发酵罐简介(图)
微生物与发酵工程
五．发酵工程面临的现实问题
1.理论相对滞后；
2.对霉菌和放线菌的研究相对较少; 3.对细菌和酵母菌的研究跟不上发展
六．发酵工程发展的关键技术
1.基于组学技术的高通量菌种改造和帅选平台； 2.基于组学和生物信息学的代谢途径分析与优化； 3.基于实时代谢流分析、代谢途径模型和智控工程 的集约型发酵过程控制与优化技术； 4.基于发酵液及产品特性的高收率、低成本、高质 量和环境友好想集成型提取精制技术； 5.基于源头防治与过程监控的资源节约与废物资源 化清洁生产技术。
实例：谷氨酸发酵
谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌 1.菌种选育： 自然分离、人工诱变 基因工程、细胞工程 2.培养基的配制： 五种因子 物质种类、比例、适宜的PH
3.灭菌：高压蒸汽灭菌
4.扩大培养和接种： 无菌条件
5.发酵过程：控制各种条件生产发酵产品 (通入无菌空气并不断搅拌) 6.分离提取产物 菌体：用过滤、沉淀等方法 代谢产物：用蒸馏、萃取、离子交换等方法
从自然界分离的菌种 诱变育种 基因工程 生产用菌种 扩大培养 接种 细胞工程 原 料 灭菌
发酵罐 发酵条件控制
分离 提纯
培养基配置
微生物菌体
代谢产物
产
品
四．发酵工程的关键技术问题
1.微生物能够积累最大目的产物的条件是什 么； 2.底物最多被微生物转化为产物的条件是什 么； 3.微生物最快速度发酵生产目的产物的条件 是什么
发酵工程的应用
在医药工业方面：生产药品和基因工程药品
在食品工业方面：生产传统发酵产品、食品 添加剂、单细胞蛋白(菌体)等
八. 发酵工程发展前景
微生物发酵有很大的发展空间。微生物制造是有发 展的特点和投资的热点，发展方向比较广，不过在 发展过程中的核心技术和资金瓶颈一直困扰着企业。 微生物发酵与人民的吃穿息息相关，同时与国家的 节能减排大政方针密切联系，与国家的循环经济是 分不开的。发酵技术随着时代的发展而不断向前发 展，从传统的发酵工业到现代发酵工业，再到微生 物工程，它不仅成为生物技术产业的重要支柱，而 且和基因工程技术的结合使它如虎添翼。
发酵罐的使用操作流程
发酵罐的使用操作流程简介发酵罐是用于进行微生物发酵的设备，可以用于生产酸奶、啤酒等食品。
本文将介绍发酵罐的使用操作流程，以帮助用户正确操作发酵罐，提高发酵效果。
准备工作在使用发酵罐之前，我们需要做一些准备工作： - 检查发酵罐是否处于良好的工作状态，确保无损坏和漏气现象。
- 清洁发酵罐，确保内部和外部的卫生。
- 准备好所需的发酵原料，如酵母、发酵剂等。
- 准备好相关的测量设备，如温度计、酸碱度计等。
操作步骤1. 调整温度和酸碱度在使用发酵罐之前，需要将温度和酸碱度调整到适合发酵的范围。
具体步骤如下： 1. 使用温度计测量发酵罐内的温度。
2. 调整发酵罐的加热装置，使温度达到所需的发酵温度。
3. 使用酸碱度计测量发酵罐内的酸碱度。
4. 根据需要，添加酸度调节剂或碱性物质，调整发酵罐内的酸碱度。
2. 添加发酵原料在发酵罐内添加适量的发酵原料，具体步骤如下： - 通过发酵罐的进料口将发酵原料倒入罐内。
- 按照配方要求，注意添加原料的顺序和比例。
3. 发酵过程启动发酵罐，进入发酵过程，具体步骤如下： 1. 启动发酵罐的搅拌装置，确保发酵原料充分混合。
2. 根据发酵要求，设定发酵罐的时间和温度参数。
3. 监测发酵过程中的温度、酸碱度等指标，保持在良好的范围内。
4. 根据需要，随时调整发酵罐的温度和酸碱度，以确保发酵过程的顺利进行。
5. 在发酵过程中注意观察罐内的气泡产生情况和液体的变化。
4. 发酵结束发酵过程完成后，进行以下操作： 1. 停止发酵罐的搅拌装置和加热装置。
2. 使用锅铲或其他工具将发酵罐内的发酵物品倒出。
3. 清洁发酵罐内外的残余物，确保发酵罐的卫生。
