎng)過(guò)程旋轉(zhuǎn)式固體發(fā)酵罐有鼓形和管形，培養(yǎng)過(guò)程中，整個(gè)發(fā)酵罐以低速間歇旋轉(zhuǎn)，罐內(nèi)的小固體中，整個(gè)發(fā)酵罐以低速間歇旋轉(zhuǎn)，罐內(nèi)的小固體顆粒會(huì)沿著罐壁滑動(dòng)，達(dá)到散熱和與空氣接觸之顆粒會(huì)沿著罐壁滑動(dòng)，達(dá)到散熱和與空氣接觸之目的。目的。 3 3、厚層式：、厚層式： 固體發(fā)酵床的底部為多孔篩板，風(fēng)道傾斜固體發(fā)酵床的底部為多孔篩板，風(fēng)道傾斜形，可使平行流動(dòng)的氣流變成垂直流動(dòng)。