第六章_发酵罐操作与灭菌技术

1、第一节第一节 发酵设备概述发酵设备概述o 发酵主要设备为发酵罐和种子罐，它们各自都附发酵主要设备为发酵罐和种子罐，它们各自都附有原料有原料(培养基培养基)调制、蒸煮、灭菌和冷却设备，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。通气调节和除菌设备，以及搅拌器等。 o 种子罐：以确保发酵罐培养所必需的菌体量为目种子罐：以确保发酵罐培养所必需的菌体量为目的。的。o 发酵罐：承担产物的生产任务。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，保证工艺条件的求的条件，并便于操作和控制，保证工艺条件的实

2、现，从而获得高产。实现，从而获得高产。一、发酵罐一、发酵罐 发酵罐的定义：是为一个特定生物化学过程的操发酵罐的定义：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。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。要有一个开口的坑。 发酵罐系统发酵罐系统o 一个优良的发酵罐装置和组成一个优良的发酵罐装置和组成o （1）应具有严密的结构）应

3、具有严密的结构o （2）良好的液体混合特性）良好的液体混合特性o （3）好的传质相传热速率）好的传质相传热速率o （4）具有配套而又可靠的检测、控制仪表）具有配套而又可靠的检测、控制仪表发酵罐发展历史发酵罐发展历史 o 第一阶段第一阶段:1900年以前，是现代发酵罐的雏形，它带年以前，是现代发酵罐的雏形，它带有简单的温度和热交换仪器。有简单的温度和热交换仪器。o 第二阶段第二阶段:1900-1940年，出现了年，出现了200m3的钢制发的钢制发酵罐，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。械搅拌开始用在小型的发酵罐中。

4、o 第三阶段：第三阶段：1940-1960年，机械搅拌、通风，无菌年，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连续测定的pH电极和溶氧电极，计算机开始进行发电极和溶氧电极，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。商品化。o 第四阶段：第四阶段：1960-1979年，机械搅拌通风年，机械搅拌通风发酵罐的容积增大到发酵罐的容积增大到80-150m3。由

5、于大规。由于大规模生产单细胞蛋白的需要，又出现了压力循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，它可以克服环和压力喷射型的发酵罐，它可以克服些些气体交换和热交换问题。计算机开始在发酵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。工业上得到广泛应用。o 第五阶段：第五阶段：1979年至今。生物工程和技术的年至今。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。素，干扰素等基因工程的产品走上商品化。 发酵罐的特

6、点发酵罐的特点 o （1）发酵罐与其他工业设备的突出差别是对纯种）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，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。显著特点。o （2）现代发酵工业为了获取更大的经济利益，发）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动化方面，作为参数检测的眼睛如pH电极、溶解电极、溶解氧电极、溶解氧电极、溶解CO2电极等

7、的在线检测在国外巳相当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。只限于温度、压力、空气流量等一些最常规的参数。发酵罐的种类发酵罐的种类 o 发酵工业上最常用的是通风搅拌罐。除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、罐如：气提式发酵罐、压力循环发酵罐、带超滤膜的发酵罐等带超滤膜的发酵罐等 。典型发酵设备典型发酵设备 o 种子制备设备种子制备设备o 主发酵设备主发酵设备o 辅助设备辅

8、助设备(无菌空气和培养基的制备无菌空气和培养基的制备)o 发酵液预处理设备发酵液预处理设备o 粗产品的提取设备粗产品的提取设备o 产品精制与干燥设备产品精制与干燥设备o 流出物回收、利用和处理设备流出物回收、利用和处理设备发酵罐工艺操作条件发酵罐工艺操作条件 o 1.温度：温度：2540。o 2.压力：压力：01kg/cm3 (表压表压)。o 3.灭菌条件；温度灭菌条件；温度100140，压力，压力0 o 3kg/cm3 (表压表压).o 4.pH：211。o 5.需氧量：需氧量：0.050.3kmo1/m3h。o 6.通气量：通气量：0.32VVM。o 7.功率消耗：功率消耗：0.54kW/

9、m。o 8.发酵热量：发酵热量：5 00020 000kcal/m.h。发酵罐的类型发酵罐的类型 o 1按微生物生长代谢需要分类：按微生物生长代谢需要分类：o 好气：抗生素、酶制剂、酵母、氨基酸，维生好气：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；需要强烈素等产品是在好气发酵罐中进行的；需要强烈的通风搅拌，目的是提高氧在发酵液中的传质的通风搅拌，目的是提高氧在发酵液中的传质系数系数；o 厌气：丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等采用厌厌气：丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等采用厌气发酵罐。不需要通气。气发酵罐。不需要通气。o 机械搅拌通风发酵罐：包括循环式，如伍式机械搅拌通风发酵罐：

