第二章 发酵罐的设计.ppt

第二章 发酵罐 1 概 述 1 .1 生化反应器的类型 1.2 发酵罐必须满足的条件 1 .1 生化反应器的类型 1 生化反应器的类型 植物反应器：水蛭素 动物反应器：人乳铁蛋白，牛奶 固体发酵设备：曲盘，竹帘，曲池，曲箱 液体发酵设备： 嫌气发酵设备：啤酒，酒精 通风机械搅拌：通用式、自吸式、伍氏 通风发酵设备 通风搅拌：气升式、塔式 1.2 发酵罐必须满足的条件 能够造成无菌环境，密闭，有一定强度， 可灭菌，耐2.5kg/cm2（表压）的压力； 提供好气（嫌气）环境； 能够加热和冷却； 内壁要光滑、减少死角。 2 通风发酵罐 2.1 通风机械搅拌发酵罐 2.2 自吸式发酵罐 2.3 伍式发酵罐 2.4 气升式发酵罐 2.5 塔式发酵罐 2.1 通风机械搅拌发酵罐 2.1.1罐体尺寸 2.1.2罐的结构 2.1.3罐容积的计算 2.1.4罐的优缺点 2.1.2 罐的结构 罐体 ⑴型式：密闭立式圆柱体，封头椭圆形，小罐封头与罐体法兰连接，大罐2m3以上焊接。 ⑵容积：实验室0 .5-50L，中试罐200-500L，生产上0.5m3-600m3. ⑶材质:实验室为玻璃钢和不锈钢；工厂为不锈钢与碳钢 搅拌器和挡板 1 搅拌器的作用，型式及特点 搅拌器的作用 打碎气泡，提高氧的利用率 促进传质和传热 几种涡轮搅拌器作用比较 2 挡板 作用：改变液流方向，消除液面中心旋涡，提高搅拌混合效果，提高湍流强度。 型式：没有冷却列管或竖式蛇管的小罐，需设挡板；有冷却列管或竖式蛇管的大罐，可不再另装档板，但不能完全替代挡板的，还需另设挡板。位置由液面至罐底。 数量： 全挡板条件：在一定的转数下，再增加罐内附件，而轴功率保持不变，即能达到消除液面漩涡的条件。 要求（W/D）Z=0.5 因W=0.1-0.12D 所以Z=4-6块。 3 消泡器 作用：打碎泡沫，防止逃逸 型式：锯齿状，梳状，孔板状，一般安装在搅拌轴上高出液面的部位，随搅拌轴转动而转动，将泡沫打碎。 长度： L=0.65D 4 空气分布管 作用：使通入的空气均匀分布 型式： 单管式 正对罐底，距罐底 40mm，罐底衬不锈 钢圆板，防空气冲击 环 式 不常用，易堵。 5 传动装置 （1）变速装置：无级变速与皮带轮变速。10级(500)，八级(750)，六级(1000)，从主动轮直径比要小于7，以增加吃带面积。另外拉大主、从动轮间距也可增加吃带面积。 （2）搅拌轴： 有上悬式和下伸式两种，小罐只有一节，大罐有二至三节，之间用联轴器连接，联轴器多采用夹壳形或鼓形，装拆方便。 对于小罐：可采用上悬式安装。 对于大罐：要增加底轴承和中间轴承。材料可采用聚四氟乙烯或石棉酚醛塑料制成的滑动轴承，靠液体润滑。 对于更大罐：可用下伸式，缩短轴的长度，减少振动和噪音，重心低，稳定性强，但密封要严。 6 轴封 型式：端面轴封和填料函式轴封 作用：密封搅拌轴与罐顶（底）间的 缝隙，防止泄漏和染菌 组成： 静环（软，不透性石墨）▽8-9 动环（硬，硬质合金）▽10-11 压紧弹簧 O型圈 注意：轴垂直；动环和静环表面水平 、光滑、紧密贴合；轴封要冷却 双端面轴封 填料函式轴封 7 换热装置 （3）发酵热的计算 通过冷却水带走的热量进行计算 在主发酵期，产生热量最快最大的时期，一年中最热的半个月中，测定冷却水带走的热量。 Q=WC(t2-t1)/V 式中，W----冷却水的流量（kg/h） C----冷却水的比热（kj/kg℃） V----发酵液总体积（m3） 通过发酵液的温度升高进行计算 Q=2△t（GC+G1C1)/V 式中，G----发酵液的重量（kg) G1----发酵罐的重量（kg) C、C1发酵液与发酵罐的比热（kj/kg℃） △t----30min 内发酵液的温升（ ℃） 罐体尺寸比例 H0:D =2.5-4:1 h =ha+hb HL=H0η+ha+hb