• 机械搅拌自吸式 • 喷射自吸式 • 溢流喷射自吸式
❖ 气升式发酵罐
• 工作原理 • 气升环流式发酵罐 • 典型的气升式发酵罐
❖ 通风固相发酵罐
机械搅拌发酵罐(TRC)
之 • 工作原理：
机
利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液充分
械 搅
混合促使氧在发酵液中溶解，以保证供给微生物
拌 生长繁殖、发酵所需要的氧气。
械 下操作，罐为一个受压耐温容器，通常要求耐受130℃
搅 拌
和0.25MPa(绝对压力)。
发
受内压的壁厚：
酵
罐
1
pD
230
p
C
(mm)
2
pDy
200
C
(mm)
受外压的壁厚：
3
pD 2400
1
1
H
pD HBiblioteka C(mm)• 搅拌器和挡板
• 搅拌器：
之 机 械 搅 拌
有平叶式、弯叶式、箭叶式涡轮式和推进式等；其作用是 打碎气泡，使氧溶解于发酵液中，从搅拌程度来说，以平叶涡 轮最为激烈，功率消耗也最大，弯叶次之，箭叶最小。为了拆 装方便，大型搅拌器可做成两半型，用螺栓联成整体。
发 酵
• 发酵罐的基本条件：
罐
(1) 具有适宜的径高比；
(2) 能够承担一定压力；
(3) 保证必需的溶解氧；
(4) 具有足够的冷却面积；
(5) 尽量减少死角，灭菌彻底，避免染菌；
(6) 轴封严密。
➢机械搅拌发酵罐的结构
2
之 • 大型发酵罐结构
机
3
械 搅 拌 发 酵 罐
1－轴封 ；
2、20－人孔；
3－梯；
4－联轴；
5－中间轴承； 6－温度计接口；
7－搅拌叶轮； 8－进风管；
9－放料口； 10－底轴承；
11－DO电极接口；12－冷却管；
13－搅拌轴； 14－取样管；
15－轴承座； 16－传动皮带；
17－电机；
18－压力表；
19－取样口； 21－进料口；
22－补料口； 23－排气口；
24－回流口； 25－视镜；
发
酵
罐
图2.6 发酵罐搅拌叶轮结构图
1-六直叶涡轮式；2-推进式3Lightnin A-315式
图2.7 不同搅拌器的流型
• 挡板：
改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体
之 机
激烈翻动，增加溶解氧。通常挡板宽度取(0.1～0.12)D ，装设4~6块即可满足全挡板条件。
械
• 所谓“全挡板条件”是指在一定转速下再增加罐内
械 • 两种消泡方法: (1) 加入化学消泡剂；(2)使用机械消泡装置
搅 • 化学消泡剂：植物油脂，如玉米油、豆油等；动物油脂，如
拌 猪油等；高分子化合物。
发 • 机械消泡装置：最简单实用为耙式消泡器，此外还有涡轮消 酵 泡器、旋风离心式和叶轮式离心消泡器、碟片式消泡器和刮板式 罐 消泡器等。
耙式消泡器
• 空气分布器
• 空气分布器的作用：吹入无菌空气，并使空气均匀
之 机
分布。分布装置的形式有单管及环形管等，常用的分
械 布装置有单管式。 搅 拌 • 空气由分布管喷出上升时，被搅拌器打碎成小气
发 泡，并与发酵液充分混合，增加了气液传质效果。 酵 罐 • 环形管的分布装置的空气分散效果不及单管式分
布装置。同时由于喷孔容易被堵塞，已很少采用。
机 械
• 大型发酵罐装有中间轴承。
搅
拌 • 罐内轴承不能加润滑油，应采用液体
发 润滑的塑料轴瓦（如石棉酚醛塑料，聚
酵 罐
四氟乙烯等）。
中间轴承
底轴承
• 冷却装置
夹套冷却
竖式蛇管冷却
竖式列管冷却
之适
机 械
用 范
5m3以下小发酵罐
大型发酵罐
搅围
大型发酵罐 气温较高的地区
拌 发 酵
优 点
结构简单，加工容 易，罐内死角少， 容易清洗灭菌
第一章 通风发酵罐
• 应用：
• 生产酵母、单细胞蛋白、氨基酸、有机酸、酶制剂、 抗生素、维生素等
• 类型：
机械搅拌发酵罐 常用通风发酵罐自气吸升式环发流酵发罐酵罐
通风固相发酵设备
通风发酵罐
❖ 机械搅拌发酵罐
• 工作原理 • 结构及几何尺寸 • 溶氧速率、通气与搅拌 • 热量传递
❖ 自吸式发酵罐
搅
附件而轴功率仍保持不变。
拌 发
• 要达到全挡板条件必须满足下式要求：
酵 罐
b
n
0.1
~
0.12 D
n
0.5
D
D
无挡板的搅拌器形成的流型
有挡板的搅拌器形成的流型
• 轴封
• 作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，
之 防止泄露和污染杂菌。
机 • 常用的轴封有填料函轴封和端面轴封两种。 械 搅 • 填料函轴封：由填料箱体，填料底衬套，填料压盖和 拌 压紧螺栓待零件构成，使旋转轴达到密封的效果。
图2.1 大型发酵罐结构图
➢机械搅拌发酵罐的结构
之 • 小型发酵罐结构
机 械 搅 拌 发 酵 罐
图2.2 小型发酵罐结构图
之 机 械 搅 拌 发 酵 罐
图2.3 自动玻璃发酵罐
图2.4 玻璃搅拌发酵罐
图2.5 不锈钢搅拌发酵罐
• 罐体
之
由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成，材料为碳
机 钢或不锈钢。为了满足工业要求，在一定压力和温度
旋风离心式
叶轮离心式
之 机 械 搅 拌 发 酵 罐
碟片式消泡器
刮板式消泡器
• 联轴器及轴承
之 • 大型发酵罐搅拌轴较长，常分为二至三段，用
机 联轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性联接。
械
搅
拌 发
• 常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。
酵
罐
联轴器
• 小型的发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接。
法兰
• 轴承
之 • 中型发酵罐一般在罐内装有底轴承；
• 通常通风管的空气流速取20m/s。
• 为了防止吹管吹入的空气直接喷击罐底，加速罐 底腐蚀，在空气分布器下部罐底上加焊一块不锈钢补 强,可延长罐底寿命。
• 消泡装置
• 消泡装置就是安装在发酵罐内转动轴的上部或安装在发酵罐
之
排气系统上的，可将泡沫打破或将泡沫破碎分离成液态和气态两
机
相的装置，从而达到消泡的目的。
发 酵 罐
• 端面式轴封又称机械轴封：密封作用是靠弹性元件（弹
簧、波纹等）的压力使垂直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。
齿轮箱
转轴 填料压盖
传动齿轮箱
压紧螺栓
转轴
铜环
填料箱体 O形环
动环 堆焊硬质 静环
罐体
密封环
填料
搅拌轴
图2.10 填料函
图2.11 端面封轴
图2.12 双 端面封轴
流速大，传热系数 大，降温效果较好。
加工方便，提高 传热推动力的温 差。
罐
缺 点
传热壁较厚，冷却 水流速低，降温效 果差。
冷却水较高时，降 温困难，弯曲位置 易腐蚀。
用水量较大。
在罐外安装板式或螺旋板式热交换器，采用无菌空气使发酵液 进行循环冷却。
➢ 机械搅拌通风发酵罐的几何尺寸及体积