发酵工程设备
发酵工程知识点总结归纳
发酵工程知识点总结归纳一、发酵工程概述1. 发酵工程的定义发酵工程是一门研究微生物、酶等生物催化剂在工业生产中广泛应用的工程学科。
2. 发酵工程的历史发酵工程的历史可以追溯到几千年前，最早的酿酒技术可以追溯到古代民族。
随着人类对微生物的认识和技术的发展，发酵工程逐渐成为一门系统的学科。
3. 发酵工程的应用领域发酵工程广泛应用于食品、饮料、医药、生物制药、环保等领域，对人类的生活和健康有着重要影响。
二、发酵过程及机理1. 发酵过程发酵过程是利用微生物或酶对有机物进行生物催化反应，产生有机产物或能量的过程。
发酵过程通常包括菌种培养、发酵产物的分离提纯等步骤。
2. 发酵机理发酵的基本机理包括微生物的生长和代谢过程，包括物质的代谢途径、酶的作用、生理生化特性等。
三、发酵工程中的微生物1. 发酵微生物的分类发酵微生物包括细菌、真菌、酵母等。
不同的微生物在发酵过程中起到不同的作用。
2. 发酵微生物的培养发酵微生物的培养包括培养基的配制、发酵罐的设计等环节，培养条件对微生物的生长和代谢具有重要影响。
3. 发酵微生物的选育发酵工程中常用的微生物包括大肠杆菌、酵母菌等，针对不同的产品需要选择适合的微生物用于发酵生产。
四、发酵工程中的酶1. 酶的分类酶是生物催化剂，可以促进化学反应的进行。
按照其作用方式可以分为氧化酶、还原酶、水解酶等。
2. 酶的应用酶在发酵工程中有着广泛的应用，可以用于生产食品、医药、生物燃料等产品。
3. 酶的工程化酶的工程化包括酶的产生、提纯、改良等步骤，使其更好地适用于实际生产。
五、发酵工程中的设备1. 发酵罐发酵罐是用于放置和滋生微生物的设备，包括灭菌、通气、控温等功能。
2. 排气系统排气系统可以有效地排除产生的二氧化碳和其他代谢产物，以保证发酵过程的正常进行。
3. 分离设备分离设备包括离心机、膜分离等，用于分离提纯发酵产物。
六、发酵工程中的工艺控制1. 发酵条件的控制发酵过程中需要控制pH、温度、氧气供应等参数，以保证微生物的生长和产物的产生。
发酵工程及其应用知识点
发酵工程及其应用知识点发酵工程及其应用知识点1. 发酵工程的定义发酵工程是一门综合性的学科，它研究微生物在合适培养基条件下生长和代谢所产生的产物，通过合适的发酵工艺控制微生物的生长和代谢，从而获得所需要的产物。
2. 发酵工程的基本原理发酵工程主要利用微生物的生长、代谢特性，以及合适的发酵工艺控制，来实现所需产物的生产。
其基本原理包括：- 微生物生长与代谢特性：包括微生物的生长曲线、生长速率、代谢产物的合成途径等。
- 发酵工艺控制：包括发酵培养基的选择和优化、气体供应和搅拌的控制、温度、pH 值等环境因素的控制。
- 发酵工程设备：包括发酵罐、气体供应系统、温度、pH 值控制系统等。
3. 发酵工程的应用领域发酵工程广泛应用于食品、制药、化工等领域，主要包括以下几个方面：- 食品工业：发酵工程用于葡萄酒、啤酒、面包、味精等食品的生产，通过微生物的代谢产生的产物，提高产品品质。
- 制药工业：发酵工程用于抗生素、维生素、酶、多肽等药物的生产，通过微生物大规模培养来获得药物原料。
- 化工工业：发酵工程用于合成某些化学品，如有机酸、氨基酸等，在提高产量和降低成本的同时，减少了对传统化工工艺的依赖。
- 环境保护：发酵工程利用微生物的代谢能力，对有机废水、有机废气等进行处理，达到净化环境的目的。
4. 发酵工程中的微生物发酵工程中常用的微生物有细菌、真菌、酵母、嗜热菌等。
根据不同的生产需求和工艺特点，选择不同的微生物进行培养。
其中，酵母菌在食品工业和酒精工业中应用广泛，细菌如大肠杆菌在制药工业中应用较多。
5. 发酵培养基的选择和优化发酵培养基是微生物生长的营养物质来源，其组成的选择和优化对发酵工程的成功至关重要。
发酵培养基的组成包括碳源、氮源、无机盐、微量元素等。
优化发酵培养基的目的是提高产量、降低生产成本。
常用的优化方法包括统计优化方法、响应面法等。
6. 发酵工艺的控制发酵工艺的控制包括温度、pH 值、气体供应和搅拌等方面。
发酵工艺设备
发酵工艺设备
