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第五章：通风发酵设备
第一节：通风发酵罐 第二节：搅拌器轴功计算 第三节：氧的溶解 第四节：发酵罐设计原则
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第一节：通风发酵罐
一、通风发酵罐的基本构造 二、气升式发酵罐 三、通用机械搅拌发酵罐
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一、通风发酵罐的基本构造
• 严密的边界：保证无菌，注意轴封、阀门、罐体的密封要求。 • 混合装置：机械搅拌或气升，保证三传。 • 换热装置：提供一定的换热面积，保温。 • 通风装置：溶氧或气态营养物。 • 灭菌装置：对罐体及管道、阀门等各部分进行活蒸汽灭菌。
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二、气升式发酵罐
• 气升式内循环反应器 P51 • 气升式外循环反应器
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第四节：发酵罐设计原则
一、设计方法 二、设计原则
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一、设计方法
• 产能设计方法：主要生产能力指标的控制 • 动力学设计方法：满足各动力学参数 • 放大过程的参数变化是必然的。而产能的要求是客观的。最终要
通过试车检验来判断。
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第二节：搅拌器轴功计算
一、搅拌器的型式 二、搅拌流型 三、搅拌器轴功率的计算 四、非牛顿型发酵液
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二、搅拌流型
• 轴向流动 • 径向流动
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三、搅拌器轴功率的计算
• 不通气条件下的轴功率计算 • 不通气时多级涡轮的搅拌轴功率计算 • 通气时搅拌轴功率计算
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二、设计原则
1、发酵系统的已灭菌部分与末灭菌部分之间不应直接连通； 2、尽量减少法兰连接。因为震动、热膨胀会使连接移位； 3、尽可能全部采用焊接结构，且磨光； 4、防止死角，裂缝； 5、发酵系统的某些部分能单独灭菌；
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6、任何与发酵罐相通的连接都应蒸汽密封； 7、所用阀门应易于清洗、维修、灭菌； 8、发酵罐对外界保持正压，以防渗漏； 9、材料使用不锈钢； 10、罐底采用椭圆或碟形封头； 11、应设计相应的CIP系统。
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三、通用机械搅拌发酵罐
• 罐体的尺寸比例 P44
• 罐体结构
P31
• 1、罐体；2、搅拌器和挡板；3、消泡器；
• 4、联轴器、轴承、中间轴承；
• 5、变速器；6、空气分布器；7、轴封。
• 发酵罐装料容积计算
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• 发酵罐的换热装置 P82 • 发酵罐管路与死角消除 P453
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一、氧在液体中的溶解
• 影响气体在液体中的饱和浓度值的因素 • 双膜理论
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二、微生物的耗氧
• 摄氧率 • 呼吸强度 • 微生物的呼吸临界氧浓度
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三、溶氧系数的测定
• 亚硫酸盐氧化法 • 溶氧电极法
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P167
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四、非牛顿型发酵液
• 非牛顿型流体 • 非牛顿型流体的搅拌轴功率计算
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第三节：氧的溶解
一、氧在液体中的溶解 二、微生物的耗氧 三、溶氧系数的测定
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一、搅拌器的型式
• 螺旋桨式搅拌器 • 平桨式搅拌器 • 圆盘平直叶涡轮搅拌器 • 圆盘弯叶涡轮搅拌器 • 圆盘箭叶涡轮搅拌器
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