《通风发酵设备》课件

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1、什么是OTR，什么是OUR？传热/传质速率表达通式？影响KLa的因素可以分为哪三类？第四章通风发酵设备4.1机械搅拌通风发酵罐发酵罐——进行大规模悬浮培养微生物的反应器。工业微生物发酵多为好氧发酵，因此发酵罐多采用通气和搅拌方式来增加氧在培养液中的溶解。发酵罐的类型：机械搅拌型、外部液体循环式、气升式机械搅拌通风发酵罐（通用式发酵罐）——兼有机械搅拌和压缩空气分布装置的发酵罐，目前最大的通用式发酵罐容积为480m3。发酵罐结构：罐体、搅拌装置、挡板、消泡器、联轴器、变速装置、通气装置、轴封、传热装置、人孔、视镜、进出料管、取样管等。大型发酵罐

2、1.罐体：直径<1m封头用法兰与筒身连接，罐顶设有清洗用手口。直径>1m，封头焊在筒身上，罐顶开人口。筒体要求双面焊接，焊接面要光滑无沙眼、无死角。法兰（Flange）2.搅拌装置：产生强大的总体流动，将流体均匀分布于容器各处，以达到宏观均匀；产生强烈的湍动，使气体、液体、固体微团尺寸减小。两种作用将有利于混合、传热和传质，特别对氧的溶解具有重要意义。径向流涡流搅拌器能产生很大的剪切力，有利于气泡的破碎，但不利于微生物的生长。通用式微生物反应器的搅拌为了更好的溶解氧，气体分散是属于小尺度的混合，因此广泛采用涡流式搅拌器。桨叶背面形成较为稳定的

3、气穴，气穴在尾部破裂，形成富含小气泡的分散区，随液体的流动分散至罐内。径向流（涡轮）搅拌器：液体在搅拌器内做径向和切向运动——径向流流量小、压头高。六平叶涡流半圆叶圆盘涡流RushtonCD-6弯曲非对称叶片ICIBT-6轴向流（旋桨式）搅拌器：液体做轴向和切向运动——轴向流循环量大、压头低,剪切力小旋桨式搅拌器循环量大，尤其适用于要求容器上下均匀的场合。四宽叶螺旋叶轮机翼螺旋叶轮四斜叶开启涡轮扇形圆弧叶轮推进式叶轮在相同搅拌功率下不同搅拌器破碎气泡的能力和翻动液体的能力不同。由于发酵罐的H/D值较大，为了使发酵液充分被搅动，可在同一搅拌轴上

4、配置多个不同搅拌器。考虑因素：罐内装料高度、发酵液特性、搅拌器直径等。对于抗生素生产发酵罐，一般在搅拌轴上层采用轴流式搅拌器以强化混合效果，下层采用径流式搅拌器以利于粉碎气泡强化氧的传递。挡板：作用——改变被搅拌液体的流动方向，使之产生纵向运动，从而消除液面中央部分的下凹漩涡。全挡板条件——罐内加了挡板使漩涡基本消失，或者说是指消除液面漩涡的最低挡板数全挡板条件下的挡板数和挡板宽度W-挡板宽度；D-罐径；mb-挡板数一般发酵罐中安装4块挡板，W=1/8~1/12D4.1机械搅拌通风发酵罐3.消泡装置：发酵液中含有大量的蛋白质等易发泡物质，在强

5、烈的通气和搅拌条件下会产生大量的泡沫，将导致发酵液外溢和增加染菌机会，进而导致装料系数降低。减少发酵液泡沫比较有效的方法是加入消沫剂，也可采用机械装置来破碎泡沫。天然油脂是最早采用的化学消泡剂，但是其消泡能力弱，作用时间短。目前，分子量>2000的聚醚、聚二甲基硅烷广泛用于各种抗生素发酵的泡沫抑制中。4.联轴器及轴承5.变速装置6.进气装置：在最下层搅拌桨的正下方，开口向下，距罐底40~50mm4.1机械搅拌通风发酵罐7.轴封装置：搅拌轴一般从罐顶深入罐内，但对容积大于100m3的大型发酵罐，采用下伸轴以降低发酵罐重心，缩短轴的长度，降低传动

6、噪声。同时顶部空间可以安装高效的机械消沫器及其他自控部件。采用下伸轴时要求双端面轴封，轴封要设计可用蒸汽灭菌，用无菌空气保压防漏及冷却。而上伸轴可采用单端面轴封。（1）动环和静环（2）弹簧加荷装置（3）辅助密封原件8.传热装置：夹套(<5m3)、内蛇管、外盘管发酵热因品种、发酵时间不同而异，不能通过简单的计算求得，要靠实验测定。通用机械搅拌反应器的发展趋势：容积：扩大至100~350m3材质：有碳钢改为不锈钢传热：由单一的罐内蛇管传热改为罐内直管和罐壁半圆管相组合减速：将皮带减速改用机械式减速搅拌：从单一径向涡轮式搅拌改为径、轴双向流式搅拌。

7、4.1机械搅拌通风发酵罐通用式发酵罐的几何尺寸：种子罐：H/D=1.7~2.0发酵罐：H/D=2.0~2.5高径比要保证传质效果好、空气利用率高，保证综合经济指标合理和使用方便。影响因素：发酵菌种、发酵工艺条件、厂房的土建等。发酵罐的装料容积：筒身体积+底封头体积实际生产中，罐中的培养液因通气和搅拌会引起液面上升和发泡，因此罐中实际装料量V不能过大，一般填料系数：自学例4-1和例4-2。请预习第二节其他类型的通风发酵罐第三节通风固相发酵设备