发酵工艺设备是指在发酵过程中使用的各种设备，包括发酵罐、发酵槽、发酵箱、发酵柜、发酵室等。
1. 发酵罐/槽：是一种用于储藏和控制发酵过程的容器，一般
由不锈钢或玻璃钢等材料制成，具有耐高温、易清洗等特性。
2. 发酵箱：是一种用于小规模发酵的设备，常用于实验室中。
发酵箱通常具有温控、湿控、气体控制等功能。
3. 发酵柜：是一种用于大规模发酵的设备，适用于工业生产。
发酵柜通常具有自动控制系统，可以实现温度、PH值、溶氧
量等参数的精确控制。
4. 发酵室：是一种维持稳定发酵环境的设备，常用于微生物的培养和发酵。
发酵室通常具有温度、湿度、光照等参数的控制功能。
5. 其他设备：还包括发酵液搅拌设备、气体供应设备、发酵液采样设备等。
这些发酵工艺设备可以提供适宜的环境和条件，促进微生物的生长与代谢，从而实现发酵过程的控制和优化。
这些设备在食品工业、制药工业、生物工程等领域有着广泛的应用。
发酵与酿造的主要设备介绍
发酵罐伴随着微生物发酵工业的发展已历经 300年。早在17世纪，人们已用带有温度计 和热交换器的1500L的木制容器来制备乙醇 和酒。1900—1940年出现了200m3的钢质
发酵与酿造的主要设备介绍
一、原料处理设备
(一)原料粉碎设备
在发酵与酿造过程中，为了加速蒸煮、糖化、 发酵的反应速度，对于使用的固体原料，常需 将其粉碎。使大块固体物料破碎成小块物料的 操作，通常称为粉碎，而使小块物料进一步粉 碎为粉末状物料，则称为磨碎或研磨。
在生产过程中，粉碎的效果好坏，不仅直接反 映出粉碎操作的合理性和经济性，而且会间接 影响到蒸煮、糖化、发酵的效果。工厂中，均 采用某种形式的机械方法，达到固体物料粉碎 的目的。
啤酒厂麦芽粉碎机常使用四辊式，物料经上面 第一对辊粉碎后，经一对叶辊的打击，使麦芽 皮壳中的粉粒被震出，再经第二对辊粉碎。
四辊粉碎比两辊粉碎稍有改进。但是如图422的四辊粉碎是不经济的，因为在第一以辊 上已经被粉碎的细粉，没有必要再经过第二对 辊筒进行再次粉碎。这不仅造成动力上的消耗， 而且由于有细粉的存在，还妨碍了在第二对辊 子的有效操作。为此，对四辊粉碎机进行改革。 目前在实际生产中，常使用五辊粉碎机。
3.按容积分类 一般认为，500L以下的 实验室发酵罐，500～5000L是中试发酵 罐，5000L以上是生产规模的发酵罐。
4.按微生物生长环境分类 发酵罐内存在两种 系统，即悬浮生长系统和支持生长系统。一般 说来，大多数发酵罐都有这两种系统。悬浮生 长系统中的微生物细胞是浸泡在培养液中且伴 随着培养液一起流动；在支持生长系统中，微 生物细胞生长在与培养液接触的界面形成一层 薄膜，然而实际上悬浮生长系统的容器内壁上 和上部的罐壁上也会生长着一层菌体膜，在支 持生长系统中也有菌体分散在培养液之中。
发酵工程与设备第九章、第一讲-发酵放大与设计
气体吸入量与液体循环量之比较低，对于耗氧 量较大的微生物发酵不适宜。
机械搅拌通风发酵罐
（二） 罐体的尺寸比例
H----柱体高 (m) HL---液位高度（m） D----罐内径 (m) d----搅拌器直径 s----两搅拌器的间距 B----最下一组搅拌器距罐 底的距离 W----挡板宽度
H / D = 1.7 ～ 4 d / D = 1/2 ～ 1/3 W / D = 1/8 ～ 1/12 B / d = 0.8 ～1.0 (s/d)2 = 1.5 ～2.5 (s/d)3 = 1 ～2
用水量大
6、轴封、联轴器和轴承
上
下
传
传
动
动
1）轴封
作用： 使罐顶（或底）与搅拌轴间的缝隙密封； 防止泄漏和染菌
类型： 填料函 端面轴封
1 转轴 3 压紧螺栓 5 铜环
2 填料压盖 4 填料箱体 6 填料（石棉等）
填料函
构成 优点：结构简单、价格低
缺点： 易渗漏，寿命短 对轴磨损较重 摩擦功率消耗大
雷诺（Reynolds），英国，流型判别的依据 雷诺实验（1883年）表明，流动的几何尺寸（管内径d）、 流动的平均流速u及流体性质（密度ρ和粘度μ）对流型的变化 有很大影响。可以将这些影响因素综合成一个无因次的数群 作为流型的判据。
Re=d·u·ρ/μ
d—管内径； u—流动的平均流速 ρ—流体密度； μ—流体粘度
