通气发酵设备小结
第二章通气发酵设备
• 4、空气分布器：空气分布装置的作用是向发酵罐内吹入 无菌空气，并使空气均匀分布。 分布装置的形式有单管及环形管等。
• 环形管式和单管式 • 喷孔直径2~5mm • 与罐底距40mm。
• 环形管的分布装置：
•
以环径为搅拌器直径的0.8倍较有效，喷孔直径为
φ2～5mm，喷孔向下，喷孔的总截面积约等于通风管的
D
D
D－罐直径（ m m）
z－挡板数
W－挡板宽度（ m m）
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挡板为什么不能紧贴焊在壁面？
• 挡板不能紧贴焊在壁面，否则会造成发酵 培养基的残渣堆积于挡板背侧形成死角， 应留有空隙，该间距一般为
• （0.1－0.3）挡板宽度。
• 三、轴封 • 作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以
• 端面轴封是把转轴的密封面从轴向改为径 向，靠弹性元件（弹簧）的压力使垂直于 轴线的动环和静环光滑表面紧紧地相互贴 合，并作相对转动而达到封密效果的。又 称机械轴封。
• 而端面式轴封优点为：①清洁②密封可靠， 在一个较长使用期中，不会泄漏或很少泄 漏③无死角④寿命长⑤磨擦功率耗损小， 一般为填料轴封的10-50％⑥轴或轴套不会 磨损，⑦对轴的精度和光洁度没有填料函 轴封严格，对轴的震动敏感性小。
53
结构
• 标准发酵罐的几何尺寸
•
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
55
• 发酵罐的公称体积：为罐的筒身体积和底部封头的
体积之和。
•
罐的全体积近似计算为：V0＝
发酵工程实验报告总结
发酵工程实验报告总结发酵工程实验是一项非常重要且广泛应用的实验，通过实验，我们可以了解到发酵过程中的微生物生长和代谢规律，提高发酵过程的效率和产物质量。
本次实验主要涉及到发酵过程中的控制变量，发酵过程中微生物的生长和代谢规律的研究以及发酵过程中产物的分析等内容。
通过本次实验，我了解到了发酵过程中的一些基本原理和技术，对发酵工程有了更加深入的认识。
在实验中，我们首先进行了菌种的培养和优选。
通过实验，我们了解到菌种的选择和培养过程对发酵过程中的微生物生长和产物质量具有重要的影响。
通过对不同菌种的筛选和培养条件的优化，我们可以选择到合适的菌种，并使其生长状况良好，提高发酵过程的效率。
在实验中，我们还进行了发酵过程的控制变量的研究。
通过对发酵过程中温度、pH值、氧气供应等因素的控制，我们可以调节微生物的生长速度和产物的合成效率。
实验结果表明，控制变量对发酵过程中的微生物生长和产物质量具有明显的影响。
因此，合理地控制发酵过程中的各项参数是提高发酵效率和产物质量的关键。
在实验中，我们还对发酵过程中微生物的生长和代谢规律进行了研究。
通过对微生物数量、生物量、细胞代谢产物等指标的测定和分析，我们可以了解到微生物在不同生长阶段的代谢特点和变化规律。
实验结果表明，微生物生长和代谢过程中有明显的生长阶段和代谢阶段的变化，我们可以根据这些变化规律来调节发酵过程中的控制变量，提高发酵效率。
最后，在实验中，我们还对发酵过程中产物的分析进行了研究。
通过对发酵产物的组成、含量、纯度等指标的分析和测定，我们可以评估发酵过程的效果和产物质量。
实验结果表明，发酵产物的组成和含量与微生物的生长和代谢过程密切相关，通过调节好发酵过程中的控制变量和选择合适的菌种，我们可以获得高质量的发酵产物。
综上所述，发酵工程实验是一项非常重要和有意义的实验，通过实验，我们可以了解到发酵过程中的微生物生长和代谢规律，探索调节发酵过程的控制变量以提高发酵效率和产物质量的方法。
通风发酵设备概述
通风发酵设备概述1. 引言通风发酵设备是一种用于促进有机物发酵过程的技术设备。