注意事项使用发酵罐时需要注意以下事项： - 在添加发酵原料时，注意原料的质量和比例，避免过量或不足。
- 发酵过程中要及时调整发酵罐的温度和酸碱度，确保发酵效果。
- 在发酵过程中保持发酵罐的卫生，避免细菌污染。
- 对于不同的发酵原料，有可能需要调整发酵罐的操作参数，需根据实际情况进行调整。
《气升式发酵罐》课件
REPORTING
• 气升式发酵罐简介 • 气升式发酵罐的应用 • 气升式发酵罐的设计与优化 • 气升式发酵罐的操作与维护 • 气升式发酵罐的发展趋势与展望
目录
PART 01
气升式发酵罐简介
REPORTING
定义与特点
定义
气升式发酵罐是一种利用气体提 升液体的方式进行混合、传质和 传热过程的设备，常用于生物发 酵领域。
乳制品加工
在气升式发酵罐中发酵生产酸奶、 奶酪等乳制品，丰富产品种类和风 味。
在环境保护领域的应用
有机废弃物处理
气升式发酵罐可用于有机 废弃物的厌氧消化处理， 实现废弃物的资源化利用 。
废水处理
通过气升式发酵罐进行废 水处理，降低污染物浓度 ，提高废水处理效率。
沼气生产
利用气升式发酵罐将有机 废弃物转化为沼气，为可 再生能源的开发利用提供 支持。
PART 05
气升式发酵罐的发展趋势 与展望
REPORTING
新型气升式发酵罐的研究与开发
新型气升式发酵罐的研究
01
新型气升式发酵罐的设计与开发，旨在提高发酵效率、降低能
耗和减少环境污染。
新型气升式发酵罐的特点
02
具有更高的传质效率和更低的能源消耗，同时能够更好地控制
发酵过程，提高产品质量和产量。
特点
气升式发酵罐具有结构简单、操 作方便、能耗低、耐腐蚀等优点 ，能够满足大规模生物发酵生产 的需求。
工作原理
工作原理
气升式发酵罐通过气体提升液体的方 式，使发酵液在罐内形成循环流动， 促进微生物与营养物质充分混合，提 高发酵效率。
气体提升
循环流动
发酵液在罐内形成循环流动，使微生 物与营养物质充分混合，提高发酵效 率。
1Cr18Ni9Ti不锈钢发酵罐釜体的焊接工艺设计
哈尔滨理工大学焊接课程设计1Cr18Ni9Ti不锈钢发酵罐釜体的焊接工艺设计班级学号姓名指导教师2012年12月19日11Cr18Ni9Ti不锈钢发酵罐釜体的焊接工艺设计一、工艺性综述)(一）产品简介（定义、分类、发酵罐，指工业上用来进行微生物发酵的装置。
其主体一般为用不锈钢板制成的主式圆筒，其容积在1立方至数百立方大小。
在设计和加工中应注意结构严密，合理。
能耐受蒸汽灭菌、有一定操作弹性、内部附件尽量减少（避免死角）、物料与能量传递性能强，并可进行一定调节以便于清洗、减少污染，适合于多种产品的生产以及减少能量消耗。
(二)常用的制造钢材0Cr18Ni9、00Cr18Ni10、0Cr17Ni1 2MO2和00Cr17Ni14MO200Cr19Ni10是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。
00Cr17Ni12Mo2添加Mo(2~3%) ，优秀的耐点蚀性，耐高温、抗蠕变性能优秀。
均属于奥氏体型不锈钢，这类不锈钢焊接的主要问题是焊接接头容易出现热裂纹、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂以及焊接变(三)焊接材料在焊接材料的选择方面，宜选用超低碳的焊条和焊丝焊条电弧焊，焊条E308-16（A102），氩弧焊焊丝HOCr21Ni10，氩气纯度应在99.6%以上，埋弧焊焊丝是H0Cr21Ni10，焊剂HJ260，焊丝伸出长30~40mm。
为防烧穿最好在背面衬焊剂垫，埋弧焊、气体保护焊的焊丝中Cr、Mn含量比母材要高，焊厚板宜用Mo、Si含量高的焊丝，可形成α+F组织。
(四)焊接方法1.氩弧焊（MIG或TIG）:又称氩气体保护焊。
