第二章_发酵设备(讲课版本).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 发酵设备,某制药厂抗菌素车间照片,通风发酵设备,抗生素、酶制剂、酵母、氨基酸，维生素等,需要强烈的通风搅拌,提高氧传质系数,K,L,嫌气发酵设备,丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等,不需要通气,通风发酵设备,机械搅拌通风发酵罐,气升式发酵罐,自吸式发酵罐,通风固相发酵罐,机械搅拌通风发酵罐,工作原理：,利用机械搅拌，,使空气和发酵液充分混合促使氧溶解,(,供给微生物需要,),。,之,机械搅拌发酵罐,结构,发酵罐结构图,之,机械搅拌发酵罐,机械搅拌,发酵罐装配,图,（,种子罐装配,）,如何取样,?,如何补料？,如何灭菌？,.,发酵罐结构及间歇灭菌,形状：圆柱体；椭圆形或碟形封头焊接而成,材料：碳钢或不锈钢,耐受,130,和,0.25MPa(,绝对压力,),。,之,机械搅拌发酵罐,罐 体,椭圆封头,筒体,冷却蛇管,接管,进料管，补料管，进气管，排气管，接种管和仪表接管等。,之,机械搅拌发酵罐,搅拌器,作用：打碎气泡，使氧溶解于发酵液中。,轴向式（浆叶式，螺旋桨式）；径向式（涡轮式）,图,3.7,不同搅拌器的流型,问题,通用式机械搅拌发酵罐中的平直叶涡轮搅拌器为什么要安一个圆盘呢？,目的：,促使液体激烈翻动，增加溶解氧,。,挡板宽度：,(,0.1,0.12)D,，,装设,46,块,即可满足全挡板条件。,全挡板条件：,之,机械搅拌发酵罐,无挡板的搅拌器形成的流型,有挡板的搅拌器形成的流型,挡板,搅拌流型的仿真模拟实验,发酵罐内的列管、排管或蛇管也可起相应的挡板作用。,之,机械搅拌发酵罐,轴 封,填料函轴封,端面式轴封又称机械轴封：,是靠弹性元件的压力使垂直轴线的动环和静环光滑表面紧密地相互贴合，并作相对转动而达到密封。,压紧,螺栓,填料箱体,图,2.10,填料函,转轴,填料压盖,铜环,填料,转轴,图,2.11,端面封轴,动环,静环,堆焊硬质,O,形环,图,2.12,双 端面封轴,密封环,搅拌轴,罐体,齿轮箱,传动齿轮箱,机械轴封装置,1,）动环和静环,2,）弹簧加荷装置,3,）辅助密封元件,“,O”,形环和平橡胶垫片,机械密封原理,轴封安装实验,之,机械搅拌发酵罐,作用：吹入无菌空气，并使空气均匀分布。,空气由分布管喷出上升时，被搅拌器打碎成小气泡，并与发酵液充分混合，增加了气液传质效果。,空气分布器,之,机械搅拌发酵罐,消泡装置,化学消泡：植物油脂，动物油脂，高分子化合物。,机械消泡装置：耙式消泡器，涡轮消泡器、旋风离心式和叶轮式离心消泡器、,碟片式消泡器和刮板式消泡器,等。,旋风离心式,叶轮离心式,耙式消泡器,之,机械搅拌发酵罐,旋风式消泡器,耙式消泡器,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。,之,机械搅拌发酵罐,联轴器及轴承,小型的发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接。,常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。,联轴器,法兰,联轴器示意图,中型发酵罐一般在罐内装有底轴承；,大型发酵罐装有中间轴承。,罐内轴承,不能加润滑油,，应采用液体润滑的塑料轴瓦（如石棉酚醛塑料，聚四氟乙烯等）。,之,机械搅拌发酵罐,轴 承,底轴承,中间轴承,？,之,机械搅拌发酵罐,冷却装置,夹套冷却,竖式蛇管冷却,竖式列管冷却,适用范围,5m,3,以下小发酵罐,大型发酵罐,大型发酵罐,气温较高的地区,优点,结构简单，加工容易，罐内死角少，容易清洗灭菌,流速大，传热系数大，降温效果较好。,加工方便，提高传热推动力的温差。,缺点,传热壁较厚，冷却水流速低，降温效果差。,冷却水较高时，降温困难，弯曲位置易腐蚀。,用水量较大。,在,罐外,安装板式或螺旋板式热交换器，采用无菌空气使发酵液进行循环冷却。,一、类型,气升环流式、鼓泡式、空气喷射式,等,二、气升式发酵罐,(ALR),之,气升式发酵罐,工作原理,之,气升式发酵罐,无菌空气喷射入发酵液,湍流作用使气泡分割细碎,气液混合物密度降低向上运动，而气含率小的发酵液则下沉，形成循环流动,实现混合与溶氧传质。,特点,1,）,剪切力小,2,）不易染菌,特点及应用,之,气升式发酵罐,应用,酵母生产、单细胞蛋白生产、细胞培养,酶制剂和有机酸等发酵生产、废水生化处理,之,自吸式发酵罐,三、自吸式发酵罐,自吸式发酵罐：,不需空气压缩机提供加压空气，而依靠特设的机械吸气装置或液体喷射吸气装置吸入无菌空气，实现混合搅拌与溶氧传质的发酵罐。,应用：,酵母及单细胞蛋白生产、醋酸发酵、维生素等生产,之,自吸式发酵罐,自吸式发酵罐,优点：,(1),不必配备空气压缩机（自动吸入空气）；,(2),溶氧效率高；,缺点：,较易产生杂菌污染。,机械搅拌自吸式发酵罐,之,自吸式发酵罐,之,自吸式发酵罐,机械搅拌自吸式发酵罐,工作原理,：,其搅拌器是一个空心叶轮，叶轮快速旋转时液体被甩出，叶轮中形成负压，从而将罐外的空气吸到罐内，并与高速流动的液体密切接触形成细小的气泡分散在液体之中，气液混合流体通过导轮流到发酵液主体。,自吸充气原理,之,自吸式发酵罐,喷射自吸式发酵罐,喷射自吸式发酵罐：,利用文氏罐喷射吸气装置或溢流喷射吸气装置进行混合和溶氧传质。,文氏管自吸式发酵罐,液体喷射自吸式发酵罐,溢流喷射自吸式发酵罐,之,自吸式发酵罐,文氏管自吸式发酵罐,喷射自吸式发酵罐,之,自吸式发酵罐,原理：用泵使发酵液通过文,氏,管吸气装置，由于液体在文式管的收缩段流速增加，形成真空而将空气吸入，并使气泡分散与液体均匀混合，实现溶氧传质。,文氏吸气管,