消泡器的作用是将泡沫打破。 消泡器的作用是将泡沫打破。 最简单实用的消泡装置为耙式消泡器。 最简单实用的消泡装置为耙式消泡器。消 泡耙齿底部应比发酵液面高出适当高度。 泡耙齿底部应比发酵液面高出适当高度。 消泡器的长度约为罐径的0.65倍 消泡器的长度约为罐径的0.65倍。 0.65
5. 联轴器
1. 罐体
罐体由圆柱体及椭圆形 或碟形封头焊接而成， 或碟形封头焊接而成，小型 发酵罐罐顶和罐身采用法兰 连接，材料一般为不锈钢。 连接，材料一般为不锈钢。
法兰：结构或机械零件上垂直于零件轴线突出的边缘。 法兰：结构或机械零件上垂直于零件轴线突出的边缘。
小型发酵罐： 左右； 小型发酵罐：50 m3左右； 中型发酵罐： 左右； 中型发酵罐：100 m3左右； 大型发酵罐： 左右。 大型发酵罐：500 m3左右。
本章讲述的内容
第一节 机械搅拌通风发酵罐 第二节 通风固相发酵设备 第三节 其他类型的通风发酵罐
第一节 机械搅拌通风发酵罐
通风发酵罐又称好气性发酵罐， 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、 氨酸、柠檬酸、酶制剂、抗生素、酵母等 发酵用的发酵罐。 发酵用的发酵罐。 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。 液中，以供微生物所消耗的氧。
图 一般生物反应器的结构
2. 搅拌器
(1) 使通入的空气分散成气泡并与发酵液充 分混合。 分混合。 使气泡细碎以增大气-液界面， (2) 使气泡细碎以增大气-液界面，以获得所 需要的溶氧速率。 需要的溶氧速率。 使生物细胞悬浮分散于发酵体系中， (3) 使生物细胞悬浮分散于发酵体系中，以 维持适当的气固三相的混合与质量传递。 维持适当的气-液-固三相的混合与质量传递。 强化传热过程。 (4) 强化传热过程。
罐的有效容积为罐的实际装料容积， 罐的有效容积为罐的实际装料容积，它等于罐 的总容积V 乘以罐的容积装满系数η 的总容积V总乘以罐的容积装满系数η，即 V有效 ＝ V总·η
式中 η一－装满系数（一般取 一 装满系数（一般取0.65～0.75）。 ～ ）。
（3）罐的公称容积VN 罐的公称容积V
所谓“公称容积” 所谓“公称容积”是指罐 的圆柱部分和底封头容积之和， 的圆柱部分和底封头容积之和， 其值为整数， 其值为整数，一般不计入上封 头的容积， 头的容积，平常所说的多少体 积的发酵罐是指罐的“ 积的发酵罐是指罐的“公称容 积”。
一、机械搅拌发酵罐的基本要求
（4） 发酵罐应具有足够 的冷却面积。 的冷却面积。 （5） 发酵罐内应尽量减 少死角，避免藏垢积污，灭菌 少死角，避免藏垢积污， 能彻底，避免染菌。 能彻底，避免染菌。 （6） 具有严密的轴封， 具有严密的轴封， 防止泄漏。 防止泄漏。
二、机械搅拌发酵罐的结构
主要部件包括： 主要部件包括： • 罐身 • 轴封 • 消泡器 • 搅拌器 • 视镜 • 换热装置 • 挡板 • 空气分布管 • 人孔以及管路 • 进出料口
(a)—夹套传热 (b)—列管传热 夹套传热 列管传热
(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。 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， 高度稍高即可，无须进行冷 却面积的设计。 却面积的设计。