是在普通电弧焊的原理的基础上，利用氩气对金属焊材的保护，通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成溶池，使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术，由于在高温熔融焊接中不断送上氩气，使焊材不能和空气中的氧气接触，从而防止了焊材的氧化，因此可以焊接铜、铝、合金钢等有色金属。
发酵机械与设备简介
二、连续酒精发酵设备
通过在发酵罐内连续加入培养液和取出发酵液，可使发 酵罐中的微生物一直维持在生长加速期，同时降低代谢产 物的积累，培养液浓度和代谢产品含量相对稳定，微生物 在整个发酵过程中即可始终维持在稳定状态，细胞处于均 质状态，这即为连续发酵技术。
第三节 通风发酵设备
通风发酵设备是好氧发酵使用的发酵反应器，主要包 括酵母发酵罐、单细胞蛋白发酵罐、氨基酸发酵罐、酶制 剂发酵罐、抗生素发酵罐等。
固态发酵是指没有或几乎没有自由水存在下，在有一定湿度的水 下溶性固态基质中，用一种或多种微生物的一个生物反应过程。 液体发酵法是借助于液体介质来完成面团的发酵，即先将酵母置 于液体介质中，在液体中经几个小时的繁殖，制成发酵液，然后 用发酵液与其他原辅料搅拌成面团。
2.根据微生物类型：分为嫌气和好气两大类。 3.根据发酵过程使用的生物体：分为微生物反应器、酶反应 器和细胞反应器。
自吸式发酵罐
转子在启动前，需要先用液体将其浸没，在电机 驱动其高速旋转时，液体因离心力而被甩向叶轮边 缘，并在转子中心处形成负压。在负压作用下，空 气自动从转子中心处被吸入，通过导向叶轮内腔甩 出，而液体因转子外阔叶片被吸入并均匀甩出，在 转子外圆处被剪切成细微的气泡并与循环的发酵液 相遇，在湍流状态下混合、翻腾、扩散，在搅拌的 同时完成了充气。
发酵机械与设备简介
第一节 发酵设备的类型和基本构成
一、发酵设备的基本要求 发酵设备的功能是按照发酵过程的要求，保证和控制各种 发酵条件，主要是适宜微生物生长和形成产物的条件，促进 生物体的新陈代谢，使之在低消耗下（包括原料消耗、能量 消耗、人工消耗）获得较高的产量。
二、发酵设备的分类
1.根据发酵用培养基：固体发酵设备及液体发酵设备。
B310中文快速使用手册-发酵
BioFlo ® 310发酵罐快速操作手册BioFlo 310是一款可高温高压灭菌的台式发酵罐，罐体配有高级控制器，经由触摸屏界面可同时操作多达4台罐体；该发酵罐广泛应用于：微生物、酵母或真菌的培养。
BioFlo 310主控制台安装适配套件后，可连接CellGen 310玻璃罐体，用于哺乳动物、动/植物及昆虫细胞的批次、流加或连续灌注培养。
此外根据需要，BioFlo 310发酵罐可以增加相关选配配件。
1. BioFlo 310发酵罐简介BioFlo 310水套式发酵罐由主控制台、罐体组件组成，如下图所示：搅拌马达彩色触摸屏主控制台电源开关玻璃罐体蠕动泵热交换器2主控制台各个端口介绍如下：进气接口温度电极缆线接口罐体进气接口DO电极缆线接口pH电极缆线接口搅拌马达缆线接口消泡/尾气冷凝水进水接口3附加控制台缆线接口外加显示器缆线接口外加触摸屏缆线接口USB端口控制软件缆线接口以太网缆线接口模拟输入/输出信号接口表面通气组件缆线接口控制台总电源接口散热器外加DO、pH/REDOX缆线接口2. 发酵前准备2.1 发酵罐部件检查 (1) 请检查发酵罐主控制台、玻璃罐体均能正常工作。
(2) 检查罐体各组件是否齐全，各个螺帽中垫圈情况，确保垫圈无损坏，以免密封不好造成染菌。
(3) 检查水、电、气情况、确保正常工作。
2.2 pH 电极的标定(1) 根据培养过程中所需要控制pH 的范围选择pH 标准缓冲液。
(2) 打开pH 电极帽将电极与缆线相连后与主控制台pH 缆线接口连接。
(3) 打开主控制台电源后进入触摸屏界面按下图步骤进行标定。
2.3 DO 电极的标定 (1) 打开DO 电极帽将电极与缆线相连后连接于主控制台DO 缆线接口进行电极化，极化时间6小时以上。
