发酵罐的设计PPT演示课件
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发酵工艺与设备PPT课件
灭菌
• 发酵工程所用的菌种大多是单一的纯种，整个发 酵过程中不能混入杂菌。
– 在发酵过程中如混入其他微生物，将与菌种形成竞争 关系，对发酵过程造成不良影响。
– 例如：在谷氨酸发酵过程中混入放线菌，则放线菌分 泌的抗生素就会使大量的谷氨酸棒状杆菌死亡；在青 霉素生产过程中污染了杂菌，这些杂菌则会分泌青霉 素酶，将合成的青霉素分解掉。
精选
3、气升式环流反应器 ➢类型：内环流式、外环流式
气升式发酵罐不具有任何机械搅拌系统，仅利用空气在 发酵罐内（外）循环以搅拌培养物，这一相对柔和的混 合系统适用于植物细胞和动物细胞培养。 原理基于含气量高的培养物和含气量少的培养物之间比 重的差异。在发酵罐通气过程中，含气量较低的培养基 产生一上流的推力，导致培养基的循环。
精选
（一） 发酵罐设计的原则
发酵罐的主要功能： 为菌体生长，或为某一特定的微生物混合发酵剂提供一 个便于控制的环境，以获得人们所期望的产物 。
➢发酵罐设计的原则
1、发酵器应能在无菌条件下工作数天，且应在长时间 运转过程中保持稳定；
2、通气和充分搅拌，以满足微生物代谢的需要，但不 应损伤菌体；
精选
3、尽可能低的功率消耗； 4、发酵罐上应配备有温度和pH值控制系统以及采样 装置 ； 5、发酵罐内的蒸发损失不应太多； 6、在放料、清洗和维修等操作过程中具有最低的劳 动力消耗；
精选
4、高位塔式生物反应器
是一种罐体的高与直径比值较大，利用通入培养液的无 菌空气泡上升来带动液体运动，产生混合效果的非机械 搅拌式生物反应器，适用于培养液黏度低、固体含量少 和需氧量较低的发酵培养过程。
精选
➢与机械搅拌式生物反应器相比，塔式生物反应 器不设机械搅拌桨的优点是：
《发酵罐及灭菌方法》PPT课件
（airlift reactor) 内管型；外管型
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11
发酵罐工艺操作条件
1．温度：25～40℃。 2．压力：0～1 kg／cm3(表压)。(2kg，0.05Kpa) 3．灭菌条件；温度100～140℃，压力0～3 kg／cm3
(表压). 4．pH：2～11。 5．需氧量：0．05～0.3 kmo1／m3·h。 6．通气量：0.3～2 VVM。4 – 20 M3/h 7．功率消耗：0.5～4kW／m3。 8. 发酵热量：5 000～20 000 kcal／m3．h。
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38
5）高温对培养基成分的有害影 响及其防止
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消除高温有害影响的措施
（1）采用特殊加热灭菌法 （2）对易破坏的含糖培养基进行灭菌时，应先将糖液与
其他成分分别灭菌后再合并； （3）对含Ca2+或Fe3+的培养基与磷酸盐先作分别灭菌，
然后再混合，就不易形成磷酸盐沉淀； （4）对含有在高温下易破坏成分的培养基（如含糖组合
发酵培养基：使微生物积累代谢产物，既 要有利于生长繁殖，防止菌体过早衰老， 又要有利于产物的大量合成。
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2、培养基的灭菌
1）空罐灭菌 空罐灭菌也称空消。无论是种子罐、发酵罐、
还是尿素（或液氨）罐、消泡罐，当培养基 （或物料）尚未进罐前对罐进行预先灭菌，为 空罐灭菌。 为了杀死所有微生物特别是耐热的的芽孢，空 罐灭菌要求温度较高，灭菌时间较长，只有这 样才能杀死设备中各死角残存的杂菌或芽孢。
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16
发酵罐按容积分类
一般认为500L以下的是实验室发酵罐； 500-5000L是中试发酵罐； 5000L以上是生产规模的发酵罐。
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发酵罐工艺操作条件
1．温度：25～40℃。 2．压力：0～1 kg／cm3(表压)。(2kg，0.05Kpa) 3．灭菌条件；温度100～140℃，压力0～3 kg／cm3
(表压). 4．pH：2～11。 5．需氧量：0．05～0.3 kmo1／m3·h。 6．通气量：0.3～2 VVM。4 – 20 M3/h 7．功率消耗：0.5～4kW／m3。 8. 发酵热量：5 000～20 000 kcal／m3．h。
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5）高温对培养基成分的有害影 响及其防止
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消除高温有害影响的措施
（1）采用特殊加热灭菌法 （2）对易破坏的含糖培养基进行灭菌时，应先将糖液与
其他成分分别灭菌后再合并； （3）对含Ca2+或Fe3+的培养基与磷酸盐先作分别灭菌，
