好氧发酵工艺与设备-通风发酵设备

第三节通风发酵设备机械搅拌通风式生物反应器通风发酵设备的类型通风固相发酵设备自吸式发酵罐气升环流发酵罐机械搅拌发酵罐常用通风发酵罐一、机械搅拌通风发酵罐主要部件包括：

罐身轴封消泡器搅拌器视镜换热装置挡板空气分布管人孔以及管路进出料口1－轴封；2、20－人孔；3－梯；4－联轴节；5－中间轴承；6－温度计接口；7－搅拌叶轮；8－进风管；9－放料口；10－底轴承；11－热电偶接口；12－冷却管；13－搅拌轴；14－取样管；15－轴承座；16－传动皮带；17－电机；18－压力表；19－取样口；21－进料口；22－补料口；23－排气口；24－回流口；25－视镜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。2.搅拌器

搅拌器的主要作用是混合和传质。使通入的空气分散成气泡并与发酵液充分混合。2)使气泡细碎以增大气-液界面，以获得所需要的溶氧速率。3)使生物细胞悬浮分散于发酵体系中，以维持适当的气-液-固三相的混合与质量传递。4)强化传热过程。不同搅拌器的流型示意图平直叶弯叶箭叶液体径向流动强烈，搅拌能力最弱，消耗功率大，粉碎气泡能力最强混合要求特别高时用该种，消耗功率较小，粉碎气泡能力次之液体轴向流动更强烈，搅拌能力最强，消耗功率最小，粉碎气泡能力最弱通用式机械搅拌生化反应器中的直叶涡轮搅拌器为什么要安一个圆盘呢？3.挡板挡板的作用：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上述三种涡轮搅拌器的搅拌流型基本上相同，各在涡轮平面的上下两侧形成向上和向下的两个翻腾。如不满足全挡板条件，轴中心位置也有凹陷的旋涡。适当的安排冷却排管，也可基本消除轴中心凹陷的旋涡可以大大加强循环输送效果。能将液面的泡沫从套简的上部入口，抽吸到液体之中，具有自消泡能力。装有套筒时的搅拌器搅拌流型4.轴封作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和染菌。填料函轴封端面轴封（机械轴封）转轴单端面机械封轴动环静环堆焊硬质O形环双端面机械封轴双端面轴封（1）动环和静环应使此摩擦副（即动环和静环）在给定的条件下，负荷最轻，密封效果最好，使用寿命最长。为此，动、静环材料均要有良好的耐磨性，摩擦因数小，导热性能好，结构紧密，且动环的硬度应比静环大。（2）弹簧加荷装置此装置的作用是产生压紧力，使动、静环端面压紧密切接触，以确保密封。（3）辅助密封原件辅助密封原件有动环和静环的密封圈，用来密封动环与轴以及静环与静环座之间的缝隙。动环密封圈随轴一起旋转，故与轴及动环是相对静止的。静环密封圈是完全静止的。常用的动环密封圈为“O”形环，静环密封圈为平橡胶垫片。•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。5.空气分布器作用：吹入无菌空气，使空气分布均匀。6.消泡器机械消泡装置：一类置于罐内，目的是防止泡沫外溢，另一类置于罐外，能够将从排气中分离已溢出的泡沫使之破碎后将液体部分返回罐内。蛇形栅条桨7.换热装置夹套式换热装置换热装置竖式蛇管换热装置竖式列管(排管)换热装置

这种装置多应用于容积较小的发酵罐、种子罐。夹套的高度比静止液面高度稍高即可，无须进行冷却面积的设计。

优点：结构简单，加工容易，罐内无冷却设备，死角少，容易进行清洁灭菌工作，有利于发酵。

缺点：传热壁较厚，冷却水流速低，发酵时降温效果差。a)—夹套传热

(b)—列管传热夹套式换热装置容积5m3以上的发酵罐多用这种换热装置。

优点：冷却水在管内的流速大；传热系数高。

缺点：气温高的地区应采用冷冻盐水或冷冻水冷却，这样就增加了设备投资及生产成本。此外，弯曲位置比较容易蚀穿。竖式蛇管换热装置竖式列管(排管)换热装置

这种整置是以列管形式分组对称装于发酵罐内。

优点：加工方便，适用于气温较高，水源充足的地区，当流速较快时，降温速度快。

缺点：传热系数较蛇管低，用水量较大。（一）气升式发酵罐二、其他通风发酵罐简介1.气升环式发酵罐的工作原理特点：没有搅拌器，且有定向循环流动河南莲花味精集团公司使用的气升式发酵罐照片气升式发酵罐的结构内循环外循环内循环式外循环式其主要结构包括：罐体，上升管、下降管、空气喷嘴气升式发酵罐的特点(1)反应溶液分布均匀；(2)较高的溶氧速；(3)剪切力小，对生物细胞损伤小；(4)传热良好；(5)结构简单，易于加工制造；(6)操作和维修方便。（二）自吸式发酵罐图1机械搅拌自吸式发酵罐机械搅拌自吸式发酵罐的结构：1.罐体2.自吸搅拌器及导轮3.轴封4.换热装置5.消泡器工作原理：自吸式发酵罐的导轮的结构示意图及充气原理

优点：

(1)不必配备空气压缩机及其附属设备，节约设备投资，减少厂房面