(2)极化完成后按下图步骤进行标定：第二步：点击pH第一步：点击Calib.第二步：点击DO第一步：点击Calib.第三步：输入6.86（或7.0），将电极放入pH6.86（或7.0）的标准缓冲液中，待电极读数稳定后点击“Set Zero ”第四步：输入4.0或9.18（或10.0），将电极放入相应标准缓冲液中，待电极读数稳定后点击“Set Span ”第四步：输入100或200，待电极读数稳定后点击“Set Span ”第三步：输入0.0，待电极读数稳定后点击“Set Zero ”45(3) 标定零点，如图中第三步标定有三种方法，现介绍如下：第一种方法：将DO电极与电极缆线断开连接，按图中第三步进行，然后将电极与缆线重新连接。
高温好氧发酵罐
高温好氧发酵罐简介高温好氧发酵罐是一种用于生物质能源转化和有机废弃物处理的装置。
它利用微生物的代谢活性，在高温和有氧条件下将有机废物转化为可再生能源，如沼气和生物质燃料。
本文将介绍高温好氧发酵罐的工作原理、优点和应用前景。
高温好氧发酵罐示意图高温好氧发酵罐示意图工作原理高温好氧发酵罐主要分为三个部分：进料系统、发酵系统和产物收集系统。
1.进料系统：有机废物被输送到发酵罐中的进料口，通常通过输送带或输送管进行。
进料系统通常还包括分类和预处理设备，如破碎机和筛分机，以确保有机废物的均匀投入和颗粒大小的合适。
2.发酵系统：进料后，有机废物进入发酵罐的发酵室。
发酵室中有大量的好氧微生物，如细菌和真菌。
这些微生物在高温条件下进行代谢活动，将有机废物转化为可再生能源，同时产生热能。
发酵过程中，关键的参数包括温度、湿度和氧气供应。
为了保持适宜的微生物生长环境，通常需要监测和调节这些参数。
3.产物收集系统：发酵过程产生的主要产物是沼气，其中包含大量的甲烷和二氧化碳。
同时，还会产生一些液体或固体废弃物，这些废弃物可以进一步处理或用作肥料。
沼气可以通过管道系统收集，并转化为电力、热能或燃料。
优点高温好氧发酵罐相对于传统的发酵罐，具有以下优点：1.高效能源转化：高温好氧发酵罐能够将有机废物高效地转化为可再生能源，如沼气和生物质燃料。
这些能源可以替代传统的化石能源，减少温室气体排放和环境污染。
2.处理广泛的有机废物：高温好氧发酵罐适用于处理多种有机废物，例如农业废弃物、畜禽养殖废物、食品废弃物等。
通过将这些废物转化为能源，不仅减少了废物处理的负担，还可以获得经济效益。
3.高效的发酵过程：高温和好氧条件下，微生物代谢活性增强，发酵过程更加迅速和高效。
相较于低温好氧发酵罐，高温好氧发酵罐的处理速度更快，产量更高。
4.可控的操作参数：高温好氧发酵罐的温度、湿度和氧气供应可以通过自动控制系统进行监测和调节，以维持最适宜的微生物生长环境。
5发酵罐简介
转速 电机 /(r/m 功率 in) /kw 340 0.55
ห้องสมุดไป่ตู้500
2000 5000
1400
2100 3000
700
1100 1400
800
1200 1500
321
250 180
1.50
4.00 7.50
筒体直径 /mm 1800 3000-3200 3600 4600
夹套直径 /mm 12 65 114 221
•
•
端面轴封——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表面紧 密地相互贴合，并作相对转动而达到密封。 优点：
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 清洁； 密封可靠，使用时间较长，不会泄漏； 无死角，可防止杂菌污染； 寿命长，质量好的2～5年不需修理； 摩擦功率耗损小； 轴或轴套不受磨损； 对轴的震动敏感性小。
•
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。
（七）换热装置
1、夹套式换热装置