然后再混合，就不易形成磷酸盐沉淀； （4）对含有在高温下易破坏成分的培养基（如含糖组合
发酵培养基：使微生物积累代谢产物，既 要有利于生长繁殖，防止菌体过早衰老， 又要有利于产物的大量合成。
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2、培养基的灭菌
1）空罐灭菌 空罐灭菌也称空消。无论是种子罐、发酵罐、
还是尿素（或液氨）罐、消泡罐，当培养基 （或物料）尚未进罐前对罐进行预先灭菌，为 空罐灭菌。 为了杀死所有微生物特别是耐热的的芽孢，空 罐灭菌要求温度较高，灭菌时间较长，只有这 样才能杀死设备中各死角残存的杂菌或芽孢。
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发酵罐按容积分类
一般认为500L以下的是实验室发酵罐； 500-5000L是中试发酵罐； 5000L以上是生产规模的发酵罐。
第七章发酵罐的比拟放大PPT课件
通用式（机械搅拌）、伍式、自吸式发酵罐 2）外部液体搅拌发酵罐 3） 空气喷射提升式发酵罐
高位塔式发酵罐
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3、 按容积分类
❖ 500L以下的是实验室发酵罐 ❖ 500-50000L是中试发酵罐 ❖ 50000L以上是生产规模的发酵罐
4、 按操作方式
❖ 分批发酵和连续发酵
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四、 机械搅拌发酵罐
（一）、 基本要求： 1）适宜的径高比，罐身较长，氧利用率较高 2）能耐受一定的压力 3）搅拌通风装置 4）足够的冷却面积 5）罐内要减少死角 6）搅拌器的轴封要严密，以减少泄露
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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
高氧的传质效率 ❖ 使发酵液充分混合，液体中的固形物质保持悬浮
状态 ❖ 使液体产生轴向流动和径向流动，对于发酵而言，
希望以径向液流为主 ❖ 在搅拌轴上配置多个搅拌器
18
轴向式 搅拌器
径向式 搅拌器
19
4) 档板
❖ ※克服搅拌器运转时液体产生的涡流，增加溶氧速
率 ❖ 从液面至罐底 ❖ 与罐壁之间的距离为1/5-1/8W，避免形成死角，防
第七章 发酵罐的比 拟放大
1
发酵设备
❖ 什么是发酵设备？包括那些设备？ ❖ 种子制备设备 ❖ 主发酵设备 ❖ 辅助设备（无菌空气和培养基制备） ❖ 发酵液预处理设备 ❖ 产品提取与精致设备 ❖ 废物回收处理设备 请问核心部分是什么？
2
❖ 主发酵设备或称为发酵罐 ❖ 是发酵工程中最重要的设备之一
3
5）1979-今，大规模细胞培养发酵罐，胰岛素、干扰素等
高位塔式发酵罐
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3、 按容积分类
❖ 500L以下的是实验室发酵罐 ❖ 500-50000L是中试发酵罐 ❖ 50000L以上是生产规模的发酵罐
4、 按操作方式
❖ 分批发酵和连续发酵
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四、 机械搅拌发酵罐
（一）、 基本要求： 1）适宜的径高比，罐身较长，氧利用率较高 2）能耐受一定的压力 3）搅拌通风装置 4）足够的冷却面积 5）罐内要减少死角 6）搅拌器的轴封要严密，以减少泄露
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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
高氧的传质效率 ❖ 使发酵液充分混合，液体中的固形物质保持悬浮
状态 ❖ 使液体产生轴向流动和径向流动，对于发酵而言，
希望以径向液流为主 ❖ 在搅拌轴上配置多个搅拌器
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轴向式 搅拌器
径向式 搅拌器
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4) 档板
❖ ※克服搅拌器运转时液体产生的涡流，增加溶氧速
率 ❖ 从液面至罐底 ❖ 与罐壁之间的距离为1/5-1/8W，避免形成死角，防
第七章 发酵罐的比 拟放大
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发酵设备
❖ 什么是发酵设备？包括那些设备？ ❖ 种子制备设备 ❖ 主发酵设备 ❖ 辅助设备（无菌空气和培养基制备） ❖ 发酵液预处理设备 ❖ 产品提取与精致设备 ❖ 废物回收处理设备 请问核心部分是什么？
2
❖ 主发酵设备或称为发酵罐 ❖ 是发酵工程中最重要的设备之一
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5）1979-今，大规模细胞培养发酵罐，胰岛素、干扰素等
《发酵设备》PPT课件
控制器部件
主要测控参数有：温度，搅拌转速、罐压力、PH值、溶 解氧、自动消泡、自动补料
