第六章发酵设备
第六章 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,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CO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 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CO2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 铺助设备(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
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℃。 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:0.05~0.3kmol/m3h。 6.通气量:0.3~2VVM。 7.功率消耗:0.5~4kW/m3 8.发酵热量:5000~20000 kcal/n3h
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/m3·h。 • 6．通气量：0.3～2VVM。 • 7．功率消耗：0.5～4kW/m3 。 • 8 ．发酵热量：5 000～20 000kcal/m3 .h