通过提供适宜的通风条件和控制环境参数，通风发酵设备能够有效地促进微生物的生长和代谢，从而加快有机物的降解和转化过程。
本文将对通风发酵设备的原理、类型和应用进行概述。
2. 原理通风发酵设备的原理是通过控制通风量和温度，提供适宜的氧气和营养物质供给，以及维持适宜的湿度和pH值，从而创造一个有利于微生物生长和代谢的环境。
通风设备一般由通风管道、气体供应系统、温度和湿度控制系统以及监测仪器等组成。
3. 类型根据不同的应用需求，通风发酵设备可以分为以下几种类型：3.1 堆肥发酵设备堆肥发酵设备是一种常见的通风发酵设备，主要用于有机废弃物的处理和资源化利用。
通过控制通风和湿度，堆肥发酵设备可以加速有机物的降解，提高堆肥质量，并降低废弃物对环境的污染。
3.2 生物反应器生物反应器是一种通风发酵设备，广泛应用于生物工程领域。
生物反应器通过控制通风、温度和pH值等参数，提供适宜的条件来促进微生物的生长和代谢，从而实现有机物的转化和产物的生产。
3.3 发酵罐发酵罐是一种专门用于微生物发酵的通风设备。
通风发酵罐通过控制通风量、温度和湿度，提供适宜的环境条件来促进微生物的繁殖和代谢，从而实现有机物的降解和产品的生产。
4. 应用通风发酵设备在农业、生物工程、食品加工等领域有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：4.1 农业废弃物处理通过堆肥发酵设备的应用，农业废弃物如畜禽粪便、秸秆等可以得到有效的处理和利用。
通风发酵设备可以加速有机物的降解和转化，生成高质量的有机肥料，提高土壤肥力，减少对化学肥料的依赖。
4.2 生物药物生产通风发酵设备在生物工程领域广泛应用于生物药物的生产。
通过生物反应器和发酵罐的控制，可以提供适宜的环境条件来促进微生物的生长和代谢，从而实现有机物的转化和药物的产生。
4.3 食品发酵加工通风发酵设备在食品加工领域有着重要的应用。
第八章 通气发酵设备(1)
优点：结构简单； 主要缺点是：
①死角多，很难彻底灭菌，易渗漏和灭菌 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
■双端面机械的轴封 又称机械轴封；为大型发酵罐常用；
优点： ①清洁 ②密封可靠，长时间使用期，不会或很少泄漏 ③无死角，可以防止杂菌污染 ④使用寿命长，质量好的可用2～5年不需维修 ⑤摩擦功率耗损小，一般为填料函式的10～50％ ⑥轴或轴套不受磨损 ⑦对轴精度和光洁度的要求没有填料函那么严格， 对轴的震动敏感性小 其结构见下图。
Di﹥1.1[ (VgDi1.5/n2)]0.2 Di：搅拌桨叶直径，ft； Vg：通气量， 为标准状态的ft3 /min ； n：搅拌转速，r/min；
上式适应： 牛顿型流体，标准几何尺寸的机械搅拌罐和涡轮搅拌器；
■非通气的搅拌功率
Pn=niP0=niNeρLN3Di5
P0、Pn：分别为单个和多个叶轮的非通气的搅拌功 率，kW；
●各种搅拌桨叶的特点 ■平叶
混合和传质性能较好； 在同样雷诺准数时，溶氧速率较高； 但功率消耗较大； 剪切力大； ■箭叶 混合效果较好， 但KLa较小，溶氧速率较低， 适合于菌丝体发酵液； ■弯叶 剪切力小， 效果介于平叶和箭叶二者之间。
■蜗轮式搅拌桨叶特点 优点： 结构简单、传递能量高、溶氧速率高； 缺点： 轴向混合差， 其搅拌强度随着与搅拌轴距离增大而减弱， 发酵液较粘稠时，搅拌与混合的效果大大下降。 强化轴向混合：
kd：以氧分压为推动力的氧体积传递系数， mol/[ml·min·0.1MPa(pO2)]；
Ni：搅拌叶轮数； pO2：氧分压，MPa；
n：搅拌转速，r/min；
Pg—kW；VL—m3；vs—cm/min；
生化工程设备-第一篇-第二章-通气发酵设备-第一节
搅拌器的主要作用是混合和传质，使通 人的空气分散成气泡并与发酵液充分混 合，使气泡细碎以增大气-液界面，以获 得所需要的溶氧速率， 并使生物细胞悬 浮分散于发酵体系中，以维持适当的气液-固(细胞)，三相的混合与质量传递， 同时强化传热过程。为实现这些日的， 搅拌器的设计应使发酵液有足够的径向 流动和适度的轴向运动。