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发酵罐装料容积
发酵罐装料容积：在一般情况下，装料高度取 罐圆柱部分高度,但须根据具体情况而定。
一般占0.7，采用有效的机械消涣装置，可以 提高罐的装料量，达到0.9。
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3.2 实验室小型不透明发酵罐
采用较多的是CIP清洗系统。 所谓CIP系统，是clean in place的简称，意
即内部清洗系统。
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CIP清洗系统示意图
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清洗程序
(1)预冲洗：每次预冲洗的时间为30秒，进行10次，是通过 回转喷嘴进行的，主要排去底部的沉渣。
(2)碱预洗:使清洗剂成为一种氯化了的碱性洗涤剂，用这 种碱液循环16分钟。清洗液温度维持在32℃左右。
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1. 罐体
由圆柱体及椭圆形封头焊接而成，材料为碳钢或不 锈钢，对于大型发酵罐可用衬不锈钢板或复合不锈 钢制成，衬里用的不锈钢板厚为2-3毫米。
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装于罐顶的接管有：进料口、补料口、排气口、接 种口和压力表等， 装于罐身的接管有：冷却水进出口、空气进口、温 度和其他测控仪表的接口。
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3.2 发酵罐罐体的比例
标准发酵罐的几何尺寸比例 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=3
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3.3 发酵罐的结构
1、罐体 2、搅拌器和挡板 3、消泡器 4、空气分布装置 5、发酵专用PH、DO电极 6、冷却装置 7、变速装置 8、轴封、联轴器及轴承
发酵罐的设计PPT演示课件
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4 空气分布管
作用：使通入的空气均匀分布
型式： 单管式 正对罐底，距罐底 40mm，罐底衬不锈 钢圆板，防空气冲击
环 式 不常用，易堵。
24
5 传动装置 （1）变速装置：无级变速与皮带轮变速。10级
(500)，八级(750)，六级(1000)，从主动轮直径比 要小于7，以增加吃带面积。另外拉大主、从动 轮间距也可增加吃带面积。
时自动吸入空气。
41
42
2.2.2 定子与转子的结构与类型
将液转 气体子 体甩的 吸出作 入，用 。形：
成将 内转 部子 真内 空的 ，
打体定 碎混子 ，匀的 促，作 进甩用 溶出： 氧，将 。将气
大体 气与 泡液
43
44
45
46
2.2.3 自吸式发酵罐的优缺点
优点: 不需另设空气制备系统,投资少,能耗低,吸 入的气泡小,溶氧效果好,是通用罐的3倍.
5
2.1 通风机械搅拌发酵罐
2.1.1罐体尺寸 2.1.2罐的结构 2.1.3罐容积的计算 2.1.4罐的优缺点
6
2.1.2 罐的结构
图6-1 小型发酵罐结构图 1.三角皮带转轴；2.轴承支柱；3.联轴节； 4.轴封；5.窥镜；6.取样口；7.冷却水出口； 8.夹套；9.螺旋片；10.温度计；11.轴；12. 搅拌器；13.底轴承；14.放料口；15.冷水进 口；16.通风管；17.热电偶接口；18.挡板； 19.接压力表；20.手孔；21.电动机；22.排 气孔；23.取样口；24.进料口；25.压力表接 口；26.窥镜；27.手孔；28.补料口
26
6 轴封
型式：端面轴封和填料函式轴封 作用：密封搅拌轴与罐顶（底）间的
缝隙，防止泄漏和染菌 组成：
4 空气分布管
作用：使通入的空气均匀分布
型式： 单管式 正对罐底，距罐底 40mm，罐底衬不锈 钢圆板，防空气冲击
环 式 不常用，易堵。
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5 传动装置 （1）变速装置：无级变速与皮带轮变速。10级
(500)，八级(750)，六级(1000)，从主动轮直径比 要小于7，以增加吃带面积。另外拉大主、从动 轮间距也可增加吃带面积。
时自动吸入空气。
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2.2.2 定子与转子的结构与类型
将液转 气体子 体甩的 吸出作 入，用 。形：
成将 内转 部子 真内 空的 ，
打体定 碎混子 ，匀的 促，作 进甩用 溶出： 氧，将 。将气
大体 气与 泡液
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2.2.3 自吸式发酵罐的优缺点
优点: 不需另设空气制备系统,投资少,能耗低,吸 入的气泡小,溶氧效果好,是通用罐的3倍.