10、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。风式发酵罐和自吸式发酵罐等。o 非机械搅拌通风发酵罐：包括循环式的气提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式、液提式发酵罐，以及非循环式的排管式和喷射式发酵罐。和喷射式发酵罐。o 这两类发酵罐是采用不同的手段使发酵罐内这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。物生长和产物形成对氧的需求。2. 按照发酵罐设备特点分类：按照发酵罐设备特点分

11、类：o 3按容积分类：按容积分类：o 一般认为一般认为500L以下的是实验室发酵罐；以下的是实验室发酵罐；o 500-5000L是中试发酵罐；是中试发酵罐；o 5000L以上是生产规模的发酵罐。以上是生产规模的发酵罐。第二节第二节 嫌气发酵设备嫌气发酵设备 密闭厌氧发酵罐密闭厌氧发酵罐 o 对这类发酵罐的要求是：能封闭；能承受对这类发酵罐的要求是：能封闭；能承受一定压力；有冷却设备；罐内尽量减少装一定压力；有冷却设备；罐内尽量减少装置，消灭死角，便于清洗灭菌。置，消灭死角，便于清洗灭菌。o 酒精和啤酒都属于嫌气发酵产物，其发酵酒精和啤酒都属于嫌气发酵产物，其发酵罐因不需要通入昂贵的无菌空气，因

12、此在罐因不需要通入昂贵的无菌空气，因此在设备放大、制造和操作时，都比好气发酵设备放大、制造和操作时，都比好气发酵设备简单得多。设备简单得多。o 它的容积常大于它的容积常大于50m50m3 3，H:DtH:Dt=1-2=1-2，罐的上、，罐的上、下部都是锥形的。下部都是锥形的。o 上部有物料口，冷却上部有物料口，冷却水口，水口，COCO2 2和气体出口、和气体出口、入孔和压力表开口等。入孔和压力表开口等。o 温度控制采用罐内蛇温度控制采用罐内蛇管和罐外壁直接水喷管和罐外壁直接水喷淋相结合，排料管在淋相结合，排料管在罐的底部。罐的底部。 一、酒精发酵罐 o 酵母将糖转化为酒精高转化率条件酵母将糖转

13、化为酒精高转化率条件o (1)满足酵母生长和代谢的必要工艺条件满足酵母生长和代谢的必要工艺条件o (2)一定的生化反应时间一定的生化反应时间o (3)及时移走在生化反应过程中将释放的生及时移走在生化反应过程中将释放的生物热物热酒精发酵罐的结构要求o 满足工艺要求，有利于发酵热的排出满足工艺要求，有利于发酵热的排出o 从结构上有利于发酵液的排出从结构上有利于发酵液的排出o 有利于设备清洗、维修以及设备制造安装方有利于设备清洗、维修以及设备制造安装方便等问题。便等问题。 酒精发酵罐筒体结构o 为圆柱形，底盖和顶盖均为碟形或锥形。为圆柱形，底盖和顶盖均为碟形或锥形。o 在酒精发酸过程中，为了回收在酒

14、精发酸过程中，为了回收CO2气体及其所气体及其所带出的部分酒精，发酵罐宜采用密闭式。带出的部分酒精，发酵罐宜采用密闭式。o 罐顶装有人孔、视镜及二氧化碳回收管、进料罐顶装有人孔、视镜及二氧化碳回收管、进料管、接种管、压力表和测量仪表接口管等。管、接种管、压力表和测量仪表接口管等。o 罐底装有排料口和排污口；罐底装有排料口和排污口；o 罐身上下部装有取样口和温度计接口，对于大罐身上下部装有取样口和温度计接口，对于大型发酵耀，为了便于维修和清洗，往往在近罐型发酵耀，为了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有入孔。底也装有入孔。 发酵的冷却装置o 对于中小型发酵罐，多采用罐顶喷水淋于罐外对于中小型发酵罐

