中国农业大学：《发酵工程学 Fermentation Engineering》课程教学资源（PPT课件）第七章 发酵生产的设备

第七章发酵设备 主讲人:刘萍

第七章 发酵设备 主讲人：刘萍

第一节发酵设备概述 发酵主要设备为发酵罐和种子罐,它们各自都附有 原料(培养基)调制、蒸煮、灭菌和冷却设备,通气 调节和除菌设备,以及搅拌器等 ·种子罐:以确保发酵罐培养所必需的菌体量为目的。 发酵罐:承担产物的生产任务。 它必须能够提供微生物生命活动和代谢所要求 的条件,并便于操作和控制,保证工艺条件的实现, 从而获得高

第一节 发酵设备概述 • 发酵主要设备为发酵罐和种子罐，它们各自都附有 原料(培养基)调制、蒸煮、灭菌和冷却设备，通气 调节和除菌设备，以及搅拌器等。 • 种子罐：以确保发酵罐培养所必需的菌体量为目的。 • 发酵罐：承担产物的生产任务。 它必须能够提供微生物生命活动和代谢所要求 的条件，并便于操作和控制，保证工艺条件的实现， 从而获得高产

发酵罐 发酵罐的定义:是为一个特定生物化学过程的操 作提供良好而满意的环境的容器。对于某些工艺 来说,发酵罐是个密闭容器,同时附带精密控制 系统;而对于另一些简单的工艺来说,发酵罐只 是个开口容器,有时甚至简单到只要有一个开口 的坑

一、发酵罐 发酵罐的定义：是为一个特定生物化学过程的操 作提供良好而满意的环境的容器。对于某些工艺 来说，发酵罐是个密闭容器，同时附带精密控制 系统；而对于另一些简单的工艺来说，发酵罐只 是个开口容器，有时甚至简单到只要有一个开口 的坑

发酵罐系统 个优良的发酵罐装置和组成 (1)应具有严密的结构 (2)良好的液体混合特性 (3)好的传质相传热速率 (4)具有配套而又可靠的检测、控制仪表

发酵罐系统 一个优良的发酵罐装置和组成 （1）应具有严密的结构 （2）良好的液体混合特性 （3）好的传质相传热速率 （4）具有配套而又可靠的检测、控制仪表

发酵罐发展历史 第一阶段:1900年以前,是现代发酵罐的雏形,它 带有简单的温度和热交换仪器。 第二阶段:1900-1940年,出现了200m3的钢制发酵 罐,在面包酵母发酵罐中开始使用空气分布器,机 械搅拌开始用在小型的发酵罐中 第三阶段:1940-1960年,机械搅拌、通风,无菌 操作和纯种培养等一系列技术开始完善,发酵工艺 过程的参数检测和控制方面已出现,耐蒸汽灭菌的 在线连续测定的pH电极和溶氧电极,计算机开始 进行发酵过程的控制。发酵产品的分离和纯化设备 逐步实现商品化

发酵罐发展历史 • 第一阶段:1900年以前，是现代发酵罐的雏形，它 带有简单的温度和热交换仪器。 • 第二阶段:1900-1940年，出现了200m3的钢制发酵 罐，在面包酵母发酵罐中开始使用空气分布器，机 械搅拌开始用在小型的发酵罐中。 • 第三阶段：1940-1960年，机械搅拌、通风，无菌 操作和纯种培养等一系列技术开始完善，发酵工艺 过程的参数检测和控制方面已出现，耐蒸汽灭菌的 在线连续测定的pH电极和溶氧电极，计算机开始 进行发酵过程的控制。发酵产品的分离和纯化设备 逐步实现商品化