5
2.1 通风机械搅拌发酵罐
2.1.1罐体尺寸 2.1.2罐的结构 2.1.3罐容积的计算 2.1.4罐的优缺点
6
2.1.2 罐的结构
图6-1 小型发酵罐结构图 1.三角皮带转轴；2.轴承支柱；3.联轴节； 4.轴封；5.窥镜；6.取样口；7.冷却水出口； 8.夹套；9.螺旋片；10.温度计；11.轴；12. 搅拌器；13.底轴承；14.放料口；15.冷水进 口；16.通风管；17.热电偶接口；18.挡板； 19.接压力表；20.手孔；21.电动机；22.排 气孔；23.取样口；24.进料口；25.压力表接 口；26.窥镜；27.手孔；28.补料口
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6 轴封
型式：端面轴封和填料函式轴封 作用：密封搅拌轴与罐顶（底）间的
缝隙，防止泄漏和染菌 组成：
发酵罐2015ppt课件
发酵罐的基本特征
（ 1 ）发酵罐应具有适宜的径高比。罐身越高，氧 的利用率较高。 （2）发酵罐能承受一定的压力。 （ 3 ）其搅拌通风装置要保证发酵液必需的溶解氧。 （ 4 ）发酵罐内应尽量减少死角，避免藏污积垢， 能彻底灭菌，避免染菌。 （5）发酵罐应具有足够的冷却面积。 （6）搅拌器的轴封应严密，以减少泄漏。
第四阶段：1960～1979年。机械搅拌通风发酵罐 的容积增大到80～150m33。由于大规模生产单细 胞蛋白的需要，又出现了压力循环和压力喷射型 的发酵罐，它可以克服一些气体交换和热交换问 题。计算机开始在发酵工业上得到广泛应用。 第五阶段：1979年至今。生物工程和技术的迅猛 发展，给发酵工业提出了新的课题。于是，大规 模细胞培养发酵罐应运而生，胰岛素、干扰素等 基因工程的产品走上商品化。
酒精和啤酒都属于嫌气发酵产物，其发酵罐 因不需要通入昂贵的无菌空气，因此在设备 放大、制造和操作时，都比好气发酵设备简 单得多。
二、通气发酵罐的类型
（一） 机械搅拌通气发酵罐 工作原理 几何尺寸 结构 通气与搅拌 热量传递
发酵罐2015
内容概述 1、发酵罐 2、发酵罐的作用 3、发酵罐的分类 4、发酵罐的结构
一、发酵罐
发酵罐：是为一个特定生物化学过程的操作 提供良好而满意的环境的容器。
对于某些工艺来说，发酵罐是个密闭容器，同时 附带精密控制系统； 而对于另一些简单的工艺来说，发酵罐只是个开 口容器，有时甚至简单到只要有一个开口的坑。
第二节 发酵罐的类型与结构 根据反应是否需要氧气微生物反应器可分为: 一、厌氧发酵罐（厌氧微生物反应器） 二、通气发酵罐（需氧微生物反应器）
《发酵设备》PPT课件 (2)
8Байду номын сангаас
• 3. 按溶积分类
• 500L以下的是实验室发酵罐
• 500~50000L是中试发酵罐
• 50000以上是生产规模的发酵罐
• 4. 按微生物生长环境
• 悬浮生长系统
• 支持生长系统
• 5. 按操作方式
• 分批发酵和连续发酵
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• 三. 机械搅拌发酵罐
• （一）概况
• 1. 基本结构
• 利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液混合 并溶解在发酵液中，基本要求：
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• 6. 消泡器 • 锯齿式、梳状式及孔板式 • 装于搅拌轴上，齿面略高于液面 • 直径罐径的0.8~0.9
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• 7. 连轴器及轴承
• 大型发酵罐 的搅拌轴常分为2~3段，用连 轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性连接， 中型发酵罐一般在罐内装有底轴承，大 型发酵罐还装有中间轴承
•
(s/d)2=1.5~2.5
•
(s/d)3=1~2
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• 2. 罐体：
• 培养微生物的巨大容器，密闭式的， 在发酵过程中要保持一定的罐压，通常灭 菌的压力约为2.5×105Pa