15、，多采用罐顶喷水淋于罐外壁表面进行膜状冷却；壁表面进行膜状冷却；o 对于大型发酵罐，罐内装有冷却蛇管或罐内蛇对于大型发酵罐，罐内装有冷却蛇管或罐内蛇管和罐外壁喷洒联合冷却装置，管和罐外壁喷洒联合冷却装置，o 为避免发酵车间的潮湿和积水，要求在罐体底为避免发酵车间的潮湿和积水，要求在罐体底部沿罐体四周装有集水槽。部沿罐体四周装有集水槽。o 采用罐外列管式喷淋冷却的方法，具有冷却发采用罐外列管式喷淋冷却的方法，具有冷却发酵液均匀，冷却效率高等优点。酵液均匀，冷却效率高等优点。 酒精发酵罐的洗涤o 过去均由人工操作，不仅劳动强度大，而且CO2气体一旦末彻底排除，工人入罐清洗会发生中毒事故。o 近年来

16、，酒精发酵罐巳逐步采用水力喷射洗涤装置，从而改善了工人的劳动强度和提高了操作效率。大型发酵罐采用这种水力洗涤装置尤为重要。水力喷射装置o 是由一根两头装有喷嘴的洒水管组成o 两头喷水管弯有一定的弧度o 喷水管上均匀地钻有一定数量的小孔o 喷水管安装时呈水平o 喷水管借活接头和固定供水管相连接o 它是借喷水管两头喷嘴以一定喷出速度而形成的反作用力，使喷水管自动旋转。o 对 于 1 2 0 m3的 酒 精 发 酵 耀 ， 采 用363mm的喷水管，管上开有4430个小孔，两头喷嘴口径为9mm。 高压强的水力喷射洗涤装置o 它是一根直立的喷水管，沿轴向安装于罐的中央，在垂直喷水管上按一定的间距均匀地

17、钻有4-6mm的小孔，孔与水平呈20度角，水平喷水管借活接头，上端和供水总管，下端相垂直分配管相连接，洗涤水压为0.6-0.8MPa。o 水流在较高压力下，由水平喷水管出口处喷出，使其以每分钟4856转自动旋转，并以极大的速度喷射到罐壁各处，而垂直的喷水管也以同样的水流速度喷射到罐体四壁和罐底。o 约5min时间即可完成洗涤作业。洗涤水若用废热水，还可提高洗涤效果。 发酵罐发酵罐三、发酵罐的结构三、发酵罐的结构o 1、罐体罐体 o 2、搅拌器和挡板搅拌器和挡板 o 3、消泡器消泡器 o 4、联轴器及轴承联轴器及轴承 o 5、变速装置变速装置 o 6、空气分布装置空气分布装置o 7、轴封轴封 o

18、 8、冷却装置冷却装置 三、发酵罐的结构三、发酵罐的结构 o 罐体罐体 ：由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成，：由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成，材料为碳钢或不锈钢，对于大型发酵罐可用衬材料为碳钢或不锈钢，对于大型发酵罐可用衬不锈钢板或复合不锈钢制成，衬里用的不锈钢不锈钢板或复合不锈钢制成，衬里用的不锈钢板厚为板厚为2-32-3毫米。毫米。o 为了满足工业要求，在一定压力下操作、空消为了满足工业要求，在一定压力下操作、空消或实消，罐为一个受压容器，通常灭菌的压力或实消，罐为一个受压容器，通常灭菌的压力为为2.52.5公斤公斤/ /厘米厘米2 2（绝对压力）。（绝对压力）。搅拌器搅拌器o 搅拌

19、器有平叶式、弯叶式、搅拌器有平叶式、弯叶式、箭叶式三种箭叶式三种o 其作用是打碎气泡，使氧其作用是打碎气泡，使氧溶解于醪液中，从搅拌程溶解于醪液中，从搅拌程度来说，以平叶涡轮最为度来说，以平叶涡轮最为激烈，功率消耗也最大，激烈，功率消耗也最大，弯叶次之，箭叶最小。弯叶次之，箭叶最小。o 为了拆装方便，大型搅拌为了拆装方便，大型搅拌器可做成两半型，用螺栓器可做成两半型，用螺栓联成整体。联成整体。通用发酵罐的搅拌桨类型通用发酵罐的搅拌桨类型 o （1）通用发酵罐的搅拌桨最广泛使用的是平叶）通用发酵罐的搅拌桨最广泛使用的是平叶涡轮搅拌桨，国内采用的大多数是六平叶式，其涡轮搅拌桨，国内采用的大多数是六