VL —— 发酵罐内发酵液量(m3) Qc —— 发酵液循环量(m3/s) d —— 环流管二内径(m)
—— 发酵液在环流管内流速(m/s)
2）压比、压差、环流量间的关系
发酵液的环流量与通风量之比称为气液比。
A = Qc / Q
发酵工程设备
（3 ）挡板
• 挡板的作用是改变液流的方向，由径向流改为 轴向流，促使液体剧烈翻动，增加溶解氧。
• 通常，挡板宽度取(0.1~0.2)D，装设6~4块即可 满足全挡板条件
• 全挡板条件：是指在一定转数下再增加罐内附 件而轴功率仍保持不变，但漩涡消失。要达到 全挡板条件必须满足下式要求：
（4） 消泡器 • 消泡器的作用是将泡沫打破。
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。
（8）空气分散装置
也称为空气分布器，有单管式和环形 管式。单管式结构简单又实用，管口正对 罐底中央，与罐底距离约为40mm，为防空 气冲击，在罐底中央衬上不锈钢园板，可 延长罐底寿命。
7.2 通风发酵罐的设计与放大
7.2.1 通用式发酵罐的尺寸比例
发酵罐的尺寸要满足适当的比例，其高度与直径 之比一般为1.7～4倍左右。通常发酵罐带两组搅 拌器，其间距约为搅拌器直径的三倍，对于大型 发酵罐以及液体深度较高的，可安装三组或三组 以上的搅拌器。最下面一组搅拌器通常与风管出 口较接近为好，与罐底的距离C一般等于搅拌器 直径Di ，但也不宜过小，否则会影响液体的循 环。最常用的发酵罐各部分的比例尺寸如图
• 消泡器常用的形式有锯齿式、梳状式及 孔板式。孔板式的孔径约10~20毫米。
• 消泡器的长度约为罐径的0．65倍。
（5） 联轴器 • 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。 小型的发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接， 轴的连接应垂直，中心线对正。
• 常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。
好气性机械搅拌发酵罐是密封式受压设备， 主要部件包括：
发酵设备要求范文
发酵设备要求范文发酵设备是用于培养微生物并促使其发酵过程的设备。
在发酵过程中，微生物会通过分解有机物质产生各种化合物，例如乳酸、醋酸、乙醇、纤维素等。
在饮食、药品、酒精、生物燃料等行业都有广泛的应用。
发酵设备所需的要求因实际需要而异，但以下是一些常见的要求：1.温度控制：发酵过程对温度有严格的要求。
不同的微生物在不同的温度下最适合生长和发酵。
因此，发酵设备需要能够提供合适的温度范围，并能够稳定地控制和调节温度。
一般来说，发酵设备应能够在5°C至60°C的范围内进行温度调节。
2.pH控制：酸碱度对微生物的生长和发酵也有重要影响。
不同的微生物在不同的pH值下才能发挥最佳效果。
因此，发酵设备需要能够测量和调节培养液的pH值。
3.氧气供应：一些微生物需要氧气才能进行正常的发酵。
发酵设备应能够提供足够的氧气供给，以促进微生物的活动。
4.搅拌：搅拌是维持培养液均匀混合的重要手段。
搅拌有助于均匀分布营养物质、保持培养物的均匀温度和pH值，促进微生物的生长和发酵。
5.厌氧环境：一些微生物需要在无氧或低氧的环境下进行发酵。
因此，一些发酵设备可能需要提供厌氧条件，例如通过封闭设备或进气控制等方式。
6.可调节发酵容器：发酵容器应具备可调节的容量和形状，以适应不同规模的发酵过程。
容器大小应能容纳培养基、微生物和其他辅助物质，并能容纳期间产生的发酵产物。
7.卫生安全要求：发酵设备应具备良好的卫生安全要求，以防止微生物污染和外界污染物的进入。
设备应易于清洁，外壳应具备密封性，以防止细菌、病毒等的进入。
总之，发酵设备需要满足微生物生长和发酵的基本要求，如温度、pH 值、氧气供应等，并应具备良好的搅拌和卫生安全要求。
同时，根据发酵的具体需求，设备还可以通过调节容量、形状和提供厌氧环境等方式进行定制。
发酵设备介绍范文