• 形状，圆柱形，两端椭圆形？？受力均 匀，减少死角，物料容易排除，
• 高度与直径比1.7~4：1，有力空气利用 率
• 第四章 发酵设备
• 什么是发酵设备？包括那些设备？在发酵 过程中具有什么用途和意义？
精选PPT
1
• 种子制备设备 • 主发酵设备 • 辅助设备（无菌空气和培养基制备） • 发酵液预处理设备 • 产品提取与精致设备 • 废物回收处理设备 • 核心部分是什么？？
发酵罐的设计与放大ppt课件
精选ppt课件2021
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• 外循环式的循环管设计在罐体外部， 内循环管是两根，设计罐体内部。
• 在气升式发酵罐中，循环管的高度一 般不高于罐内液面。
精选ppt课件2021
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气升式发酵罐的结构 分为内循环和外循环两种。
主要结构包括： • 罐体 • 上升管 • 空气喷嘴
精选ppt课件2021
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精选ppt课件2021
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改良通风式发酵罐
• (1)瓦尔德夫发酵罐，有独特的消泡装置。 • (2)一种带有上下两个分离搅拌器的发酵罐。上搅
拌采用螺旋桨，用以加强轴向流动；下搅拌采用 涡轮桨分散气体，可以提高氧传递效率。这种设 计方法充分发挥了这两种搅拌桨的各自特长。
精选ppt课件2021
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• (3)完全填充反应器是一种比通气搅拌罐能更有效 地提高氧传递效率的发酵罐。混合时间短，即使 对十分黏稠的液体也有同样效果，消除了罐顶的 空间，空气在罐内的滞留时间比通气搅拌罐长。 改良型通风式发酵虽然有一些改进，但是它 的实际应用却远没有通风发酵广泛。
精选ppt课件2021
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• 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。
精选ppt课件2021
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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；
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自吸式发酵罐的结构 • 罐体 • 自吸搅拌器及导轮 • 轴封 • 换热装置 • 消泡器
精选ppt课件2021
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罐体
⑴型式：密闭立式圆柱体，封头椭圆形，小 罐封头与罐体法兰连接，大罐2m3以上焊接。
⑵容积：实验室0 .5-50L，中试罐200-500L， 生产上0.5m3-600m3.
⑶材质:实验室为玻璃钢和不锈钢；工厂为不 锈钢与碳钢
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搅拌器和挡板
1 搅拌器的作用，型式及特点 搅拌器的作用 打碎气泡，提高氧的利用率 促进传质和传热
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2 挡板
作用：改变液流方向，消除液面中心旋涡，提 高搅拌混合效果，提高湍流强度。
（a）
（b）
（c）
（a）周边无档板；（b）螺旋桨搅拌器周边有垂直档板；
（c）涡轮搅拌器周边有垂直档板
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型式：没有冷却列管或竖式蛇管的小罐，需设 挡板；有冷却列管或竖式蛇管的大罐，可不 再另装档板，但不能完全替代挡板的，还需 另设挡板。位置由液面至罐底。
第二章 发酵罐
1
1概述
