第四章 通风发酵设备.ppt

第四章 通风发酵设备 单元目标与要求 掌握机械通风发酵罐、气升式发酵罐、自吸式发酵罐的特点及原理、构造与计算，发酵液的流变学特性及提高溶氧系数的方法.　　 授课内容 机械通风发酵罐，气升式发酵罐，自吸式发酵罐，通风固相发酵设备，其他类型的通风发酵反应器的特点及原理和构造与计算；发酵液的流变学特性及提高溶氧系数的方法。 重点和难点 机械通风发酵罐，气升式发酵罐，自吸式发酵罐的特点及原理和构造与计算，提高溶氧系数的方法。 常用的通风发酵设备 机械搅拌式 气升环流式 自吸式 以机械搅拌通风发酵罐占主导地位，约为总发酵罐的７０－８０％。? 发酵罐研究过程 流体力学过程——液体搅拌 生物反应有三传： 传热过程：加热与冷却过程； 传质过程：气体吸收 传动过程：动能传递。 第一节 机械搅拌通风发酵罐  机械搅拌发酵罐定义 机械搅拌发酵罐:是利用机械搅拌器的作用，使空气和醪液充分混合促使氧在醪液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要的氧气。 发酵罐应具有适宜的径高比。罐身越高，氧的利用率较高。 发酵罐能承受一定的压力。 要保证发酵液必须的溶解氧。 发酵罐应具有足够的冷却面积。 发酵罐内应尽量减少死角，避免藏垢积污，灭菌能彻底，避免染菌。 搅拌器的轴封应严密，防染菌和减少泄漏。 二、发酵罐的结构 1、罐体 2、搅拌器和挡板 3、消泡器? 4、联轴器及轴承 5、变速装置? 6、空气分布装置 7、轴封 8、冷却装置 1、罐体 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 罐为一个受压容器，通常灭菌的压力为0.25MPa 2、搅拌器和挡板 搅拌器:平叶式、弯叶式、箭叶式 作用:是打碎气泡，使氧溶解于醪液中 将大气泡击碎成细小气泡，增加接触界面； 产生旋涡．使气泡停滞在液体中难于逃散，延长气液接触时间，使料液成为湍流，有利于传质传热。 搅拌程度:平叶涡轮最激烈，功率消耗最大，弯叶次之，箭叶最小。 大型搅拌器:可做成两半型，用螺栓联成整体。 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。 挡板宽度取（0.1-0.12）D，装设4~6块即可满足全挡板条件。 全挡板条件:指在一定转速下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。 挡板：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。挡板的长度自液面起到罐底为止。 式中 ? D—罐的直径（mm） Z—挡板数 W—挡板宽度（mm） 3、轴封 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。 什么叫轴封是搅拌设备的重要组成部分。轴封属于动密封,其作用是保证搅拌设备内处于一定的正压或真空状态，防止被搅拌的物料逸出和杂质的渗入. 常用的轴封:填料函轴封、端面轴封 端面轴封密封原理:是靠弹性元件（弹簧、波纹等）的压力使垂直轴线的动环和静环光滑表面紧密地相互帖合，端面间维持一层极薄的液体膜,并作相对转动而达到密封。 动环：用碳化钨钢；静环：用聚四氟乙烯 4、联轴器及轴承 (1)大型发酵罐搅拌轴较长，常分为二至三段，用联轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性联接。?? (2)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。 (3)可以在与轴承接触处的轴上增加一个轴套,防轴磨损 。 5、变速装置 试验罐： 用无级变速 装置 发酵罐： 用三角皮带 动、圆柱或 螺旋圆锥齿 轮减速装置 6、空气分布器 作用：吹入无菌空气，使空气均匀分布 形式：单管、环形管用 7、消泡器 消泡器：安装在发酵罐内转动轴的上部或安装在发酵罐排气系统上，可将泡沫打破或将泡沫破碎分离成液态和气态两相的装置。 耙式消泡器 离心消泡器 刮板消泡器 碟片消泡器 离心式消泡器 离心式消泡器是一种离心式气液分离装置。离心式消泡器装于排气口上，夹带液沫的气流以切线方向进入分离器中，由于离心力的作用，液滴被甩向器壁，经回流管返回发酵罐，气体则自中间管排出。 刮板式消泡器：有卧式偏心刮板消泡器，立式刮板式消泡器，前者已获得广泛使用。刮板由刮板、轴承、外壳、气液进口、回流口、气体出口组成。刮板的中心与壳体的中心有一个偏心距。 工作原理:刮板旋转时使泡沫产生离心力被甩向壳体四周，受机械冲击而达到消泡作用。消泡后的液体及部分泡沫集中于壳体的下端，经回流管返回发酵罐，而被分离后的气体则通过气体出口排出。 8、冷却装置 5M3以下发酵罐一般采用夹套冷却。 大型发酵罐采用列管冷却 9、发酵罐的