第十章 通风发酵设备.pptVIP

四十年代中期，青霉素的工业化生产，或深层通风培养技术的出现，标志近代通风发酵工业的开始。 在深层通风培养技术中，发酵罐是关键设备。在发酵罐中，微生物在适当的环境中进行生长、新陈代谢和形成发酵产物。 第一节 通风发酵罐及结构 通风发酵罐又称好气性发酵罐，如谷氨酸、柠檬酸、酶制剂、抗生素、酵母等发酵用的发酵罐。 好气性发酵需要将空气不断通入发酵液中，以供微生物所消耗的氧。 通风发酵罐的类型 机械搅拌发酵罐 气升式发酵罐 自吸式发酵罐 伍式发酵罐 文氏管发酵罐 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。它是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，机械搅拌发酵罐的基本要求 发酵罐应具有适宜的径高比。 发酵罐能承受一定压力。 发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合，保证发酵液必须的溶解氧。 发酵罐应具有足够的冷却面积。 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。 搅拌器的轴封应严密，尽量减少泄漏。 2，机械搅拌发酵罐的结构 好气性机械搅拌发酵罐是密封式受压设备，主要部件包括： 罐身 轴封 消泡器 搅拌器 联轴器 中间轴承 挡板 空气分布管 换热装置 人孔以及管路等 （1）罐体 罐体由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成，小型发酵罐罐顶和罐身采用法兰连接，材料一般为不锈钢。 为了便于清洗，小型发酵罐顶设有清洗用的手孔。中大型发酵罐则装没有快开入孔及清洗用的快开手孔。 罐顶还装有视镜及灯镜。 在罐顶上的接管有：进料管、补料管、排气管、接种管和压力表接管。 在罐身上的接管有冷却水进出管、进空气管、取样管、温度计管和测控仪表接口。 （2）罐体的尺寸比例 罐体各部分的尺寸有一定的比例，罐的高度与直径之比一般为1.7~4左右。 发酵罐通常装有两组搅拌器，两组搅拌器的间距S约为搅拌器直径的三倍。对于大型发酵罐以及液体深度HL较高的，可安装三组或三组以上的搅拌器。最下面一组搅拌器通常与风管出口较接近为好，与罐底的距离C一般等于搅拌器直径Di，但也不宜小于0.8Di，否则会影响液体的循环。 最常用的发酵罐各部分的比例尺寸如图。 （3）搅拌器 搅拌器的作用是打碎气泡，使空气与溶液均匀接触，使氧溶解于发酵液中。 搅拌器有轴向式（桨叶式、螺旋桨式）和径向式（涡轮式）两种。 轴向式搅拌器 桨叶式 螺旋桨式 径向式（涡轮式）搅拌器 （Disc turbine） 平直叶 弯叶 箭叶 （4）挡板 挡板的作用是改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体剧烈翻动，增加溶解氧。 通常，挡板宽度取(0.1~0.2)D，装设6~4块即可满足全挡板条件 全挡板条件：是指在一定转数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： （5）消泡器 消泡器的作用是将泡沫打破。 消泡器常用的形式有锯齿式、梳状式及孔板式。孔板式的孔径约10~20毫米。 消泡器的长度约为罐径的0．65倍。 （6）联轴器 大型发酵罐搅拌轴较长，常分为二至三段，用联轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性联接。 常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。小型的发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接，轴的连接应垂直，中心线对正。 （7）轴承 为了减少震动，中型发酵罐—般在罐内装有底轴承，而大型发酵罐装有中间轴承，底轴承和中间轴承的水平位置应能适当调节。罐内轴承不能加润滑油，应采用液体润滑的塑料轴瓦(如聚四氟乙烯等)，轴瓦与轴之间的间隙常取轴径的0.4~0.7％。为了防止轴颈磨损，可以在与轴承接触处的轴上增加一个轴套。 （8）变速装置 试验罐采用无级变速装置。发酵罐常用的变速装置有三角皮带传动，圆柱或螺旋圆锥齿轮减速装置，其中以三角皮带变速传动较为简便。 （9）轴封 轴封的作用是使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和污染杂菌。 常用的轴封有填料函和端面轴封两种。 填料函式轴封是由填料箱体，填料底衬套，填料压盖和压紧螺栓等零件构成，使旋转轴达到密封的效果。 端面式轴封又称机械轴封。密封作用是靠弹性元件（弹簧、波纹管等）的压力使垂直于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。 填料函式轴封的优点是结构简单。 主要缺点是： 死角多，很难彻底灭菌，容易渗漏及染菌； 轴的磨损情况较严重； 填料压紧后摩擦功率消耗大； 寿命短，经常维修，耗工时多。 端面式轴封的优点： 清洁； 密封可靠； 无死角，可以防止杂菌污染； 使用寿命长； 摩擦功率耗损小； 轴或轴套不受磨损； 它对轴的精度和光洁度没有填料密封要求那么严格，对轴的震动敏感性小。 端面式轴封的缺点： 结构比填料密封复杂，装拆不便； 对动环及静环的表面光洁度及平直度要求高。 （9）发酵罐的换热装置 夹套式换热装置 这种装