1 .1 生化反应器的类型 1.2 发酵罐必须满足的条件
2
1 .1 生化反应器的类型
1 生化反应器的类型 植物反应器：水蛭素 动物反应器：人乳铁蛋白，牛奶 固体发酵设备：曲盘，竹帘，曲池，曲箱 液体发酵设备： 嫌气发酵设备：啤酒，酒精 通风机械搅拌：通用式、自吸式、伍氏 通风发酵设备 通风搅拌：气升式、塔式
3
1.2 发酵罐必须满足的条件
能够造成无菌环境，密闭，有一定强度，
可灭菌，耐2.5kg/cm2（表压）的压力；
提供好气（嫌气）环境； 能够加热和冷却； 内壁要光滑、减少死角。
4
2 通风发酵罐
2.1 通风机械搅拌发酵罐 2.2 自吸式发酵罐 2.3 伍式发酵罐 2.4 气升式发酵罐 2.5 塔式发酵罐
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4 空气分布管
作用：使通入的空气均匀分布
型式： 单管式 正对罐底，距罐底 40mm，罐底衬不锈 钢圆板，防空气冲击
环 式 不常用，易堵。
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5 传动装置 （1）变速装置：无级变速与皮带轮变速。10级
(500)，八级(750)，六级(1000)，从主动轮直径比 要小于7，以增加吃带面积。另外拉大主、从动 轮间距也可增加吃带面积。
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图6-2；大型发酵罐结构图 1.轴封；2.人孔；3.梯子；4.联轴节； 5.中间轴承；6.热电偶接口；7.搅拌器； 8.通风管；9.放料口；10.底轴承；11. 温度计；12.冷却管；13.轴； 14.取样； 15.轴承柱；16.三角皮带传动；17.电动 机；18.压力表；19.取样口；20.人孔； 21.进料口；22.补料口；23.排气口；24. 回流口；25.窥镜
桨
轴上升，不能打碎气泡，不利于溶氧，只
搅
用于培养基的配制，料液的混合。
拌
器
15
径向流搅拌器的型式与特点
16
圆盘平直叶涡轮搅拌器：是径向流的代表，在圆盘上 焊有六片平直叶，圆盘可阻止气体沿搅拌轴上升，轴 向流差，不利于混合，剪切作用强，有利于打碎气泡， 溶氧效果好，功率消耗大。
圆盘弯叶涡轮搅拌器：径向流较差，轴向流较强，混 合效果较好，剪切作用不如平直叶，溶氧效果不如平 直叶，功率消耗小。
数量：
全挡板条件：在一定的转数下，再增加罐内 附件，而轴功率保持不变，即能达到消除液 面漩涡的条件。
要求（W/D）Z=0.5 因W=0.1-0.12D 所以Z=4-6块。
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3 消泡器
作用：打碎泡沫，防止逃逸 型式：锯齿状，梳状，孔板状，一般安装在搅拌轴上高出液
面的部位，随搅拌轴转动而转动，将泡沫打碎。 长度： L=0.65D
10
径向流
流 轴向流 型
切向流
11
径向流（叶片对液体施以径向离心力，流体 流动的方向垂直于搅拌轴，沿径向流动，碰 到容器壁面分成两股流体分别向上、向下流 动，再回到叶端，不穿过叶片，形成上、下 两个循环流动。）
流 型
特点：剪切作用较强，混合效果较差
12
径向流 轴向流（流体流动方向平行于搅拌轴，流体 由桨叶推动，使流体向下流动，遇到容器底 面再翻上，形成上下循环流）
25
（2）搅拌轴：
有上悬式和下伸式两种，小罐只有一节，大 罐有二至三节，之间用联轴器连接，联轴器 多采用夹壳形或鼓形，装拆方便。
对于小罐：可采用上悬式安装。
对于大罐：要增加底轴承和中间轴承。材料 可采用聚四氟乙烯或石棉酚醛塑料制成的滑 动轴承，靠液体润滑。
对于更大罐：可用下伸式，缩短轴的长度， 减少振动和噪音，重心低，稳定性强，但密 封要严。
26
6 轴封
流 型
特点：剪切作用较弱，混合效果较好
13
径向流 轴向流 切向流（无挡板的容器内，流体绕轴作旋转 运动，流速高时液体表面会形成旋涡，此时 流体从浆叶周围周向卷吸至桨叶区的流量很
流 小，混合效果很差。） 型
特点：剪切作用和混合效果很差 14
轴向流搅拌器的型式和特点
轴向流的代表
螺
优点：混合效果好
旋
缺点：剪切作用差，不能阻止气流沿搅拌
5Байду номын сангаас
2.1 通风机械搅拌发酵罐
