第四章发酵设备概述.ppt

生物反应器是发酵工程中最重要的设备之一 第一节 发酵罐简介 1、基本概念 发酵设备中最重要、应用最广的设备，是发酵工业的心脏 广义的发酵罐是指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。工业发酵中一般指进行微生物深层培养的设备 在有些情况下，密闭容器，简单容器 2、发展过程 严密的结构 良好的液体混合性能 高的传质和传热速率 灵敏的检测和控制仪表 一、厌氧微生物反应器——酒精发酵罐 酵母将糖转化为酒精高转化率条件 (1)满足酵母生长和代谢的必要工艺条件 (2)一定的生化反应时间 (3)及时移走在生化反应过程中将释放的生物热 酒精发酵罐的结构要求 满足工艺要求，有利于发酵的排出 从结构上有利于发酵液的排出 有利于设备清洗、维修以及设备制造安装方便等问题。 为圆柱形，底盖和顶盖均为碟形或锥形。 在酒精发酸过程中，为了回收二氧化碳气体及其所带出的部分酒精，发酵罐宜采用密闭式。 罐顶装有人孔、视镜及二氧化碳回收管、进料管、接种管、压力表和测量仪表接口管等。 罐底装有排料口和排污口； 罐身上下部装有取样口和温度计接口，对于大型发酵耀，为了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有人孔。 发酵的冷却装置 对于中小型发酵罐，多采用罐顶喷水淋于罐外壁表面进行膜状冷却； 对于大型发酵罐，罐内装有冷却蛇管或罐内蛇管和罐外壁喷洒联合冷却装置。 为避免发酵车间的潮湿和积水，要求在罐体底部沿罐体四周装有集水槽。 采用罐外列管式喷淋冷却的方法，具有冷却发酵液均匀，冷却效率高等优点。 酒精发酵罐的洗涤 过去均由人工操作，不仅劳动强度大，而且CO2气体一旦末彻底排除，工人入罐清洗会发生中毒事故。 近年来，酒精发酵罐巳逐步采用水力喷射洗涤装置，从而改善了工人的劳动强度和提高了操作效率。大型发酵罐采用这种水力洗涤装置尤为重要。 所谓CIP系统，是clean in place的简称，意即内部清洗系统。 水力喷射装置 由一根两头装有喷嘴的洒水管组成 两头喷水管弯有一定的弧度 喷水管上均匀地钻有一定数量的小孔 喷水管安装时呈水平 喷水管借活接头和固定供水管相连接 它是借喷水管两头喷嘴以一定喷出速度而形成的反作用力，使喷水管自动旋转。 对于120m3的酒精发酵耀，采用36×3mm的喷水管，管上开有44×30个小孔，两头喷嘴口径为9mm。 高压强的水力喷射洗涤装置 它是一根直立的喷水管，沿轴向安装于罐的中央，在垂直喷水管上按一定的间距均匀地钻有4-6mm的小孔，孔与水平呈20度角，水平喷水管借活接头，上端和供水总管，下端相垂直分配管相连接，洗涤水压为0.6-0.8MPa。 水流在较高压力下，由水平喷水管出口处喷出，使其以每分钟48—56转自动旋转，并以极大的速度喷射到罐壁各处，而垂直的喷水管也以同样的水流速度喷射到罐体四壁和罐底。 约5min时间即可完成洗涤作业。洗涤水若用废热水，还可提高洗涤效果。 大型发酵罐搅拌装置 动物细胞反应器 标准发酵罐的几何尺寸 H/D=1.7~4 d/D=1/2~1/3 W/D=1/8~1/12 B/D=0.8~1.0 (s/d)2=1.5~2.5 (s/d)3=1~2 发酵辅助设备 发酵辅助设备主要包括：无菌空气系统，培养基配制和灭菌系统、发酵车间的管道及阀门等。 （一） 空气除菌流程和设备 空气预过滤 空气压缩机 冷却器 析水器 加热器 空气贮罐 空气过滤器 发酵罐。 1、空气压缩机： 工业发酵用的压缩空气是2～3kg／cm2的低压空气。目前常用的是往复式空压机，最好选用水冷式和无油润滑的。涡轮空压机能提供大量2～3kg／cm2的压缩空气，耗电省，是最理想的设备。 1、配