优点：结构简单， 优点：结构简单，加工 容易，罐内无冷却设备， 容易，罐内无冷却设备，死 角少， 角少，容易进行清洁灭菌工 有利于发酵。 作，有利于发酵。 缺点：传热壁较厚， 缺点：传热壁较厚，冷 却水流速低， 却水流速低，发酵时降温效 果差。 果差。
第二节 通风固相发酵设备
一、自然通风固体曲发酵设备 二、机械通风固体曲发酵设备
一、自然通风固体曲发酵设备 曲室设计要求： 曲室设计要求：
(1) 易于保温、散热、排除湿气以及清洁消毒； 易于保温、散热、排除湿气以及清洁消毒； (2) 曲室四周墙高 ～4 m，不开窗或开有少量 曲室四周墙高3 ， 细窗口，四壁均用夹墙结构，中间填充保温材料； 细窗口，四壁均用夹墙结构，中间填充保温材料； (3) 房顶向两边倾斜，使冷凝的汽水沿顶向两 房顶向两边倾斜， 边下流； 边下流； (4) 为方便散热和排湿气，房顶开有天窗。 为方便散热和排湿气，房顶开有天窗。
发酵生产设备类型
根据菌种生理特性， 根据菌种生理特性，有好氧发酵设备 厌氧发酵设备。 和厌氧发酵设备。 根据发酵培养基性质， 根据发酵培养基性质，有固体发酵设 液体发酵设备。 备和液体发酵设备。 根据工艺操作， 分批式发酵设备和 根据工艺操作，有分批式发酵设备和 连续式发酵设备。 连续式发酵设备。
/d/f2/1/f2125.htm
三、机械搅拌通风发酵罐的几何尺寸及体积 1. 几何尺寸
H／D ＝ 1.7～4.0 ／ ～ H0／D ＝ 2.0～3.0 ～ Di／D ＝ 0.3～0.5 ～ C／Di ＝ 0.8～1.0 ／ ～ B／D ＝ 0.08～0.1 ／ ～ HL／D ＝ 1.4～2.０ ～ ０ S/D ＝ 1或 S/Di ＝３ 或
发酵罐通常装有 几组搅拌器， 几组搅拌器，S=3Di。 C/Di=0.8～ 。 C/Di=0.8～1.0。最 下面一组搅拌器通常 与风管出口较接近为 好。
Di S S
C
搅拌器有轴向式（桨叶式、螺旋桨式） 搅拌器有轴向式（桨叶式、螺旋桨式）和径向式 轴向式 涡轮式）两种。 （涡轮式）两种。
轴向式搅拌器
桨叶式
螺旋桨式
径向式（涡轮式） 径向式（涡轮式）搅拌器 （Disc turbine化反应器中的平直叶 涡轮搅拌器为什么要安一个圆盘呢？ 涡轮搅拌器为什么要安一个圆盘呢？
通用式机械搅拌生化反应器中的平直叶 涡轮搅拌器为什么要安一个圆盘呢？ 涡轮搅拌器为什么要安一个圆盘呢？
平直叶涡轮搅拌器如果没有圆盘， 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， 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 面积减少，溶氧系数降低；同时气泡大， 快，传质效果差。而安一个圆盘，大的气泡受到圆 传质效果差。而安一个圆盘， 盘的阻碍，只能从圆盘中央流至其边缘，从而被圆 盘的阻碍，只能从圆盘中央流至其边缘， 盘周边的搅拌浆叶打碎、分散，提高了溶氧系数。 盘周边的搅拌浆叶打碎、分散，提高了溶氧系数。
～0.5 m； ；
4. 废气部分回收循环，以维持与新鲜空气混合 废气部分回收循环， 后CO2浓度在2%～5%为佳。 浓度在 为佳。 为佳
3. 挡板
挡板的作用是防止液面 中央形成漩涡流动，增强其 中央形成漩涡流动， 湍动和溶氧传质。 湍动和溶氧传质。 通常，挡板宽度取(0.1 通常，挡板宽度取(0.1 ～0.2)D，高度自罐底起至设 0.2)D， 计的液面高度为止。装设4 计的液面高度为止。装设4～ 6块即可。 块即可。
4. 消泡器
6. 轴封 (Sterile seal)