2.1.1罐体尺寸 2.1.2罐的结构 2.1.3罐容积的计算 2.1.4罐的优缺点
6
2.1.2 罐的结构
图6-1 小型发酵罐结构图 1.三角皮带转轴；2.轴承支柱；3.联轴节； 4.轴封；5.窥镜；6.取样口；7.冷却水出口； 8.夹套；9.螺旋片；10.温度计；11.轴；12. 搅拌器；13.底轴承；14.放料口；15.冷水进 口；16.通风管；17.热电偶接口；18.挡板； 19.接压力表；20.手孔；21.电动机；22.排 气孔；23.取样口；24.进料口；25.压力表接 口；26.窥镜；27.手孔；28.补料口
轴流式搅拌器对发酵罐的液面控制不利。使用传统搅拌浆组合液面可以
做到“风平浪静”；但使用轴流式搅拌浆组合（尤其是最上层的轴流式搅拌
浆）通常会造成液面的“波澜壮阔”，从而影响放罐体积。以直径为3800
mm的发酵罐为例，“波浪”每高出100mm，就会造成一吨多的发酵液的损
失，严重降低发酵罐的有效体积。
19
圆盘箭叶涡轮搅拌器：轴向流强，径向流差，剪切作 用小，混合效果最好，溶氧效果差，功率消耗最小。
17
几种涡轮搅拌器作用比较
型式 轴向流 径向流 剪切 混合 溶氧 输出 应用
平直叶 +
+++ +++
+
+++ +++
弯叶 ++
++
箭叶 +++
+
++
++
++
+
+++
+
++ 单细胞 发酵
+ 菌丝体 发酵
18
罐体
⑴型式：密闭立式圆柱体，封头椭圆形，小 罐封头与罐体法兰连接，大罐2m3以上焊接。
⑵容积：实验室0 .5-50L，中试罐200-500L， 生产上0.5m3-600m3.
⑶材质:实验室为玻璃钢和不锈钢；工厂为不 锈钢与碳钢
9
搅拌器和挡板
1 搅拌器的作用，型式及特点 搅拌器的作用 打碎气泡，提高氧的利用率 促进传质和传热
20
2 挡板
作用：改变液流方向，消除液面中心旋涡，提 高搅拌混合效果，提高湍流强度。
（a）
（b）
（c）
（a）周边无档板；（b）螺旋桨搅拌器周边有垂直档板；
（c）涡轮搅拌器周边有垂直档板
21
型式：没有冷却列管或竖式蛇管的小罐，需设 挡板；有冷却列管或竖式蛇管的大罐，可不 再另装档板，但不能完全替代挡板的，还需 另设挡板。位置由液面至罐底。
第二章 发酵罐
1
1概述
1 .1 生化反应器的类型 1.2 发酵罐必须满足的条件
2
1 .1 生化反应器的类型
1 生化反应器的类型 植物反应器：水蛭素 动物反应器：人乳铁蛋白，牛奶 固体发酵设备：曲盘，竹帘，曲池，曲箱 液体发酵设备： 嫌气发酵设备：啤酒，酒精 通风机械搅拌：通用式、自吸式、伍氏 通风发酵设备 通风搅拌：气升式、塔式
3
1.2 发酵罐必须满足的条件
能够造成无菌环境，密闭，有一定强度，
可灭菌，耐2.5kg/cm2（表压）的压力；
提供好气（嫌气）环境； 能够加热和冷却； 内壁要光滑、减少死角。
4
2 通风发酵罐
2.1 通风机械搅拌发酵罐 2.2 自吸式发酵罐 2.3 伍式发酵罐 2.4 气升式发酵罐 2.5 塔式发酵罐
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4 空气分布管
作用：使通入的空气均匀分布
型式： 单管式 正对罐底，距罐底 40mm，罐底衬不锈 钢圆板，防空气冲击
环 式 不常用，易堵。
24
5 传动装置 （1）变速装置：无级变速与皮带轮变速。10级
(500)，八级(750)，六级(1000)，从主动轮直径比 要小于7，以增加吃带面积。另外拉大主、从动 轮间距也可增加吃带面积。
7
图6-2；大型发酵罐结构图 1.轴封；2.人孔；3.梯子；4.联轴节； 5.中间轴承；6.热电偶接口；7.搅拌器； 8.通风管；9.放料口；10.底轴承；11. 温度计；12.冷却管；13.轴； 14.取样； 15.轴承柱；16.三角皮带传动；17.电动 机；18.压力表；19.取样口；20.人孔； 21.进料口；22.补料口；23.排气口；24. 回流口；25.窥镜
桨
轴上升，不能打碎气泡，不利于溶氧，只
搅
用于培养基的配制，料液的混合。
拌
器
15
径向流搅拌器的型式与特点
16
圆盘平直叶涡轮搅拌器：是径向流的代表，在圆盘上 焊有六片平直叶，圆盘可阻止气体沿搅拌轴上升，轴 向流差，不利于混合，剪切作用强，有利于打碎气泡， 溶氧效果好，功率消耗大。
