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第八章 发酵设备 第一节 发酵设备概述 发酵主要设备为发酵罐和种子罐，各自都附有原料(培养基)调制、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。 要求： (1) 必须能够提供微生物生命活动和代谢所要求的条件 (2) 便于操作和控制，保证工艺条件实现，获得高产。 一、发酵罐 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方面已出现在线连续测定的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，（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高，几乎达到十分苛刻的程度。 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 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．功率消耗：0.5～4kW／m3。 7. 发酵热量：5 000～20 000 kcal／m3．h。 发酵罐的类型 1.按微生物生长代谢需要分类： 好气：抗生素、酶制剂、酵母、氨基酸，维生素等产品是在好气 发酵罐中进行的； 需要强烈的通风搅拌，提高氧在发酵液中的传 质系数； 厌气：丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等采用厌气发酵罐。 不需要通气。 2. 按照发酵罐设备特点分类： 机械搅拌通风发酵罐： 包括循环式，如伍式发酵罐，文氏管发酵罐，以及非循环式的通风式发酵罐和自吸式发酵罐等。 非机械搅拌通风发酵罐： 包括循环式的气提式、液提式发酵罐，以及非循环式的排管式和喷射式发酵罐。 两类发酵罐是采用不同的手段使发酵罐内的气、固、液三相充分混合，从而满足微生物生长和产物形成对氧的需求。 3.按容积分类： 一般认为500L以下的是实验室发酵罐； 500-5000L是中试发酵罐； 5000L以上是生产规模的发酵罐。 第二节 通风发酵罐 一、机械搅拌发酵罐 机械搅拌发酵罐是发酵工厂常用类型之一。 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、发酵所需要的氧气。　 发酵罐的基本条件 （1）发酵罐应具有适宜的径高比。罐身越高，氧的利用率较高。 （2）发酵罐能承受一定的压力。 （3）要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，减少泄漏。 发酵罐 二、发酵罐的结构 1、罐体 2、搅拌器和挡板 3、消泡器? 4