为了防止发酵液泄 漏和杂菌污染， 漏和杂菌污染，搅拌器 轴与罐顶或罐底连接处 需要密封，即轴封。 需要密封，即轴封。
7. 发酵罐的换热装置
(1) 夹套式换热装置 (2) 竖式蛇管换热装置 竖式列管(排管) (3) 竖式列管(排管)换 热装置
图 一般生物反应器的结构
第二章 通风发酵设备
四十年代中期， 四十年代中期，青 霉素的工业化生产， 霉素的工业化生产，或 深层通风培养技术的出 现，标志近代通风发酵 工业的开始。 工业的开始。 在深层通风培养技 术中， 术中，发酵罐是关键设 在发酵罐中， 备。在发酵罐中，微生 物在适当的环境中进行 生长、 生长、新陈代谢和形成 发酵产物。 发酵产物。
为了便于清洗， 为了便于清洗，小型发 酵罐顶设有清洗用的手孔。 酵罐顶设有清洗用的手孔。 中大型发酵罐则装设有快开 人孔及清洗用的快开手孔。 人孔及清洗用的快开手孔。 罐顶还装有视镜及灯镜。 罐顶还装有视镜及灯镜。 在罐顶上的接管有： 在罐顶上的接管有： 进料管、补料管、排气管、 进料管、补料管、排气管、 接种管和压力表接管。 接种管和压力表接管。
(2) 竖式蛇管换热装置
这种装置是竖式的蛇 分组安装于发酵罐内， 管，分组安装于发酵罐内， 有四组、 有四组、六组或八组不 等，根据管的直径大小而 容积5 定，容积5 m3以上的发酵 罐多用这种换热装置。 罐多用这种换热装置。
优点：冷却水在管内的流速大；传热系数高。 优点：冷却水在管内的流速大；传热系数高。 这种冷却装置适用于冷却用水温度较低的地区， 这种冷却装置适用于冷却用水温度较低的地区，水 的用量较少。 的用量较少。 缺点：气温高的地区，冷却用水温度较高，则 缺点：气温高的地区，冷却用水温度较高， 发酵时降温困难，发酵温度经常超过40 40˚C 发酵时降温困难，发酵温度经常超过40 C，影响发 酵产率。因此应采用冷冻盐水或冷冻水冷却，这样 酵产率。因此应采用冷冻盐水或冷冻水冷却， 就增加了设备投资及生产成本。此外， 就增加了设备投资及生产成本。此外，弯曲位置比 较容易蚀穿。 较容易蚀穿。
大型发酵罐搅拌 轴较长， 轴较长，常分为二至 三段，用联轴器使上 三段， 下搅拌轴成牢固的刚 性联接。 性联接。
常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。 常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。小型的 发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接， 发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接，轴的连接应垂 中心线对正。 直，中心线对正。
下伸式搅拌轴：大型发酵罐 下伸式搅拌轴： 上悬式搅拌轴： 上悬式搅拌轴：小型发酵罐
种曲室每次使用前要冲洗， 种曲室每次使用前要冲洗，曲盘或竹匾用后洗 净晒干，放入种曲室， 净晒干，放入种曲室，同时将其他种曲工具全部投 入种曲室内，密封门窗， 入种曲室内，密封门窗，采用硫磺或甲醛进行熏蒸 h，达到杀菌目的。 24 h，达到杀菌目的。
二、机械通风固体曲发酵设备
机械通风固体曲发酵设备设计要求： 机械通风固体曲发酵设备设计要求： 1. 曲室多用长方 形水泥池， 形水泥池，宽2 m， ， 深1 m； ； 2. 曲室底部应比 地面高，便于排水； 地面高，便于排水； 3. 发酵固体曲料置于筛板上，料层厚度约 发酵固体曲料置于筛板上，料层厚度约0.3