通风发酵设备概述(DOC41页).doc

如有你有帮助，请购买下载，谢谢！
第十章 通风发酵设备

四十年代中期，青霉素的工业化生产，或深层通风培养技术的出现，标志近
代通风发酵工业的开始。在深层通风培养技术中，发酵罐是关键设备。在发酵罐

中，微生物在适当的环境中进行生长、新陈代谢和形成发酵产物。第一节
风发酵罐及结构
通

通风发酵罐又称好气性发酵罐，如谷氨酸、柠檬酸、酶制剂、抗生素、酵母
等发酵用的发酵罐。好气性发酵需要将空气不断通入发酵液中，以供微生物所消
耗的氧。
常用通风发酵罐有以下几种类型：
（1）机械搅拌发酵罐
（2）气升式发酵罐 （3）自吸式发酵罐
（4）伍式发酵罐
（5）文氏管发酵罐
一、机械搅拌通风发酵罐

机械搅拌通风发酵罐是发酵工厂最常用类型。它是利用机械搅拌器的作用，
使空气和发酵液充分混合， 促使氧在发酵液中溶解， 保证供给微生物生长繁殖、 以
发酵所需要的氧气。
1，机械搅拌通风发酵罐的基本要求
一个性能优良的机械搅拌通风发酵罐必须满足以下基本要求：
（1）发酵罐应具有适宜的径高比；发酵罐的高度与直径之比一般为~4 倍左
右，罐身越长，氧的利用率较高（2）发酵罐能承受一定压力；
（3）发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合，保证发酵液必须的溶解氧；
（4）发酵罐应具有足够的冷却面积；
（5）发酵罐内应尽量减少死角，避免藏垢积污，灭菌能彻底，避免染菌；
（6）搅拌器的轴封应严密，尽量减少泄漏。
2，机械搅拌发酵罐的结构
机械搅拌通风发酵罐是一种密封式受压设备，其主要部件包括：罐身、轴封、
消泡器、搅拌器、联轴器、中间轴承、挡板、空气分布管、换热装置和人孔以及
管路等
（1）罐体
发酵罐的罐体由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成，小型发酵罐罐顶和罐
身采用法兰连接，材料一般为不锈钢。为了便于清洗，小型发酵罐顶设有清洗用

如有你有帮助，请购买下载，谢谢！

的手孔。中大型发酵罐则装没有快开入孔及清洗用的快开手孔。罐顶还装有视镜
及灯镜。
在发酵罐的罐顶上的接管有：进料管、补料管、排气管、接种管和压力表接
管。
在罐身上的接管有冷却水进出管、进空气管、取样管、温度计管和测控仪表
接口。
图 10-1 搅拌通风发酵罐的结构示意图
（2）罐体的尺寸比例
罐体各部分的尺寸有一定的比例，罐的高度与直径之比一般为~4 左右。
发酵罐通常装有两组搅拌器，两组搅拌器的间距 S 约为搅拌器直径的三倍。对于
大型发酵罐以及液体深度 HL 较高的，可安装三组或三组以上的搅拌器。最下面
一组搅拌器通常与风管出口较接近为好，与罐底的距离 C 一般等于搅拌器直径
Di，但也不宜小于，否则会影响液体的循环。最常用的发酵罐各部分的比例尺寸
如图 10-2。
图 10-2 常用的发酵罐各部分的比例尺寸
（3）搅拌器
搅拌器的作用是打碎气泡，使空气与溶液均匀接触，使氧溶解于发酵液中。
搅拌器有轴向式（桨叶式、螺旋桨式）和径向式（涡轮式）两种。
轴向式搅拌器：桨叶式、螺旋桨式
径向式（涡轮式）搅拌器（Disc turbine） 平直叶、弯叶、箭叶 ：
图 10-3 径向式（涡轮式）搅拌器的结构示意图
（4）挡板
挡板的作用是改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体剧烈翻动，
增加溶解氧。通常，挡板宽度取~D，装设 6~4 块即可满足全挡板条件。
全挡板条件：是指在一定转数下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。要达
到全挡板条件必须满足下式要求：
（5）消泡器
消泡器的作用是将泡沫打破。 消泡器常用的形式有锯齿式、 梳状式及孔板式。
孔板式的孔径约 10~20 毫米。消泡器的长度约为罐径的倍。
（6）联轴器
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。常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。小型的发酵罐可采用法兰将搅拌
轴连接，轴的连接应垂直，中心线对正。
（7）轴承
为了减少震动，中型发酵罐—般在罐内装有底轴承，而大型发酵罐装有中间

如有你有帮助，请购买下载，谢谢！

轴承，底轴承和中间轴承的水平位置应能适当调节。罐内轴承不能加润滑油，应
采用液体润滑的塑料轴瓦(如聚四氟乙烯等)，轴瓦与轴之间的间隙常取轴径的
~％。为了防止轴颈磨损，可以在与轴承接触处的轴上增加一个轴套。
（8）变速装置
试验罐采用无级变速装置。 发酵罐常用的变速装置有三角皮带传动， 圆柱或螺旋
圆锥齿轮减速装置，其中以三角皮带变速传动较为简便。
（9）轴封
轴封的作用是使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和污染杂
菌。常用的轴封有填料函和端面轴封两种。
①填料函式轴封是由填料箱体， 填料底衬套，填料压盖和压紧螺栓等零件构
成，使旋转轴达到密封的效果。
填料函式轴封的优点是结构简单。主要缺点是：死角多，很难彻底灭菌，容 易渗漏及染菌；轴的磨损情况较严重；填料压紧后摩擦功率消耗大；寿命短，经
常维修，耗工时多。
图 10-4 填料函式轴封的结构示意图
②端面式轴封又称机械轴封。密封作用是靠弹性元件（弹簧、波纹管等）的
压力使垂直于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。
图 10-5 端面式轴封的结构示意图
端面式轴封的优点：
清洁；
密封可靠；
无死角，可以防止杂菌污染；
使用寿命长；
摩擦功率耗损小；
轴或轴套不受磨损；

小。
它对轴的精度和光洁度没有填料密封要求那么严格， 轴的震动敏感性 对

端面式轴封的缺点：
结构比填料密封复杂，装拆不便；
对动环及静环的表面光洁度及平直度要求高。
（9）发酵罐的换热装置
①夹套式换热装置
这种装置多应用于容积较小的发酵罐、种子罐；夹套的高度比静止液面高度

稍高即可，无须进行冷却面积的设计。这种装置的优点是：结构简单；加工容易，