·第四阶段:1960-1979年,机械搅拌通风发酵罐的 容积增大到80-150m3。由于大规模生产单细胞蛋 白的需要,又出现了压力循环和压力喷射型的发 酵罐,它可以克服—些气体交换和热交换问题。 计算机开始在发酵工业上得到广泛应用 ·第五阶段:1979年至今。生物工程和技术的迅猛 发展,给发酵工业提出了新的课题。于是,大规 模细胞培养发酵罐应运而生,胰岛素,干扰素等 基因工程的产品走上商品化

• 第四阶段：1960-1979年，机械搅拌通风发酵罐的 容积增大到80-150m3。由于大规模生产单细胞蛋 白的需要，又出现了压力循环和压力喷射型的发 酵罐，它可以克服—些气体交换和热交换问题。 计算机开始在发酵工业上得到广泛应用。 • 第五阶段：1979年至今。生物工程和技术的迅猛 发展，给发酵工业提出了新的课题。于是，大规 模细胞培养发酵罐应运而生，胰岛素，干扰素等 基因工程的产品走上商品化

发酵罐的特点 (1)发酵罐与其他工业设备的突出差别是对纯种培养 的要求之高,几乎达到十分苛刻的程度。因此,发 酵罐的严密性,运行的高度可靠性是发酵工业的显 著特点。 (2)现代发酵工业为了获取更大的经济利益,发酵罐 更加趋向大型化和自动化发展。 在发酵罐的自动化方面,作为参数检测的眼睛如 pH电极、溶解氧电极、溶解二氧化碳电极等的在线 检测在国外已相当成熟。国内目前尚处于起步阶段 发酵检测参数还只限于温度、压力、空气流量等 些最常规的参数

发酵罐的特点 （1）发酵罐与其他工业设备的突出差别是对纯种培养 的要求之高，几乎达到十分苛刻的程度。因此，发 酵罐的严密性，运行的高度可靠性是发酵工业的显 著特点。 （2）现代发酵工业为了获取更大的经济利益，发酵罐 更加趋向大型化和自动化发展。 在发酵罐的自动化方面，作为参数检测的眼睛如 pH电极、溶解氧电极、溶解二氧化碳电极等的在线 检测在国外巳相当成熟。国内目前尚处于起步阶段， 发酵检测参数还只限于温度、压力、空气流量等一 些最常规的参数

发酵罐的种类 发酵工业上最常用的是通风搅拌罐。除了通风 搅拌发酵罐外,其它型式的发酵罐如:气提式 发酵罐、压力循环发酵罐、带超滤膜的发酵罐

发酵罐的种类 • 发酵工业上最常用的是通风搅拌罐。除了通风 搅拌发酵罐外，其它型式的发酵罐如：气提式 发酵罐、压力循环发酵罐、带超滤膜的发酵罐 等

典型发酵设备 ·种子制备设备、主发酵设备、辅助设备(无菌空 气和培养基的制备),发酵液预处理设备,粗产 品的提取设备、产品精制与干燥设备、流出物 回收、利用和处理设备等

典型发酵设备 • 种子制备设备、主发酵设备、辅助设备(无菌空 气和培养基的制备)，发酵液预处理设备，粗产 品的提取设备、产品精制与干燥设备、流出物 回收、利用和处理设备等

发酵罐工艺操作条件 1.温度:25~40℃。 2.压力:0~1kg/cm3(表压)。 3.灭菌条件;温度100~140℃,压力0~3kg/ cm3(表压) 4.pH:2~11 5.需氧量:0.05~0.3kmo1/m3h 6.通气量:0.3~2VVM。 7.功率消耗:0.5~4kW/m3 8.发酵热量:5000~20000kcal/m3.h

发酵罐工艺操作条件 1．温度：25～40℃。 2．压力：0～1 kg／cm3(表压)。 3．灭菌条件；温度100～140℃，压力0～3 kg／ cm3 (表压). 4．pH：2～11。 5．需氧量：0．05～0.3 kmo1／m3·h。 6．通气量：0.3～2 VVM。 7．功率消耗：0.5～4kW／m3。 8. 发酵热量：5 000～20 000 kcal／m3．h