对和通a是气两发个酵参系变统数的，氧但溶在解检过测程中，，上很述难式对（它1们-2分-1别0进)中行的测k定L，， 而积总溶是氧把系它数们，合在在实一验起研看究成中是较一易个测参量变。量在即生物kla反，应称系之统为中体， 影响kLa的主要因素有
①操作条件，如搅拌转速、通气量等; ②发酵罐的结构及几何参数，如体积、通气方法、搅拌叶
验表明，发酵罐热交换用的竖立的列 管、排管或蛇管也可起相应的挡板作 用。
轴封的作用是防止染菌和泄漏，大型发酵罐常 用的轴封为双端面机械轴封，如图1-2-4 所 示.至于填料函轴封，因易磨损和渗漏，放在 发酵罐中已不再采用z
双端面机械轴封装置主要由三部分构成，即: (1)动环和静环 应使此摩擦副(即动环和静环)
通用的机械搅拌通气发酵罐主 要部件有罐体、搅拌器、挡板、 轴封、空气分布器、传 动装置、 冷却管(或夹套)、消泡器、人孔、
视镜等，大型机械搅拌罐结构 示意图如图 1-2-1所示。
1.罐体 罐体由圆柱体和椭圆形或碟形封头焊接而成，材料以304或 316L日，等不锈钢为好.为满足工艺要求，罐体必须能承受 一定压力和温度，通常要求耐受130℃和0.25MPa (绝压)。 罐壁厚度取决于罐径、材料及耐受的压强。当受内压时，其 壁厚可用下式进行计算：
④在液相主体中进行对流传递到生物细胞表面 液膜外面，
⑤通过生物细胞表面的液相滞流层扩散进入生 物细胞内。
生物发酵罐原理
生物发酵罐原理
生物发酵罐是一种用于生物发酵过程的设备，它通过提供合适的环境条件，使微生物能够在其中进行生长和代谢活动，产生目标产物。
生物发酵罐的原理可以总结为以下几点：
1. 通气系统：生物发酵罐中配备了通气系统，能够保证适量的氧气进入罐内，并将二氧化碳等废气排出。
这对于微生物的生长和代谢非常重要，因为微生物通常需要氧气来进行呼吸作用，产生所需的能量。
2. 常温环境控制：生物发酵罐能够控制罐内的温度，以确保微生物处于适宜的生长温度范围。
不同的微生物对温度的要求有所不同，因此需要根据具体的发酵过程来调节温度。
3. 电子搅拌器：发酵罐内配备了电子搅拌器，用于保持罐内培养物的均匀混合。
搅拌操作有助于微生物与培养基充分接触，增加氧气传递率，并防止沉淀物的形成。
4. 进料和出料系统：生物发酵罐有进料和出料系统，可以方便地将培养物添加到罐内，以及从罐内将产物取出。
进料和出料的方式可以根据发酵过程的需要进行调整，以确保发酵过程的稳定性和高产量。
5. pH控制：发酵过程中pH的控制也非常重要。
微生物对pH
有不同的敏感度，因此保持罐内pH在适宜的范围内可以提高
微生物的生物活性和产物的质量。
综上所述，生物发酵罐通过控制通气、温度、搅拌、进料和出料系统以及pH等因素，为微生物的生长和代谢提供了一个适宜的环境，从而实现了高效的发酵过程。
第五章 通气发酵设备
（4）其它主要尺寸间的相互关系(考试时给出)
发酵罐装料容积V的计算
（装料系数 ）
装料量一般装料高度为圆柱部分高度的70％，但泡沫少时可取90％，多时可取60％。
D、机械搅拌通气发酵罐的通气与溶氧传质
氧的溶解过程实质上就是气体吸收过程。用双膜理论解释，即：空气被分散成细小的气泡，尽可能增大气液两相的接触界面和接触时间，以促进氧的溶解。
第五章通气发酵设备
发酵类型和设备
通气发酵罐(好气性发酵罐)
——需要将空气不断通入发酵液中，以供微生物所消耗的氧。通入发酵液中的气泡越小，气泡与液体的接触面积就越大，液体中的氧的溶解速率也越快。
类型：机械搅拌式、自吸式、自升式、伍式、文氏管、塔式等。
一、机械搅拌式通气发酵罐
——利用机械搅拌器的作用，使空气和醪液充分混合，促使氧在料液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需的氧气。
