《生物工程设备》课程教学资源（PPT课件）第十七讲 通风发酵设备

通风发酵罐 通风发酵设备 高效生物反应器的特点: (1)传质和传热性能好;(2)结构密封、防杂菌污染 (3)设备简单、维修方便;(4)生产能力高(5)能耗低 (6)检测控制系统完善;(7)易放大;(8)生产安全 °应用: 生产酵母、单细胞蛋白、氨基酸、有机酸、酶制剂、 抗生素、维生素等 类型 机械搅拌发酵罐 气升环流发酵罐 常用通风发酵罐 自吸式发酵罐 通风固相发酵设备

• 高效生物反应器的特点： (1) 传质和传热性能好； (2) 结构密封、防杂菌污染； (3) 设备简单、维修方便；(4) 生产能力高 (5) 能耗低； (6)检测控制系统完善； (7) 易放大； (8)生产安全 • 应用： 生产酵母、单细胞蛋白、氨基酸、有机酸、酶制剂、 抗生素、维生素等 通风发酵罐 • 类型：        通风固相发酵设备 自吸式发酵罐 气升环流发酵罐 机械搅拌发酵罐 常用通风发酵罐

通风发酵罐 通风发酵设备 机械搅拌发酵罐冷自吸式发酵罐 工作原理 机械搅拌自吸式 结构及几何尺寸 喷射自吸式 溶氧速率、通气与搅拌溢流喷射自吸式 热量传递 ☆气升式发酵罐 ☆通风固相发酵罐 工作原理 气升环流式发酵罐 典型的气升式发酵罐

通风发酵罐 ❖ 机械搅拌发酵罐 • 工作原理 • 结构及几何尺寸 • 溶氧速率、通气与搅拌 • 热量传递 ❖ 气升式发酵罐 • 工作原理 • 气升环流式发酵罐 • 典型的气升式发酵罐 ❖ 自吸式发酵罐 • 机械搅拌自吸式 • 喷射自吸式 • 溢流喷射自吸式 ❖ 通风固相发酵罐

通 机械搅拌发酵罐(TRC) 风 发 工作原理: 机 酵械 利用机械搅拌的作用,使空气和发酵液充分 混合促使氧在发酵液中溶解,以保证供给微生物 设林生长繁殖、发酵所需要的氧气 备 发 酵 罐 发酵罐的基本条件 (1)具有适宜的径高比; (2)能够承担一定压力; (3)保证必需的溶解氧; (4)具有足够的冷却面积; (5)尽量减少死角,灭菌彻底,避免染菌; (6)轴封严密

机械搅拌发酵罐(TRC) • 工作原理： 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，以保证供给微生物 生长繁殖、发酵所需要的氧气。 (1) 具有适宜的径高比； (2) 能够承担一定压力； (3) 保证必需的溶解氧； (4) 具有足够的冷却面积； (5) 尽量减少死角，灭菌彻底，避免染菌； (6) 轴封严密。 之 机 械 搅 拌 发 酵 罐 • 发酵罐的基本条件：

通 机械搅拌发酵罐的结构 风 发之·大型发酵罐结构 机 酵械 搅 1-轴封; 2、20-人孔; 设 拌 梯 4联轴 5-中间轴承;6-温度计接口;。 备 发 7-搅拌叶轮;8-进风管; 酵 9-放料口;10-底轴承 罐 1-热电偶接口;12-冷却管; 13-搅拌轴;“14-取样管 15-轴承座;16-传动皮带; 17-电机; 18-压力表; 19-取样口;21-进料口; 22-补料囗;23-排气口; 24-回流口;25-视镜; 图21大型发酵罐结构图 动画演示

之 机 械 搅 拌 发 酵 罐 • 大型发酵罐结构 2 3 1－轴封 ； 2、20－人孔； 3－梯； 4－联轴； 5－中间轴承； 6－温度计接口； 7－搅拌叶轮； 8－进风管； 9－放料口； 10－底轴承； 11－热电偶接口；12－冷却管； 13－搅拌轴； 14－取样管； 15－轴承座； 16－传动皮带； 17－电机； 18－压力表； 19－取样口； 21－进料口； 22－补料口； 23－排气口； 24－回流口； 25－视镜； 图2.1 大型发酵罐结构图 动画演示 ➢机械搅拌发酵罐的结构

机械搅拌发酵罐的结构 通风发酵设备 小型发酵罐结构 Moto 之机械搅拌发酵罐 Acid/base H control Steam for sterilization Foam breaker Liquid level Flat-bladed 10 impeller Cooling Culture broth cket Baffle Diff Sterile Harvesting drain 图22小型发酵罐结构图