发酵设备介绍范文发酵设备是在发酵过程中起到关键作用的设备，它能提供适宜的发酵环境，使微生物能够充分发挥其作用，产生所需的产物。
下面将对常见的发酵设备进行介绍。
一、发酵罐发酵罐是进行大规模发酵时常用的设备之一，它具有一定的容积和搅拌机构。
发酵罐通常由不锈钢制成，具有良好的耐腐蚀性和密封性能。
在发酵过程中，罐内通过搅拌机构对培养基进行循环搅拌，使微生物均匀与培养基接触，提供充分的氧气和营养物质，从而促使微生物生长和代谢产物的生成。
二、发酵槽发酵槽是进行大规模发酵的另一种常见设备。
与发酵罐相比，发酵槽一般容积更大，可以同时进行多个批次的发酵，提高生产效率。
发酵槽通常由玻璃钢制成，具有较好的机械强度和化学稳定性。
槽内通常设置有适当数量的搅拌器和氧气输入装置，以保证微生物充分供氧和混合，达到最佳的发酵效果。
三、发酵棚发酵棚是一种用于控制温度、湿度和通风的设备，用于保持发酵过程中的适宜环境。
发酵棚一般具有良好的保温性能和调节性，可以根据发酵过程的需要进行温度和湿度的控制。
在发酵棚内，可以根据具体发酵过程的需要添加合适的湿度控制装置和通风装置，以达到最佳的发酵条件。
四、发酵箱发酵箱是一种小型的发酵设备，通常由金属或塑料制成，体积较小、结构简单。
发酵箱通常用于实验室或小规模生产中，可以进行小量培养基的发酵实验。
发酵箱通常具有加热装置和温度控制装置，可以通过控制温度来模拟不同的发酵条件。
在发酵箱中，可以进行各种微生物培养和酶制剂的生产。
五、发酵堆发酵堆是一种特殊的发酵设备，主要用于堆肥发酵。
它通常由有机原料、微生物和水按一定比例混合而成，然后通过堆放、翻堆的方式进行发酵。
发酵堆一般具有较大的露天空间，并设置有通风装置和排水装置，以保持适宜的湿度和通气性。
在发酵过程中，微生物分解有机物质，释放出热量，达到杀灭病原体、腐败菌和杂草种子的目的。
总之，不同的发酵设备具有不同的特点和应用范围，可以根据具体的发酵需求选择合适的设备。
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• 挡板的作用是改变液流的方向，由径向流改为 轴向流，促使液体剧烈翻动，增加溶解氧。
• 通常，挡板宽度取(0.1~0.2)D，装设6~4块即可 满足全挡板条件
• 全挡板条件：是指在一定转数下再增加罐内附 件而轴功率仍保持不变，但漩涡消失。要达到 全挡板条件必须满足下式要求：
（3 ）挡板
（4） • 消泡器的作用是将泡沫打破。 • 消泡器常用的形式有锯齿式、梳状式及
孔板式。孔板式的孔径约10~20毫米。 • 消泡器的长度约为罐径的0器 • 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。 小型的发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接， 轴的连接应垂直，中心线对正。
• 常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。
（6）轴承
– 填料函式轴封是由填料箱体，填料底衬 套，填料压盖和压紧螺栓等零件构成， 使旋转轴达到密封的效果。
– 端面式轴封又称机械轴封。密封作用是 靠弹性元件（弹簧、波纹管等）的压力 使垂直于轴线的动环和静环光滑表面紧 密地相互贴合，并作相对转动而达到密 封。
填料函
端面轴封
填料函轴封
端面轴封
• 填料函式轴封的优点是结构简单。 • 主要缺点是：
第7章 发酵工程设备
种子制备设备 主发酵设备 辅助设备 发酵液预处理设备 产品提取和精制设备 废物回收处理设备 其中主发酵设备是发酵工业的核心设备， 而发酵罐又是主发酵设备的心脏。
通风发酵罐 发酵罐 是否通气
嫌气发酵罐
7.1 通风发酵罐及结构
• 通风发酵罐又称好气性发酵罐，如谷氨酸、 柠檬酸、酶制剂、抗生素、酵母等发酵用的 发酵罐。
法兰
的手孔。中大型发酵罐则装没有快开入孔 及清洗用的快开手孔。
• 罐顶还装有视镜及灯镜。
• 在罐顶上的接管有：进料管、补料管、排 气管、接种管和压力表接管。
• 在罐身上的接管有冷却水进出管、进空气 管、取样管、温度计管和测控仪表接口。