–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。 –优点：结构简单；加工容易， 罐内无冷却设备，死角少，容 易进行清洁灭菌工作，有利于 发酵。 –缺点：传热壁较厚，冷却水流 速低，发酵时降温效果差。
第二节
其他类型发酵罐
一、气升式发酵罐
– 空气从底部进入，与料液充分混合 后，携带料液沿上导管上升，排除 废气后沿下导管返回底部，如此循 环。 – 内循环、外循环
• 英国伯明翰ICI公司的 气升环流发酵罐体积达 3000 m3，发酵液量 2100 m3，液柱高达55 m，通气压力高。沿罐 高度设有19块有下降区 的筛板以防止气泡合并 为大气泡。
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发酵罐简介（图）
进行微生物深层培养的设备统称发酵罐。
一个优良的发酵装置应具有严密的结构，良好的液体混和性能，较高的传质、传热速率，同时还应具有配套而又可靠的检测及控制仪表。
由于微生物有好氧与厌氧之分，所以其培养装置也相应地分为好氧发酵设备与厌氧发酵设备。
对于好氧微生物，发酵罐通常采用通气和搅拌来增加氧的溶解，以满足其代谢需要。
根据搅拌方式的不同，好氧发酵设备又可分为机械搅拌式发酵罐和通风搅拌式发酵罐。
机械搅拌式发酵罐
机械搅拌式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，促进氧的溶解，以保证供给微生物生长繁殖和代谢所需的溶解氧。
比较典型的是通用式发酵罐和自吸式发酵罐。
通用式发酵罐
通用式发酵罐是指既具有机械搅拌又有压缩空气分布装置的发酵罐。
由于这种型式的罐是目前大多数发酵工厂最常用的，所以称为“通用式”。
其容积可自2 0L～200m3，有的甚至可500m3。
自吸式发酵罐
自吸式发酵罐罐体的结构大致上与通用式发酵罐相同，主要区别在大搅拌器的形状和结构不同。
自吸式发酵罐使用的是带中央吸气口的搅拌器。
搅拌器由从罐底向上伸人的主轴带动，叶轮旋转时叶片不断排开周围的液体使其背侧形成真空，于是将罐外空气通过搅拌器中心的吸气管而吸人罐内，吸人的空气与发酵液充分混合后在叶轮末端排出，并立即通过导轮向罐壁分散，经挡板折流涌向液面，均匀分布。
空气吸人管通常用一端面轴封与叶轮连接，确保不漏气。
通风搅拌式发酵罐
在通风搅拌式发酵罐中，通风的目的不仅是供给微生物所需要的氧，同时还利用通人发酵罐的空气，代替搅拌器使发酵液均匀混合。
常用的有循环式通风发酵罐和高位塔式发酵罐。
循环式通风发酵罐系利用空气的动力使液体在循环管中上升，并沿着一定路线进行循环，所以这种发酵罐也叫空气带升式发酵罐或简称带升式发酵罐。
带升式发酵罐有内循环和外循环两种，循环管有单根的也有多根的。
与通用式发酵罐相比，它具有以下优点：①发酵罐内没有搅拌装置，结构简单，清洗方便，加厂容易；②由于取消了搅拌川的电机，而通风量与通用式发酵罐人致相等，所以动力消耗有很大降低。
高位塔式发酵罐是一种类似塔式反应器的发酵罐，其高径比约为7左右，罐内装有若干块筛板。
压缩空气由罐底导人，经过筛板逐渐上升，气泡在上升过程中带动发酵液同时上升，上升后的发酵液又通过筛板上带有液封作用的降液管下降而形成循环。
这种发酵罐的特点是省去了机械搅拌装置，如果培养基浓度适宜，而且操作得当的话，在不增加空气流量的情况下，基本上可达到通用式发酵罐的发酵水平。
厌氧发酵设备
厌氧发酵也称静止培养，因其不需供氧，所以设备和工艺都较好氧发酵简单。
严格的厌氧液体深层发酵的主要特色是排除发酵罐中的氧。
罐内的发酵液应尽量装满，以便减少上层气相的影响，有时还需充人非氧气体。
发酵罐的排气口要安装水封装置，培养基应预先还原。
此外，厌氧发酵需使用大剂量接种（一般接种量为总操作体积的10%～20%），使菌体迅速生长，减少其对外部氧渗入的敏感性。
酒精、丙酮、丁醇。
乳酸和啤酒等都是采用液体厌氧发酵工艺生产的。
具有代表性的厌氧发酵设备如酒精发酵罐和用于啤酒生产的锥底立式发酵罐。