东北农业大学《生物工艺学》课程教学资源（PPT课件）生物工艺学讲稿11.1（微生物生物反应器）

29微生物生物反应器 从菌体是否须要氧的角度,可将微生 物反应器分为需氧型和厌氧型两类。除了 某些溶剂(如乙醇、丙酮、丁醇等)以及 乳酸等少数产品是厌氧发酵外,多数发酵 品都是通过微生物好氧培养得到的。氧 在培养基中的溶解度很小,因此,微生物 反应器必须不断的进行通气和搅拌,使培 养液中保持一定的溶解氧浓度,来满足微 生物的需要

29 微生物生物反应器 从菌体是否须要氧的角度，可将微生 物反应器分为需氧型和厌氧型两类。除了 某些溶剂（如乙醇、丙酮、丁醇等）以及 乳酸等少数产品是厌氧发酵外，多数发酵 产品都是通过微生物好氧培养得到的。氧 在培养基中的溶解度很小，因此，微生物 反应器必须不断的进行通气和搅拌，使培 养液中保持一定的溶解氧浓度，来满足微 生物的需要

进行微生物深层培养的反应器统称 发酵罐。这类反应器搅拌方式大致有 三种 机械搅拌 压缩空气鼓泡 利用泵使液体循环

进行微生物深层培养的反应器统称 发酵罐。这类反应器搅拌方式大致有 三种： 机械搅拌 压缩空气鼓泡 利用泵使液体循环

机械搅拌通气式发酵罐 机械搅拌通气式发酵罐又称通用式发 酵罐,是工业上最常用的一种微生物反 应器,这类发酵罐既具有机械搅拌又有 压缩空气分布装置,搅拌器的主要作用 是打碎空气气泡,增加气液接触界面, 以提高气液间的传质速率,同时也是为 了使发酵液充分混合,液体中的固形物 料保持悬浮状态

一、机械搅拌通气式发酵罐 机械搅拌通气式发酵罐又称通用式发 酵罐，是工业上最常用的一种微生物反 应器，这类发酵罐既具有机械搅拌又有 压缩空气分布装置，搅拌器的主要作用 是打碎空气气泡，增加气液接触界面， 以提高气液间的传质速率，同时也是为 了使发酵液充分混合，液体中的固形物 料保持悬浮状态

夹套传热排管传热

夹套传热 排管传热

(a) Kb) a)六平叶:(b)六弯叶;()六箭时 通用式发酵罐大多采用涡轮式搅拌器,为了 避免气泡在阻力较小的搅拌器中心部位沿着轴周 边上升逸出,在搅拌器中央带有圆盘。常用的涡 轮搅拌器有平叶式、弯叶式和箭叶式三种。 在相同的搅拌功率下粉碎气泡的能力的大小是 平叶搅拌器大于弯叶搅拌器,弯叶搅拌器大于箭 叶式搅拌器;但其翻动流体的能力则与上述情况 相反

通用式发酵罐大多采用涡轮式搅拌器，为了 避免气泡在阻力较小的搅拌器中心部位沿着轴周 边上升逸出，在搅拌器中央带有圆盘。常用的涡 轮搅拌器有平叶式、弯叶式和箭叶式三种。 在相同的搅拌功率下粉碎气泡的能力的大小是， 平叶搅拌器大于弯叶搅拌器，弯叶搅拌器大于箭 叶式搅拌器；但其翻动流体的能力则与上述情况 相反

通用式发酵罐的几何尺寸比例 H/D=17~3 d/D=1/2~1/3 w/D=1/8~1/12 D B/D=0.8~1.0 s:两搅拌器间距, 日 w:挡板宽度 d:搅拌器直径, H:发酵罐筒身高 H1:液位高度, B:下搅拌器距底间距 D:发酵罐内径 日日

通用式发酵罐的几何尺寸比例 H/D=1.7~3 d/D=1/2~1/3 W/D=1/8~1/12 B/D=0.8~1.0 s:两搅拌器间距, W:挡板宽度 d:搅拌器直径, H:发酵罐筒身高 HL:液位高度, B:下搅拌器距底间距, D:发酵罐内径

发酵用的传热装置有夹套和排管两 种.一般小型发酵罐多采用外夹套作为传 热装置,而大中型发酵罐多采用排管换 热器,这是因为罐的容积愈大,其单位 体积培养液具有的周壁表面愈小,排管同 时还可起挡板的作用。 消泡装置为耙式消泡桨,装于搅拌轴 上,齿面略高于液面,当少量泡沫上升 时,转动的耙齿就可以把泡沫打碎

发酵用的传热装置有夹套和排管两 种.一般小型发酵罐多采用外夹套作为传 热装置，而大中型发酵罐多采用排管换 热器，这是因为罐的容积愈大，其单位 体积培养液具有的周壁表面愈小,排管同 时还可起挡板的作用。 消泡装置为耙式消泡桨,装于搅拌轴 上，齿面略高于液面，当少量泡沫上升 时,转动的耙齿就可以把泡沫打碎

机械搅拌反应器的优点 操作弹性大,pH值和温度易于控制 有较规范的工业放大方法;适合连续培 养 缺点驱动功率大;内部结构复杂, 难于彻底洗净,易造成污染;在丝状菌的 培养中由于搅拌器的剪切作用,细胞易 损伤

机械搅拌反应器的优点: 操作弹性大，pH值和温度易于控制； 有较规范的工业放大方法；适合连续培 养. 缺点:驱动功率大；内部结构复杂， 难于彻底洗净,易造成污染；在丝状菌的 培养中由于搅拌器的剪切作用，细胞易 损伤

自吸式发酵罐 自吸式发酵罐不需 空气压缩机供应压缩空 气,而是利用搅拌器旋 转时产生的抽吸力吸入 空气。搅拌器是一空心 叶轮,叶轮快速旋转时 液体被甩出,在叶轮中 电机 心形成负压,从而将罐外 空气吸到罐内。 皮带 66自吸式发酵罐 —导轮,2叶轮;3

二、自吸式发酵罐 自吸式发酵罐不需 空气压缩机供应压缩空 气，而是利用搅拌器旋 转时产生的抽吸力吸入 空气。搅拌器是一空心 叶轮，叶轮快速旋转时 液体被甩出，在叶轮中 心形成负压,从而将罐外 空气吸到罐内

自吸式发酵罐的优点: 利用机械搅拌的抽吸作用将空气自 吸入反应器内达到既通风有搅拌的目的, 从而省去了压缩机。 缺点: 吸程一般不高,必须采用低阻力高效 空气除菌装置

自吸式发酵罐的优点: 利用机械搅拌的抽吸作用将空气自 吸入反应器内,达到既通风有搅拌的目的， 从而省去了压缩机。 缺点: 吸程一般不高，必须采用低阻力高效 空气除菌装置