圆盘弯叶涡轮搅拌器：径向流较差，轴向流较强，混 合效果较好，剪切作用不如平直叶，溶氧效果不如平 直叶，功率消耗小。
数量：
全挡板条件：在一定的转数下，再增加罐内 附件，而轴功率保持不变，即能达到消除液 面漩涡的条件。
要求（W/D）Z=0.5 因W=0.1-0.12D 所以Z=4-6块。
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3 消泡器
作用：打碎泡沫，防止逃逸 型式：锯齿状，梳状，孔板状，一般安装在搅拌轴上高出液
面的部位，随搅拌轴转动而转动，将泡沫打碎。 长度： L=0.65D
10
径向流
流 轴向流 型
切向流
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径向流（叶片对液体施以径向离心力，流体 流动的方向垂直于搅拌轴，沿径向流动，碰 到容器壁面分成两股流体分别向上、向下流 动，再回到叶端，不穿过叶片，形成上、下 两个循环流动。）
流 型
特点：剪切作用较强，混合效果较差
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径向流 轴向流（流体流动方向平行于搅拌轴，流体 由桨叶推动，使流体向下流动，遇到容器底 面再翻上，形成上下循环流）
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（2）搅拌轴：
有上悬式和下伸式两种，小罐只有一节，大 罐有二至三节，之间用联轴器连接，联轴器 多采用夹壳形或鼓形，装拆方便。
对于小罐：可采用上悬式安装。
对于大罐：要增加底轴承和中间轴承。材料 可采用聚四氟乙烯或石棉酚醛塑料制成的滑 动轴承，靠液体润滑。
对于更大罐：可用下伸式，缩短轴的长度， 减少振动和噪音，重心低，稳定性强，但密 封要严。
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6 轴封
流 型
特点：剪切作用较弱，混合效果较好
13
径向流 轴向流 切向流（无挡板的容器内，流体绕轴作旋转 运动，流速高时液体表面会形成旋涡，此时 流体从浆叶周围周向卷吸至桨叶区的流量很
流 小，混合效果很差。） 型
特点：剪切作用和混合效果很差 14
轴向流搅拌器的型式和特点
轴向流的代表
螺
优点：混合效果好
旋
缺点：剪切作用差，不能阻止气流沿搅拌
5Байду номын сангаас
2.1 通风机械搅拌发酵罐
2.1.1罐体尺寸 2.1.2罐的结构 2.1.3罐容积的计算 2.1.4罐的优缺点
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2.1.2 罐的结构
图6-1 小型发酵罐结构图 1.三角皮带转轴；2.轴承支柱；3.联轴节； 4.轴封；5.窥镜；6.取样口；7.冷却水出口； 8.夹套；9.螺旋片；10.温度计；11.轴；12. 搅拌器；13.底轴承；14.放料口；15.冷水进 口；16.通风管；17.热电偶接口；18.挡板； 19.接压力表；20.手孔；21.电动机；22.排 气孔；23.取样口；24.进料口；25.压力表接 口；26.窥镜；27.手孔；28.补料口
轴流式搅拌器对发酵罐的液面控制不利。使用传统搅拌浆组合液面可以
做到“风平浪静”；但使用轴流式搅拌浆组合（尤其是最上层的轴流式搅拌
浆）通常会造成液面的“波澜壮阔”，从而影响放罐体积。以直径为3800
mm的发酵罐为例，“波浪”每高出100mm，就会造成一吨多的发酵液的损
失，严重降低发酵罐的有效体积。
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圆盘箭叶涡轮搅拌器：轴向流强，径向流差，剪切作 用小，混合效果最好，溶氧效果差，功率消耗最小。
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几种涡轮搅拌器作用比较
型式 轴向流 径向流 剪切 混合 溶氧 输出 应用
平直叶 +
+++ +++
+
+++ +++
弯叶 ++
++
箭叶 +++
+
++
++
++
+
+++
+
++ 单细胞 发酵
+ 菌丝体 发酵
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