原则上讲，罐体上的管路越少越好， 能合并的尽量合并。
（2）搅拌器 • 搅拌器的作用是打碎气泡，使空气与溶液
– 死角多，很难彻底灭菌，容易渗漏及染 菌；
– 轴的磨损情况较严重； – 填料压紧后摩擦功率消耗大； – 寿命短，经常维修，耗工时多。
• 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
• 好气性发酵需要将空气不断通入发酵液中， 以供微生物所消耗的氧。
• 通入的空气分散程度越高，发酵液中氧的溶 解也就越快。
常用的通风发酵罐的类型
• 机械搅拌通风发酵罐 • 气升式发酵罐 • 自吸式发酵罐 • 伍式发酵罐 • 文氏管发酵罐
通用式发酵罐
7.1.1 机械搅拌通风发酵罐
机械搅拌发酵罐 是发酵工厂常用类型 之一。它是利用机械 搅拌器的作用，使空 气和发酵液充分混合， 促使氧在发酵液中溶 解，以保证供给微生 物生长繁殖、发酵所 需要的氧气。
1、机械搅拌发酵罐的基本要求
• 发酵罐应具有适宜的高径比。 • 发酵罐能承受一定压力。 • 发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合，
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，尽量减少泄漏。
2、机械搅拌发酵罐的结构
花板孔桨式
框锚式
椭圆底框式
直锥底框式
锚式
螺带螺杆 式
锥底螺带螺杆式
螺带螺杆式
为了装拆 方便，大 型搅拌器 可做成两 半型，用 螺栓联成 整体
• 通用式机械搅拌发酵罐中的平直叶涡轮 搅拌器为什么要安一个圆盘呢？
• 通用式机械搅拌发酵罐中的平直叶涡轮搅拌器如 果没有圆盘，从搅拌器下方空气管进入的无菌空 气气泡就会沿着轴部的叶片空隙上升，不能被搅 拌叶片打碎，致使气泡的总表面积减少，溶氧系 数降低；同时气泡大，上升速度快，走短路，传 质效果差。而安一个圆盘，大的气泡受到圆盘的 阻碍，只能从圆盘中央流至其边缘，从而被圆盘 周边的搅拌浆叶打碎、分散，提高了溶氧系数。
• 为了减少震动，中型发酵罐—般在罐内装 有底轴承，而大型发酵罐装有中间轴承， 底轴承和中间轴承的水平位置应能适当调 节。罐内轴承不能加润滑油，应采用液体 润滑的塑料轴瓦(如聚四氟乙烯等)。
（7）轴封
轴封的作用是使罐顶或罐 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。
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。
（8）空气分散装置
也称为空气分布器，有单管式和环形 管式。单管式结构简单又实用，管口正对 罐底中央，与罐底距离约为40mm，为防空 气冲击，在罐底中央衬上不锈钢园板，可 延长罐底寿命。
环形管式由于喷孔直径为2—5mm， 易堵，现很少使用。
（9） 变速装置
试验罐采用无级变速装置。发酵罐常 用的变速装置有三角皮带传动，圆柱或螺 旋圆锥齿轮减速装置，其中以三角皮带变 速传动较为简便。
（ 10）发酵罐的换热装置
①夹套式换热装置
– 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。
均匀接触，使氧溶解于发酵液中。 • 搅拌器有轴向式（桨叶式、螺旋桨式）和
径向式（涡轮式）两种。
轴向式搅拌器
• 径向式（涡轮式）搅拌器
平直叶
弯叶
箭叶
斜叶
六叶式 四叶式
六斜叶式
六弯叶式 推进式
六直叶式 开启涡轮式
三叶式
推进式
开启涡轮式
异形叶圆 盘涡轮式
半圆弧圆盘涡轮式
箭叶圆盘涡轮式
折叶桨式
C型
E型 S型
好气性机械搅拌发酵罐是密封式受压设备， 主要部件包括：
• 罐体（身) • 搅拌器 • 挡板 • 消泡器 • 联轴器 • 中间轴承 • 轴封 • 空气分布管 • 换热装置
（1）罐体
• 罐体由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成 ，材 料一般为不锈钢，大型发酵罐罐顶和罐身采用焊 接，小型发酵罐采用法兰连接。
– 优点是：结构简单；加工容易，罐内无