20、平叶式，其各部分尺寸比例已规范化。各部分尺寸比例已规范化。 这种搅拌桨具有很大的循环液体输送量，功这种搅拌桨具有很大的循环液体输送量，功率消耗大。因此特别适用于丝状菌发酵率消耗大。因此特别适用于丝状菌发酵。o （2）船用螺旋搅拌器，它具有比涡轮桨更为强）船用螺旋搅拌器，它具有比涡轮桨更为强烈的轴向流动，但是氧传递效率低。烈的轴向流动，但是氧传递效率低。o （3）振动混合器，尽管可以提供较高的氧传递效）振动混合器，尽管可以提供较高的氧传递效率，但剪切力较低。率，但剪切力较低。o （4）多棒搅拌桨，已用于粘稠的丝状链霉菌发酵）多棒搅拌桨，已用于粘稠的丝状链霉菌发酵的发酵罐中。这种搅拌桨具有较好的剪

21、切分散能力的发酵罐中。这种搅拌桨具有较好的剪切分散能力和较低的功率消耗，在整个发酵过程中功率变化相和较低的功率消耗，在整个发酵过程中功率变化相对涡轮桨要小的多。对涡轮桨要小的多。 o （5）气体导入式搅拌器，是由一个空心的搅拌桨）气体导入式搅拌器，是由一个空心的搅拌桨组成，安装在空心的搅拌轴上。搅拌桨上至少有一组成，安装在空心的搅拌轴上。搅拌桨上至少有一个暴露在液体中的开口。由于搅拌桨转动，开口处个暴露在液体中的开口。由于搅拌桨转动，开口处的压力随之减少，使导入的气体沿着搅拌轴向下流的压力随之减少，使导入的气体沿着搅拌轴向下流动。它适应于低粘度的发酵液。动。它适应于低粘度的发酵液。 o 消泡方

22、式有两种：一是加入化学消泡剂消除泡消泡方式有两种：一是加入化学消泡剂消除泡沫，但高浓度的化学消泡剂会对发酵产生抑制沫，但高浓度的化学消泡剂会对发酵产生抑制作用，故不能添加太多；作用，故不能添加太多；o 第二种方式，即机械消泡。机械消泡装置主要第二种方式，即机械消泡。机械消泡装置主要有四种。有四种。o 一是锯齿式消泡桨它安装于罐内顶部、高出一是锯齿式消泡桨它安装于罐内顶部、高出液面的位置，固定在搅拌轴上，随搅拌轴转动，液面的位置，固定在搅拌轴上，随搅拌轴转动，不断将泡沫打破。不断将泡沫打破。o 二是半封闭式涡轮消泡器，它是由前者发展改二是半封闭式涡轮消泡器，它是由前者发展改进而来，泡沫可直接被涡

23、轮打碎或被涡轮抛出进而来，泡沫可直接被涡轮打碎或被涡轮抛出撞击到罐壁而破碎。撞击到罐壁而破碎。 消泡装量消泡装量o 三是离心式消泡器，它们置于发酵罐的顶部，三是离心式消泡器，它们置于发酵罐的顶部，利用高速旋转产生的离心力将泡沫破碎，液利用高速旋转产生的离心力将泡沫破碎，液体仍然返回罐内。体仍然返回罐内。o 第四种是刮板式消泡器，它安装于发酵罐的第四种是刮板式消泡器，它安装于发酵罐的排气口处，泡沫从气液进口进到高速旋转的排气口处，泡沫从气液进口进到高速旋转的刮板中，刮板转速为刮板中，刮板转速为10001450 rpm，泡沫迅速被打碎，由于离心力作用，液体被泡沫迅速被打碎，由于离心力作用，液体被甩

24、向壳体壁上，返回罐内，气体则由汽孔排甩向壳体壁上，返回罐内，气体则由汽孔排出。出。挡挡 板板o 挡板的作用是改变液流的方向，由径向流改为挡板的作用是改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体激烈翻动，增加溶解氧。轴向流，促使液体激烈翻动，增加溶解氧。o 通常挡板宽度取（通常挡板宽度取（0.1-0.12）D，装设，装设4-6块块即可满足全挡板条件。即可满足全挡板条件。o 所谓所谓“全挡板条件全挡板条件”是指在一定转速下再增加是指在一定转速下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。要达到全挡板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：条件必须满足下式要求：o D罐的直径（罐的直径（

25、mm）o Z挡板数挡板数o W挡板宽度（挡板宽度（mm） o 竖立的列管，排管，也可以起挡板作用，故一竖立的列管，排管，也可以起挡板作用，故一般具有冷却列管或排管的发酵罐内不另设挡板。般具有冷却列管或排管的发酵罐内不另设挡板。（但冷却管为盘管时，则应设挡板。）挡板的（但冷却管为盘管时，则应设挡板。）挡板的长度自液面起到罐底为止。长度自液面起到罐底为止。o 挡板与罐壁之间的距离为（挡板与罐壁之间的距离为（1/51/9）W，避免形成死角，防止物料与菌体堆积避免形成死角，防止物料与菌体堆积。 联轴器及轴承联轴器及轴承 o 大型发酵罐搅拌轴较长，常分为二至三大型发酵罐搅拌轴较长，常分为二至三段，用联轴

