种管和仪表接管等。
• 搅拌器
•作用：打碎气泡，使氧溶解于发酵液中。 之 机 械 搅 拌 发 酵 罐 •轴向式（浆叶式，螺旋桨式）；径向式（涡轮式）
图3.7 不同搅拌器的流型
• 挡板
目的：促使液体激烈翻动，增加溶解氧。 之 机 械 搅 拌 发 酵 罐 挡板宽度：(0.1～0.12)D，装设4~6块即可满 足全挡板条件。 •全挡板条件：
优点：
(1)不必配备空气压缩机（自动吸入空气）；
(2) 溶氧效率高； ……
缺点：
较易产生杂菌污染。
之 自 吸 式 发 酵 罐
机械搅拌自吸式发酵罐
机械搅拌自吸式发酵罐
之 自 吸 式 发 酵 罐
工作原理：

其搅拌器是一个空心叶轮，叶轮快速旋转时液体 被甩出，叶轮中形成负压，从而将罐外的空气吸 到罐内，并与高速流动的液体密切接触形成细小 的气泡分散在液体之中，气液混合流体通过导轮 流到发酵液主体。
流动
实现混合与溶氧传质。
三、自吸式发酵罐
之 自 吸 式 发 酵 罐
自吸式发酵罐： 不需空气压缩机提供加压空
气，而依靠特设的机械吸气装置或液体喷射吸气装置 吸入无菌空气，实现混合搅拌与溶氧传质的发酵罐。
应用： 酵母及单细胞蛋白生产、醋酸发酵、维
生素等生产
自吸式发酵罐
之 自 吸 式 发 酵 罐
，并与发酵液充分混合，增加了气液传质效果。
• 消泡装置
1. 化学消泡：植物油脂，动物油脂，高分子化合物。 之 机 械 搅 拌 发 酵 罐 2. 机械消泡装置：耙式消泡器，涡轮消泡器、旋风离
心式和叶轮式离心消泡器、碟片式消泡器和刮板式
消泡器等。
耙式消泡器 旋风离心式 叶轮离心式
之 机 械 搅 拌 发 酵 罐
0.1 ~ 0.12D n 0.5 b n D D
搅拌流型的仿真模拟实验
无挡板的搅拌器形成的流型
有挡板的搅拌器形成的流型
发酵罐内的列 管、排管或蛇 管也可起相应 的挡板作用。
• 空气分布器
之 机 械 搅 拌 发 酵 罐 • 作用：吹入无菌空气，并使空气均匀分布。
• 空气由分布管喷出上升时，被搅拌器打碎成小气泡
第五章 发酵工程 发酵设备
某制药厂抗菌素车间照片
• 通风发酵设备
– 抗生素、酶制剂、酵母、氨基酸，维生素等
• 嫌气发酵设备
– 丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等 – 不需要通气
通风发酵设备
机械搅拌通风发酵罐 自吸式发酵罐 气升式发酵罐 通风固相发酵罐
之 机 械 搅 拌 发 酵 罐
机械搅拌通风发酵罐
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。
二、气升式发酵罐(ALR)
一、类型
之 气 升 式 发 酵 罐 气升环流式、鼓泡式、空气喷射式等
工作原理
之 气 升 式 发 酵 罐
无菌空气喷射入发酵液 湍流作用使气泡分割细碎
气液混合物密度降低向上运动，而
气含率小的发酵液则下沉，形成循环
• 工作原理：
利用机械搅拌，使空气和发酵液
充分混合促使氧溶解(供给微生物需
要 )。
结构
发 酵 罐 结 构 图
• 罐 体
之 机 械 搅 拌 发 酵 罐
•形状： 圆柱体；椭圆形或碟形封头焊接而
成
•材料：碳钢或不锈钢
•耐受130℃和0.25MPa(绝对压力)。
冷却蛇管管，进气管，排气管，接
自吸充气原理
喷射自吸式发酵罐
之 自 吸 式 发 酵 罐
喷射自吸式发酵罐：
利用文氏罐喷射吸气装置或溢流喷射吸气装置进行
混合和溶氧传质。 • 文氏管自吸式发酵罐 • 液体喷射自吸式发酵罐 • 溢流喷射自吸式发酵罐
旋风式 消泡器
耙式消 泡器
• 冷却装置
夹套冷却 竖式蛇管冷却 竖式列管冷却 大型发酵罐 气温较高的地区
之 机 械 搅 拌 发 酵 罐
适 用 范 围
5m3以下小发酵罐
大型发酵罐
结构简单，加工容 加工方便，提高 优 流速大，传热系数 易，罐内死角少， 传热推动力的温 点 大，降温效果较好。 容易清洗灭菌 差。 传热壁较厚，冷却 冷却水较高时，降 缺 水流速低，降温效 温困难，弯曲位置 点 果差。 易腐蚀。