②消泡器
分锯齿形、梳状式及孔板式三种，如：耙式消泡桨、蝶式消泡器。消泡器的长度约为罐径的0.65倍。
(4)测量/传感器系统（pH，T，O2）
(5)附属（人孔、视镜）
C、设计计算
几何尺寸比例
体积
热量计算——后述
发酵罐数——见《嫌气发酵》
（1）Ｈ/Ｄ＝1.7-4
（2）公称体积：罐的圆柱体积和底封头体积的和
（3）剪切力小，对生物细胞损伤小。无机械搅拌叶轮
（4）传热良好，液体循环速率高，便于在循环管路加装换热器。
（5）结构简单，无搅拌传动设备，节约动力约50％，省钢材，易于加工制造。
（6）操作和维修及清洗简便，操作无噪音。
（7）料液可充满达80～90％，而不需加消泡剂。
缺点：
不能代替好气量较小的发酵罐，对于粘度大的发酵液溶氧系数较低。
发酵工程工作总结
发酵工程工作总结在过去的一段时间里，我有幸参与了一项发酵工程项目的工作。
这段时间让我对发酵工程有了更深入的了解，并且也让我体会到了发酵工程工作的重要性和挑战性。
在这篇文章中，我将对我所参与的发酵工程工作进行总结，分享我在这个项目中所学到的经验和收获。
首先，我要强调的是发酵工程在现代生产中的重要性。
发酵工程是利用微生物、酶或细胞等生物体对物质进行转化的工程技术。
在食品、医药、化工等领域，发酵工程都有着广泛的应用。
在我们所参与的项目中，我们主要是针对食品领域开展发酵工程工作，通过对微生物的培养和利用，生产出高品质的食品产品。
这种工作不仅需要我们对微生物的生长和代谢规律有深入的了解，还需要我们具备严密的实验操作和数据分析能力。
其次，我要说的是发酵工程工作的挑战性。
在发酵工程中，微生物的生长和代谢受到许多因素的影响，如温度、pH值、营养物质等。
因此，我们需要在实验中对这些因素进行精确的控制，以确保微生物能够正常生长并产生所需的产物。
在实际的工作中，我们也遇到了许多困难和挑战，比如微生物培养过程中的污染问题、产物分离纯化的难度等。
但正是这些挑战让我们不断学习和进步，也让我们更加深刻地理解了发酵工程工作的复杂性和精密性。
最后，我要总结的是我在这个项目中所学到的经验和收获。
通过这段时间的工作，我不仅对发酵工程有了更深入的了解，还学会了如何进行实验设计、数据分析和结果解读。
同时，我也意识到了团队合作在发酵工程工作中的重要性，只有团结协作，才能克服种种困难，完成艰巨的任务。
此外，我还学会了如何在实践中不断改进和完善工作方法，以提高工作效率和结果的可靠性。
总的来说，参与发酵工程工作是一次宝贵的经历。
通过这段时间的工作，我不仅对发酵工程有了更深入的了解，还学会了许多实用的技能和方法。
我相信这些经验和收获将对我的未来学习和工作产生积极的影响，也让我更加热爱和珍惜发酵工程这个领域。
希望在未来的工作中，我能够继续努力，不断提升自己，为发酵工程的发展贡献自己的力量。
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第二章通气发酵设备
常用的通气发酵罐：机械搅拌式、气升环流式、鼓泡式和自吸式。
一、机械搅拌通气发酵罐
1.主要部件：罐体、搅拌器、挡板、轴封、空气分布器、传动装置、冷却管
（或夹套）、消泡剂、人孔、视镜等。
罐体：由圆柱体和椭圆形或蝶形封头焊接而成，为满足工艺要求，罐体必须能承受一定压力和温度，通常要求耐受130C和0.25MPa(绝压)
搅拌器：常用的由平叶式或弯叶式圆盘涡轮搅拌器。
主要作用为混合和传质，同时强化传热过程。
挡板：防止液面中央形成旋涡流动，增强其湍动和溶氧传质。
轴封：防止染菌和泄漏。
大型发酵罐常用的轴封为双端面机械轴封，由三部分构成，动环和静环、弹簧加荷装置、辅助密封元件。
空气分布器：主要分为环形管式和单管式，喷气孔向下以尽可能减少培养液在环形分布管上滞留。
对机械搅拌通气发酵罐，分布管内空气流速取
20m/s左右。
消泡装置：在通气发酵生产中有两种消泡方法，一是加入化学消泡剂，二是使用机械消泡装置。