26、器使上下搅拌轴成牢固的刚段，用联轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性联接。性联接。o 常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。小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，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。轴的连接应垂直，中心线对正。o 为了减少震动，中型发酵罐一般在罐内装有底为了减少震动，中型发酵罐一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。中间轴承的水平位置应能适当调节。o 罐内轴承不能加润滑油，应采用液体润滑的塑罐内轴承不能加润滑油，应采用液体润滑的塑料轴瓦（如石棉酚醛

27、塑料，聚四氟乙烯等）。料轴瓦（如石棉酚醛塑料，聚四氟乙烯等）。o 轴瓦与轴之间的间隙常取轴径的轴瓦与轴之间的间隙常取轴径的0.4-0.7%，以适应温度差的变化。以适应温度差的变化。o 罐内轴承接触处的轴颈极易磨损，尤其罐内轴承接触处的轴颈极易磨损，尤其是底轴承处的磨损更为严重，可以在与是底轴承处的磨损更为严重，可以在与轴承接触处的轴上增加一个轴套，用紧轴承接触处的轴上增加一个轴套，用紧固螺钉与轴固定，这样仅磨损轴套而轴固螺钉与轴固定，这样仅磨损轴套而轴不会磨损，检修时只要更换轴套就可以不会磨损，检修时只要更换轴套就可以了。了。变速装置变速装置 o 试验罐采用无级变速装置，发酵罐常用试验罐采用无

28、级变速装置，发酵罐常用的变速装置有三角皮带伸展动，圆柱或的变速装置有三角皮带伸展动，圆柱或螺旋圆锥齿轮减速装置，其中以三角皮螺旋圆锥齿轮减速装置，其中以三角皮带变速传动效率较高，但加工，安装精带变速传动效率较高，但加工，安装精度要求高。度要求高。o 采用变极电动机作阶段变速，即在需氧高峰时采用变极电动机作阶段变速，即在需氧高峰时采用高转速，而在不需较高溶解氧的阶段适当采用高转速，而在不需较高溶解氧的阶段适当降低转速。这样，发酵产率并不降低，而动力降低转速。这样，发酵产率并不降低，而动力消耗则有所节约。消耗则有所节约。o 自动化程度较高的发酵罐，采用可控硅变频装自动化程度较高的发酵罐，采用可控硅

29、变频装置，根据溶氧测定仪连续测定发酵液中溶解氧置，根据溶氧测定仪连续测定发酵液中溶解氧浓度的情况，并按照微生物生长需要的耗氧及浓度的情况，并按照微生物生长需要的耗氧及发酵情况，随时自动变更转速，这种装置进一发酵情况，随时自动变更转速，这种装置进一步节约了动力消耗，并可相应提高发酵产率，步节约了动力消耗，并可相应提高发酵产率，但其装置颇为复杂但其装置颇为复杂。空气分布装置空气分布装置 o 空气分布装置的作用是吹入无菌空气，并使空气均匀分布。o 分布装置的形式有单管及环形管等。常用的为单管式，管口对正罐底中央，装于最低一挡搅拌器下面，管口与罐低的距离约40mm，并且空气分散效果较好。o 若距离过大

30、，空气分散效果较差。该距离可根据溶氧情况适当调整，空气由分布管喷出上升时，被搅拌器打碎成小气泡，并与醪液充分混合，增加了气液传质效果。o 通常通风管的空气流速取通常通风管的空气流速取20米米/秒。为了防止秒。为了防止吹管吹入的空气直接喷击罐底，加速罐底腐蚀，吹管吹入的空气直接喷击罐底，加速罐底腐蚀，在空气分布器下部罐底上加焊一块不锈钢补强。在空气分布器下部罐底上加焊一块不锈钢补强。可延长罐底寿命。可延长罐底寿命。o 通风量在通风量在0.020.5ml/sec时，气泡的直径时，气泡的直径与空气喷口直径的与空气喷口直径的1/3次方成正比。也就是说，次方成正比。也就是说，喷口直径越小，气泡直径也越小

