第八章 生化反应设备 • 第一节 发酵罐 • 第二节 生化反应设备
第八章 生化反应设备 • 第一节 发酵罐 • 第二节 生化反应设备
第一节 发酵罐 一 发酵罐的定义 二 发酵罐的种类 三 几种好氧发酵罐的结构及其特点
第一节 发酵罐 一 发酵罐的定义 二 发酵罐的种类 三 几种好氧发酵罐的结构及其特点
发酵罐的定义 是发酵生产中最主要的设备,是按照发酵过程的 工艺要求,保证和控制各种生化反应条件(T,P,O2, 防止杂菌污染),以促进微生物的新陈代谢,使之 能在低消耗下获得较高的产量的一种设备。 注意:由于发酵时采用的菌种不同、产物不 同或发酵类型不同,培养或发酵条件也就各不相 同。因此,需要根据发酵过程的特点和要求来设 计和选择不同结构和形式的发酵罐
发酵罐的定义 是发酵生产中最主要的设备,是按照发酵过程的 工艺要求,保证和控制各种生化反应条件(T,P,O2, 防止杂菌污染),以促进微生物的新陈代谢,使之 能在低消耗下获得较高的产量的一种设备。 注意:由于发酵时采用的菌种不同、产物不 同或发酵类型不同,培养或发酵条件也就各不相 同。因此,需要根据发酵过程的特点和要求来设 计和选择不同结构和形式的发酵罐
发酵罐的种类 微生物有好氧和厌氧两大类,培养这两大类微 生物的发酵罐有很大的区别。相应地发酵罐可 分为以下两种: 1 好氧发酵罐: 氨基酸、有机酸、酶制剂、抗生素和单细胞 蛋白均由此方法制得。在生产过程中需通入无 菌空气,因此其设备的结构要比厌氧发酵复杂 些。 生产上根据发酵罐通风和搅拌方式的不同可将 其分为四类:机械搅拌式通风发酵罐、自吸式 发酵罐、气升式发酵罐和塔式发酵罐
发酵罐的种类 微生物有好氧和厌氧两大类,培养这两大类微 生物的发酵罐有很大的区别。相应地发酵罐可 分为以下两种: 1 好氧发酵罐: 氨基酸、有机酸、酶制剂、抗生素和单细胞 蛋白均由此方法制得。在生产过程中需通入无 菌空气,因此其设备的结构要比厌氧发酵复杂 些。 生产上根据发酵罐通风和搅拌方式的不同可将 其分为四类:机械搅拌式通风发酵罐、自吸式 发酵罐、气升式发酵罐和塔式发酵罐
• 2 厌氧发酵罐 厌氧发酵也称静止培养,因其不需供氧,所以设 备和工艺都较好氧发酵简单。严格的厌氧液体深 层发酵的主要特色是排除发酵罐中的氧。罐内的 发酵液应尽量装满,以便减少上层气相的影响, 有时还需充人非氧气体。发酵罐的排气口要安装 水封装置,培养基应预先还原。 (本章重点讲述好氧发酵罐)
• 2 厌氧发酵罐 厌氧发酵也称静止培养,因其不需供氧,所以设 备和工艺都较好氧发酵简单。严格的厌氧液体深 层发酵的主要特色是排除发酵罐中的氧。罐内的 发酵液应尽量装满,以便减少上层气相的影响, 有时还需充人非氧气体。发酵罐的排气口要安装 水封装置,培养基应预先还原。 (本章重点讲述好氧发酵罐)
一 通用机械搅拌通风发酵罐 (一)结构 主要由罐体、控温部分、搅拌部分、通气部分、 进出料口、测量系统和附属系统等组成。分别介 绍各个部件的作用及其工作原理,如下: 通用式发酵罐是指既具有机械搅拌又有压缩空气分 布装置的发酵罐。由于这种型式的罐是目前大多数 发酵工厂最常用的,所以称为"通用式"。其容积可 自20 L~200 L,有的甚至可500-50000 L
一 通用机械搅拌通风发酵罐 (一)结构 主要由罐体、控温部分、搅拌部分、通气部分、 进出料口、测量系统和附属系统等组成。分别介 绍各个部件的作用及其工作原理,如下: 通用式发酵罐是指既具有机械搅拌又有压缩空气分 布装置的发酵罐。由于这种型式的罐是目前大多数 发酵工厂最常用的,所以称为"通用式"。其容积可 自20 L~200 L,有的甚至可500-50000 L
