发酵与酿造的主要设备培训课件.ppt

精品 精品 电动机输入功率决定于搅拌桨形式和其他发酵罐部件。发酵罐内常安装4块挡板以增加混合、传热和传质效率。挡板之宽度为发酵罐直径的10%～12%，挡板越宽则混合效果越好。搅拌功率的计算一直作为发酵罐设计和放大的一个重要课题。它是指搅拌桨输入发酵液的功率，即搅拌桨在转动时为克服发酵液阻力所作的功率，有时被称为轴功率。 通气条件下非牛顿流体搅拌功率的计算常用Michel-Miller公式 式中：、 ———与流体黏度有关的系数；  ——通气功率，kW；  ——不通气功率，kW； ——搅拌器直径，m； ——通气量，L/min。 ——搅拌转速，r/min； 精品 4.通气 在好气深层发酵罐中，来自无菌空气系统的压缩空气通过空气分布器射入发酵罐内，分布器有单孔管式和多孔管式。安装方式各异，一般安装在最下面一档搅拌器的下方，但都要注意防止气孔被发酵液中的菌体或固体颗粒堵塞。有的空气分布器带有放水结构，使放罐后没有发酵液残留在管子里。 通气速度以满足微生物发酵的需要为准，在使溶氧在临界氧深度之上。它决定于系统的设计和操作。空气流速的上限速度是空气能有效地被搅拌桨分散，这和搅拌桨形式和转速有关。 ? 精品 表示非牛顿流体的氧传递的关系式如下。是表示发酵罐通气搅拌效率的体积氧传递系数。 式中：——经验常数，随搅拌器的形式而改变，一般由实验测定； ——单位体积发酵液实际消耗的功率(在通气情况下)； ——空气直线速度，m/h； ——FA发酵液表观黏度，kg.s/m2; ——指数，与搅拌器和空气分布器的形式有关，一般由实验测定。 精品 (三)自吸式发酵罐 自吸式发酵如图4-26所示，它与通用发酵罐的主要区别是：①有一个特殊的搅拌器，搅拌器由转子和定子组成；②没有通气管。 自吸式发酵罐的搅拌器有几种：①回转翼片式自吸搅拌器；②喷射式吸搅拌器；③具有转子和定子的自吸搅拌器。 精品 (四)液提式发酵罐 早期发酵工业曾出现过许多不同类型的发酵罐，然而近几十年来通气搅拌罐已成为标准型发酵了。 由于某一发酵产品固定的和可变的成本是随工厂生产规模的增大而减少的，因此现代发酵罐的大型化给通气搅拌罐带来一系列难以克服的困难，这就是：大于1000kW的机械搅拌；大量的冷却水和排除热量；能量的均匀分布；溶解氧、碳源和其他营养与pH控制等。由于这些困难的出现，以后就发展起在经济上、工艺上、生物因素等方面比STF更先进的新型生化反应器。例如英国的ICI公司采用“压力循环发酵罐”生产单细胞蛋白，容积达26000m3，污水处理工厂，发酵罐高30m，直径26m。 精品 精品 图4-27和图4-28是具有外循环冷却的气升环流发酵罐和Franckowaik气升环流发酵结构。 (五)气提式发酵罐 精品 精品 空气压缩机是气提式发酵罐的重要组成部分，它的效率决定于它的形式，如旋转压缩机η=80%～90%，活塞压缩机η=74%～90%，涡轮压缩机η=75%～80%。 压缩空气通过空气分布器进入液体后，最初形成的气泡是由液体剧烈翻动来分散的，所以气泡分散程度决定于功率消耗速率。如果塔式反应器是小的，通气分布器显著影响两相的性质。 精品 精品 四、空气净化系统 微生物在繁殖和耗氧发酵过程中都需要氧气，通常以空气作为氧源。空气中含有各式各样的微生物，这些微生物随着空气进入培养液，在适宜的条件下，它们会大量繁殖，消耗大量的营养物质，以及产生各种代谢产物，干扰甚至破坏预定发酵的正常进行，使发酵产品的效价降低，产量下降，甚至造成发酵彻底失败等严重事故。因此，空气的除菌就成为耗氧发酵工程上的一个重要环节。除菌的方法很多，如过滤除菌、热杀菌、静电除菌，辐射杀菌等，但各种方法的除菌效果、设备条件、经济条件各不相同。所需的除菌程度根据发酵工艺要求而定，既要达到除菌效果，又要尽量简化除菌流程，以减少设备投资和正常运转的动力消耗。 空气除菌就是除去或杀灭空气中的微生物。 精品 (一)辐射杀菌 从理论上来说，声能、高能阴极射线、X射线、γ射线、β射线、紫外线等都能破坏蛋白质活性而起杀菌作用。但具体的杀菌机理研究比较少，了解得较多的是紫外线，它在波长为226.5～328.7mm时杀菌效力最强，通常用于无菌室、医院手术室等空气对流不大的环境下杀菌。但杀菌效率较低，杀菌时间较长，一般要结合甲醛蒸气消毒或苯酚的喷雾等来保证无菌室的无菌程度。 精品 (二)热杀菌 热杀菌是有效、可靠的杀菌方法，但是如果采用蒸汽或电热来加热大量的空气，以达到杀菌目的，则需要消耗大量的能源和增设大量的换热设备，这是十分不经济的。 利用空气压缩时放出的热量进行杀菌的实用流程如图4-29所示。 精品 精品 (三)静电除尘法 静