之 机 械 搅 拌 发 酵 罐 ➢机械搅拌发酵罐的结构 • 小型发酵罐结构 图2.2 小型发酵罐结构图

通风发酵设备 之机械搅拌发酵罐 图2.5不锈钢搅拌发酵罐 图24玻璃搅拌发酵罐 图23自动玻璃发酵罐

之 机 械 搅 拌 发 酵 罐 图2.3 自动玻璃发酵罐 图2.4 玻璃搅拌发酵罐 图2.5 不锈钢搅拌发酵罐

通 风 °罐体 发 由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成,材料为碳 机 钢或不锈钢。为了满足工业要求,在一定压力和温度 酵械下操作,罐为一个受压耐温容器,通常要求耐受130℃ 搅和0,25MPa(绝对压力 设梓 备 发 受内压的壁厚: 酵 罐 D 230oy +C(mm)5.=PDy P 3=20p+c(m 受外压的壁厚: < pD ah 1+|1+ +C (mm) 2400 P(D+H)

由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成，材料为碳 钢或不锈钢。为了满足工业要求，在一定压力和温度 下操作，罐为一个受压耐温容器，通常要求耐受130℃ 和0.25MPa(绝对压力)。 之 机 械 搅 拌 发 酵 罐 • 罐 体 受内压的壁厚：   ( ) 230 1 C mm p pD + − =      ( ) 200 2 C mm pDy = +    受外压的壁厚： ( ) 1 1 ( ) 2400 3 C m m p D H pD H  +      + = + +  

搅拌器和挡板 通风发酵设备 搅拌器 有平叶式、弯叶式、箭叶式涡轮式和推进式等;其作用是 之机械搅拌发酵罐 打碎气泡,使氧溶解于发酵液中,从搅拌程度来说,以平叶涡 轮最为激烈,功率消耗也最大,弯叶次之,箭叶最小。为了拆 装方便,大型搅拌器可做成两半型,用螺栓联成整体。 ■■ 图26发酵罐搅拌叶轮结构图 图27不同搅拌器的流型 1-六直叶涡轮式;2-推进式3- Lightnin A-315式

之 机 械 搅 拌 发 酵 罐 • 搅拌器和挡板 • 搅拌器： 有平叶式、弯叶式、箭叶式涡轮式和推进式等；其作用是 打碎气泡，使氧溶解于发酵液中，从搅拌程度来说，以平叶涡 轮最为激烈，功率消耗也最大，弯叶次之，箭叶最小。为了拆 装方便，大型搅拌器可做成两半型，用螺栓联成整体。 图2.6 发酵罐搅拌叶轮结构图 1-六直叶涡轮式；2-推进式3- Lightnin A-315式 图2.7 不同搅拌器的流型

挡板: 通风发酵设备 改变液流的方向,由径向流改为轴向流,促使液体 激烈翻动,增加溶解氧。通常挡板宽度取(0.1~0.12)D ,装设46块即可满足全挡板条件。 之机械搅拌发酵罐 所谓“全挡板条件”是指在一症转速下再增加罐内 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: (01~0.12)D -n=0.5 D D 沙 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： 改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体 激烈翻动，增加溶解氧。通常挡板宽度取(0.1～0.12)D ，装设4~6块即可满足全挡板条件。 • 所谓“全挡板条件”是指在一定转速下再增加罐内 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： ( ) 0.5 0.1 ~ 0.12  = =      n D D n D b 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

轴封 通风发酵设备 作用:使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封, 防止泄露和污染杂菌。 机·常用的轴封有填料函轴封和端面轴封两种。 械 搅 填料函轴封:由填料箱体,填料底衬套,填料压盖和 拌压紧螺栓待零件构成,使旋转轴达到密封的效果。 发 酵端面式轴封又称机械轴封:密封作用是靠弹性元件(弹 罐,波纹)的压力债真轴线的动不和静不光谓表面紫密地相 齿轮箱 转轴 传动齿轮箱 2填料压盖 鼎 3压紧螺栓 转轴 真料箱体O形环 堆焊硬 罐体 静环 铜环5 密封环 填料 搅拌轴 图210填料函 图211端面封轴 图212双端面封轴

之 机 械 搅 拌 发 酵 罐 • 轴 封 • 填料函轴封：由填料箱体，填料底衬套，填料压盖和 压紧螺栓待零件构成，使旋转轴达到密封的效果。 • 作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封， 防止泄露和污染杂菌。 • 端面式轴封又称机械轴封：密封作用是靠弹性元件（弹 簧、波纹等）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。 • 常用的轴封有填料函轴封和端面轴封两种。 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