通常，两种方法联合使用，最简单实用的消泡装
置为耙式消泡器。
2.传统的双模理论
（1）气泡中的氧通过气象边界层传递到气-液界面上
（2）氧分子由气相侧通过扩散穿过界面传递到液相侧
（3）氧分子在界面液相侧通过液相滞流层传递到液相主体
（4）在液相主体中进行对流传递到生物细胞表面液膜外面
（5）通过生物细胞表面的液相滞流层扩散进入生物细胞内
3.体积溶氧系数KLa
此值表示在曝气过程中氧的总传递性，当传递过程中阻力大，则KLa值低，反之KLa值高
4. 影响KLa的主要因素有：
（1）操作条件，如搅拌转速、通气量等
（2）发酵罐的结构及几何参数，如体积、通气方法、搅拌叶轮结构和尺寸等
（3）物料的物化性能，如扩散系数、表面张力、密度、黏度、培养基成分及特性等
5.增加液相中溶解氧的方法
（1）提高KLa：加强液相主体紊流，加速气液界面更新，增大气液接触面积、降低液膜厚度
（2）提高Cs（液相中饱和溶解氧浓度）：提高气相中的氧分压
6.强化溶氧传质的新技术
(1)发酵液中添加氧载体：加入不溶于培养基又五毒的物质，例如，加入10%-
30%C11-C17烷烃或丁基四氟呋喃，可提高溶氧系数数倍。
氧载体可
简单分离回收和重复使用
(2)把血红蛋白基因克隆到生产菌株，可大大提高菌体细胞对氧的利用能力。
二、气升式发酵罐
这类反应器具有结构简单、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等优点。
有多种类型，常见的有气升环流式、鼓泡式、空气喷射式等。
1.工作原理
把无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进发酵液中，通过气液混合物的湍流作用而使空气泡分割细碎，同时由于形成的气液混合物密度降低故向上运动，而气含率小的发酵液则下沉，形成循环流动，实现混合与溶氧传质。
2.气升环流式反应器的特点
（1）反应溶液分布均匀气液固三相的均匀混合与溶液成分的混合分散良好是生物反应器的普遍要求，气升环流反应器能很好地满足这些要求。
（2）较高的溶氧速率和溶氧效率气升式反应器有较高的气含率和比气液接触面积，因而有较高的传质速率和溶氧效率，体积溶氧效率通常比机械搅拌罐高
（3）剪切力小，对生物细胞损伤小由于气升式反应器没有机械搅拌叶轮，故对细胞的剪切损伤可减至最低，尤其适合植物细胞及组织的培养
（4）传热良好气升式反应器因液体综合循环速率高，同时便于在外循环管路上加装换热器，这就有利于保证除去发酵热以控制适宜的发酵温度
（5）结构简单，易于加工制造气升式反应器罐内无搅拌气，故无需安装结构复杂的搅拌系统，密封也容易保证，故加工制造方便，设备投资低。
便于方大设计制造
（6）操作和维修方便因无机械搅拌系统，故结构简单，能耗低，操作方便，特别是不易发生机械搅拌轴封容易出现的渗漏染菌问题；另外，因无机械
搅拌热产生，故发酵总热量较低，换热冷却和温控有保证
三、自吸式发酵罐
不需要空气压缩机提供压缩空气，而依靠特设的机械搅拌吸气装置或液体喷射吸气装置吸入空气并同时实现混合搅拌与溶氧传质的发酵罐。
有机械搅拌、喷射、溢流自吸式等三种发酵罐
自吸式发酵罐的特点
优点
（1）不必配备空气压缩机及相应的附属设备，节约设备投资，减少厂房面积
（2）溶氧速率高，溶氧效率较高，能耗较低，尤其是溢流式发酵罐的溶氧比能耗可降至0.5Kw·h/(kg O2)以下
（3）用于酵母生产和醋酸发酵具有生产效率高、经济效益高的优点
缺点
一般的自吸式发酵罐是靠负压吸入空气的，故发酵系统不能保持一定的正压，
较易产生杂菌污染。
同时，必须配备低阻力损失的高效空气过滤系统
四、通气固相发酵设备
通气固相发酵工艺是传统的发酵生产工艺，广泛应用于酱油和酿酒生产，以及
农副产物生产饲料蛋白等。
具有设备简单、投资省等优点。
最常用的有如下两种：自然通气固体曲发酵设备、机械通气固体发酵设备。