发酵工程-第八章-发酵设备与反应器.ppt

第八章发酵设备与反响器;发酵设备与反响器;生物反响器的分类;生物反响器的分类;生物反响器的分类;反响器的设计目标和原那么;生物反响器设计遵循的原那么;;厌氧发酵罐;啤酒发酵设备;;1、设备的外型特点;;;;;圆筒体锥底发酵罐的优点;;圆筒体锥底发酵罐的缺点;酒精发酵设备;酒精发酵罐的结构;;;好氧发酵设备;通风发酵罐的类型;机械搅拌通风发酵罐;一、机械通风搅拌发酵罐的根本要求;一、机械通风搅拌发酵罐的根本要求;机械搅拌型发酵罐;;2．发酵罐的局部部件;封头、封底;接管;(2)搅拌器;搅拌器的结构与类型：;Rushton涡轮是最典型的径向流搅拌器，其结构简单，通常由一个圆盘上面带六个直叶叶片，也称为六直叶圆盘涡轮。设置圆盘的目的是为了防止气体未经分散直接从轴周围溢出液面。;大型发酵罐搅拌装置;①径向流搅拌器;影响气－液传质能力的原因：;弯曲叶片;弯曲非对称叶片;②轴向流搅拌器;②轴向流搅拌器;③组合式搅拌器;挡板的作用：

阻止液面中央局部产生下凹的旋涡，促使液体剧烈翻动，增加溶解氧。挡板宽度一般为〔0.1～0.2〕D，装设4～6块即可满足全挡板条件。

全挡板条件：在一定转数下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。到达全挡板条件的要求，须满足：;;(4)轴封

轴封的作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和污染杂菌。常用的轴封有填料函和端面轴封两种。

;填料函式轴封

由填料箱体，填料底衬套，填料压盖和压紧螺栓等零件构成，使旋转轴到达密封的效果。填料室的宽度可根据轴的直径决定。

;优点：结构简单

缺点：

①死角多，很难彻底灭菌，易渗漏和染菌

②轴的磨损较严重

③填料压紧后摩擦功率消耗大

④寿命短;端面式轴封

优点

清洁

密封可靠。

无死角。

使用寿命长。

摩擦功率耗损小。

轴或轴套不受磨损。

对轴的精度和光洁度没有填料函要求严格，对轴的震动敏感性小。

;缺点

结构比填料函复杂，装拆不便，对动环和静环的外表光洁度及平直度要求高，否那么易泄漏。;(5)空气分布装置

作用：吹入无菌空气，并使空气均匀分布。

(a)单管式分布装置：

管口正对罐底中央，与罐底的距离约40mm，这样的空气分散效果较好。

(b)环形管分布装置：

以环径为搅拌器直径的0.8倍较有效，喷孔直径为φ5～8mm，喷孔向下，喷孔的总截面积约等于通风管的截面积。;(6)消泡装置;耙式消泡器结构;;(7)传热装置;发酵换热装置的形式;优点;竖式蛇管换热装置;;Ⅳ气升环流式发酵罐〔ALR〕;;;气升式发酵罐优缺点;

4、适用范围：

对生物细胞损伤小。适合于动植物细胞培养适合于固形物含量低、黏度小、需氧量低的微生物培养和发酵过程。

但不适合固形物含量高、黏度大、需氧量高的微生物培养和发酵过程。

目前世界上最大型的通气发酵罐就是气升环流式的，体积高达3000多立方米。;Ⅴ自吸式发酵罐;种类;机械搅拌自吸式发酵罐;1、结构构成;2、主要部件;吸气机理;喷射自吸式发酵罐;文氏管自吸式发酵罐结构;文氏吸气管结构;自吸式发酵罐的优点;装料系数低，约40%左右。

易染菌，需高效过滤系统。

搅拌转速高，对于长菌丝的微生物的菌丝，搅拌的剪切力会产生不利影响〔机械搅拌自吸式〕。

吸程〔即液面与吸气转子距离〕一般不高，需要采用低阻力高效率空气除菌装置。;改进：;固态培养设备;一、概述：固态发酵、固态反响器;2、固态反响器的历史和现状;3、固态发酵具有以下特点：;固态发酵具有以下特点：;新型固态发酵是生化工程研究的方向：;4、对固体发酵反响器的要求;机械通风固体曲发酵设备;优点：;动植物细胞反响器;动物细胞培养的特点;;动物细胞培养技术;〔3〕微载体技术

细胞贴附于微载体上悬浮于培养基中，在微载体上逐渐生长成细胞单层，生长外表积较大，可实现细胞的高密度培养。并且由于细胞的生长环境均一，有利于对影响细胞的环境因素的检测与控制。

微载体技术使细胞培养过程的培养基利用率高，采样重复性高，细胞收获和下游加工过程方便，过程放大容易，劳动强度小，占用空间小。

影响微载体培养的因素有微载体浓度、细胞接种浓度和搅拌速度等。;植物细胞培养反响器;1植物细胞培养的特点;植物细胞与组织的培养方法;植物细胞反响器;固定化植物细胞反响器;;光照生物反响器;微藻光合生物反响器;;