31、。因而氧的传喷口直径越小，气泡直径也越小。因而氧的传质系数也越大。但是生产实际的通风量均超过质系数也越大。但是生产实际的通风量均超过上述范围，因此气泡直径仅与通风量有关，而上述范围，因此气泡直径仅与通风量有关，而与喷口直径无关。与喷口直径无关。 轴轴 封封 o 轴封的作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加轴封的作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄露和污染杂菌。常用的轴封有以密封，防止泄露和污染杂菌。常用的轴封有填料函轴封和端面轴封两种。填料函轴封和端面轴封两种。o 填料函轴封是由填料箱体，填料底衬套，填料填料函轴封是由填料箱体，填料底衬套，填料压盖和压紧螺栓待零件构成，使旋转轴达到密压

32、盖和压紧螺栓待零件构成，使旋转轴达到密封的效果。封的效果。o 安装在旋转轴与设备之间的部件，它的作用是安装在旋转轴与设备之间的部件，它的作用是阻止工作介质（液体、气体）沿转动轴伸出设阻止工作介质（液体、气体）沿转动轴伸出设备之处泄漏备之处泄漏冷却装置冷却装置 o 5m5m3 3以下发酵罐一般采用夹套冷却。大型发酵罐以下发酵罐一般采用夹套冷却。大型发酵罐采用列管冷却（四至八组）。带夹套的发酵罐采用列管冷却（四至八组）。带夹套的发酵罐罐体壁厚要按外压计算罐体壁厚要按外压计算 即即3.5Kg/3.5Kg/厘米厘米2 2（绝对（绝对压力）压力） o 夹套内设置螺旋片导板，来增加换热效果，同夹套内设置螺

33、旋片导板，来增加换热效果，同时对罐身起加强作用。冷却列管极易腐蚀或磨时对罐身起加强作用。冷却列管极易腐蚀或磨损穿孔，最好用不锈钢制造。损穿孔，最好用不锈钢制造。发酵罐装料容积发酵罐装料容积o 发酵罐装料容积：在一般情况下，装料发酵罐装料容积：在一般情况下，装料高度取罐圆柱部分高度，但须根据具体高度取罐圆柱部分高度，但须根据具体情况而定。采用有效的机械消涣装置，情况而定。采用有效的机械消涣装置，可以提高罐的装料量。可以提高罐的装料量。二、发酵辅助设备二、发酵辅助设备 o 发酵辅助设备主要包括：无菌空气系统，培发酵辅助设备主要包括：无菌空气系统，培养基配制和灭菌系统、发酵车间的管道及阀养基配制和灭

34、菌系统、发酵车间的管道及阀门等。门等。 （一）（一） 空气除菌流程和设备空气除菌流程和设备o 空气预过滤 空气压缩机 冷却器 析水器 加热器 空气贮罐 空气过滤器 发酵罐。 o 1 1空气压缩机：工业发酵用的压缩空气是空气压缩机：工业发酵用的压缩空气是2 23kg3kgcmcm2 2的低压空气。目前常用的是往复式空压机，最好选的低压空气。目前常用的是往复式空压机，最好选用水冷式和无油润滑的。涡轮空压机能提供大量用水冷式和无油润滑的。涡轮空压机能提供大量2 23kg3kgcmcm2 2的压缩空气，耗电省，是最理想的设备。的压缩空气，耗电省，是最理想的设备。o 2 2过滤器：空气过滤器的类型很多，

35、有棉花活性炭过过滤器：空气过滤器的类型很多，有棉花活性炭过滤器、管式过滤器和接送式过滤器等滤器、管式过滤器和接送式过滤器等。o 3 3过滤介质：空气除菌用的过滤介质有：棉花、活性过滤介质：空气除菌用的过滤介质有：棉花、活性炭玻璃纤维，超细玻璃纤维纸，石棉滤板、烧结材料、炭玻璃纤维，超细玻璃纤维纸，石棉滤板、烧结材料、聚乙烯醇聚乙烯醇(PVA)(PVA)等多孔合成树脂、素烧陶瓷筒和聚碳酸等多孔合成树脂、素烧陶瓷筒和聚碳酸酯等。酯等。o 2. 2. 加热设备：在配料罐里培养基被加热到加热设备：在配料罐里培养基被加热到7070，然，然后，用泵送到加热设备，在后，用泵送到加热设备，在2020秒的时间内继续加热到秒的时间内继续加热到130130140140。常用的加热设备有塔式和喷射式两种。常用的加热设备有塔式和喷射式两种。o 塔式加热设备又称连消塔，塔的有效高度