• 1 罐体:为整个发酵过程提供一个密封的环境,防止杂菌 污染;同时为了能在一定压力下进行高温灭菌,要求罐体 承受的压力至少在0。3MPa以上。 • 2 控温部分:保证发酵过程在恒温条件下进行,并将生物 氧化和机械搅拌产生的热量及时除去。一般的发酵罐上通 常装有测温的传感器及冷却和加热用的夹套或盘管。容积 小于50000L的发酵罐一般采用外夹套作为传热装置;容 积大于50000L的发酵罐则采用立式蛇管作为传热装置 • 3 搅拌部分: 是该设备的重要组成部分。它是由安装在一 根轴上的多个涡轮式搅拌浆组成的,它可以使被搅拌的物 料产生轴向和径向流动,从而使罐内物料混合良好,液体 中的固形物保持悬浮状态,有利于固体和营养物质充分接 触,便于营养吸收;另一方面,可以打碎气泡,增加气液 接触面积,提高气液间的传质速率,加强氧的传递效果及 消除泡沫
• 1 罐体:为整个发酵过程提供一个密封的环境,防止杂菌 污染;同时为了能在一定压力下进行高温灭菌,要求罐体 承受的压力至少在0。3MPa以上。 • 2 控温部分:保证发酵过程在恒温条件下进行,并将生物 氧化和机械搅拌产生的热量及时除去。一般的发酵罐上通 常装有测温的传感器及冷却和加热用的夹套或盘管。容积 小于50000L的发酵罐一般采用外夹套作为传热装置;容 积大于50000L的发酵罐则采用立式蛇管作为传热装置 • 3 搅拌部分: 是该设备的重要组成部分。它是由安装在一 根轴上的多个涡轮式搅拌浆组成的,它可以使被搅拌的物 料产生轴向和径向流动,从而使罐内物料混合良好,液体 中的固形物保持悬浮状态,有利于固体和营养物质充分接 触,便于营养吸收;另一方面,可以打碎气泡,增加气液 接触面积,提高气液间的传质速率,加强氧的传递效果及 消除泡沫
另外,由于搅拌器在搅拌过程中使培养液产生漩 涡,因此可以在发酵罐的壁面上安装适当宽度及 数量的挡板,使沿罐壁旋转流动的液体折向中心, 达到消除漩涡的目的;还可以使接近罐壁的液体 的剪切速度增加,有利于物料混合均匀。但需要 注意的是,挡板和罐壁之间应有一定的空隙,以 免出现死角并积垢。 4 通气部分: 是从罐的底部向罐内通入无菌空气,一 般入口处的压力为0.1-0.2MPa ,罐顶部有空气出 口。该设备一般采用空气分布器将无菌空气引入 到发酵液中。空气分布器一般用单孔管,开口向 下,避免培养液中的固体物料在管口堆积而增加 污染的机会
另外,由于搅拌器在搅拌过程中使培养液产生漩 涡,因此可以在发酵罐的壁面上安装适当宽度及 数量的挡板,使沿罐壁旋转流动的液体折向中心, 达到消除漩涡的目的;还可以使接近罐壁的液体 的剪切速度增加,有利于物料混合均匀。但需要 注意的是,挡板和罐壁之间应有一定的空隙,以 免出现死角并积垢。 4 通气部分: 是从罐的底部向罐内通入无菌空气,一 般入口处的压力为0.1-0.2MPa ,罐顶部有空气出 口。该设备一般采用空气分布器将无菌空气引入 到发酵液中。空气分布器一般用单孔管,开口向 下,避免培养液中的固体物料在管口堆积而增加 污染的机会
5 进出料口:是进料和出料的装置,同时还配有 补料口装置。 6 测量系统:包括温度、酸度和溶解氧的数据监 控、传感器和测量装置
5 进出料口:是进料和出料的装置,同时还配有 补料口装置。 6 测量系统:包括温度、酸度和溶解氧的数据监 控、传感器和测量装置