发酵设备和代表性发酵产品工艺过程.ppt

发酵设备和代表性发酵产品工艺过程
本讲稿第一页，共五十七页
本章内容
第一节 发酵设备；
第二节 代表性发酵产品工艺过程
本讲稿第二页，共五十七页
发酵工程实验室包括：
无菌室
准备室
需要强烈的通风搅拌，目的是提高氧在发酵液中的传质系数；
厌气发酵罐：
丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等采用厌气发酵罐。不需要通气。
1．按微生物生长代谢需要分类：
第一节 发酵设备
本讲稿第二十页，共五十七页
*
机械搅拌通风发酵罐：包括通风式发酵罐和自吸式发酵罐等。
非机械搅拌通风发酵罐：包括鼓泡式发酵罐、液体循环式发酵罐。
这两类发酵罐是采用不同的手段使发酵罐内的气、固、液三相充分混合，从而满足微生物生长和产物形成对氧的需求。
2. 按照发酵罐设备特点分类：
第一节 发酵设备
本讲稿第二十一页，共五十七页
固体发酵
量少 浅盘，帘子
量多 厚层通风发酵设备
液体发酵
厌氧发酵
好氧发酵
机械搅拌
风搅
非循环式——通用式机械搅拌发酵罐、自吸式
循环式
伍氏（内循环）、
泵循环、文氏管循环（外循环）
非循环式——
循环式——空气带升式
喷射式
排管式
三、按发酵基质状态分类
本讲稿第二十二页，共五十七页
排管传热气通式发酵罐
机械搅拌通气式发酵罐又称为通用式发酵罐
，是工业上最常用的一种微生物反应器。
优点是：发酵液的 pH 值和温度易于控制；适合连续培养。
①优点
②缺点
⑴通气式发酵罐
主要缺点是：设备结构复杂，难以清洗；在丝状菌的培养过程中，细胞易受损伤。
1、机械搅拌通风发酵罐
本讲稿第二十三页，共五十七页
通用式机械搅拌发酵罐结构
设备主要部件包括：
罐身
电机
搅拌轴
轴封
消泡器
搅拌器
联轴器
中间轴承
空气吹泡管（或空气喷射器）
挡板
冷却（传热）装置
人孔以及视镜
其它
本讲稿第二十四页，共五十七页
⑵自吸式发酵罐
不需要空压机供应压缩空气，它是利用搅拌器旋转时产生的负压吸入空气。
搅拌与供空气均由机械搅拌器完成，省去空压机。
①优点
吸程不高，须采用低阻力高效空气除菌装置，对无菌要求高的发酵不适应；由于空气在搅拌时直接进入发酵罐，故对厌氧菌的发酵不适应。
②缺点
本讲稿第二十五页，共五十七页

鼓泡式发酵罐是借助鼓入空气而提供混合与传质所需的功率。
排气
排料
进料
进料
空气
鼓泡式发酵罐的结构如右图所示，空气与培养液由下部鼓入罐体，并以分散系通过筛板鼓泡。
鼓泡式发酵罐结构简单，造价低，动力消耗较小，避免了机械搅拌因轴封不严带来的杂菌污染，减小了对丝状菌培养过程中的细胞易受损伤。
鼓泡式发酵罐一般较适用于，培养液粘度低、固含量低、需氧量较低的发酵过程。
本讲稿第二十六页，共五十七页

与鼓泡式发酵罐相似，不设机械搅拌，但在罐外设体外循环管，或在罐内设导流筒（拉力筒）。
气升式发酵罐结构简单，造价低，动力消耗较小，避免了机械搅拌因轴封不严带来的杂菌污染，减小了对丝状菌培养过程中的细胞易受损伤。
气升式发酵罐一般较适用于，粘度低、固含量低的培养液。
⑴气升环流式发酵罐
排气
排料
进料
空气
排气
排料
进料
空气
本讲稿第二十七页，共五十七页
⑵喷嘴环流式发酵罐
采用机械泵引射压缩空气，在喷嘴处形成剪切力场，将射入的空气在液相中分散为小气泡。
这些小气泡在罐内开始会积聚出较大的气泡，通过环流后将重新分散，从而加快了传质速率。
与机械搅拌式发酵罐相比，在同样耗能的前提下，喷嘴环流式发酵罐的氧传质速率要高得多。
与气升式发酵罐比较，喷嘴环流式发酵罐的适用氛围相对较广。
排气
排料
进料
空气
外循环支路
喷嘴
本讲稿第二十八页，共五十七页
⑶连续管道发酵器
连续管道发酵器有多种多样，可以是直管也可以是蛇管。培养液和种子液不断流入发酵器进行发酵。
连续管道发酵器主要用于厌氧发酵。
种子罐
管道发酵器
培养液
种子液
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一般认为50L以下的是实验室发酵罐；
50-5000L是中试发酵罐；
5000L以上是生产规模的发酵罐。
3．按容积分类：
第一节 发酵设备
本讲稿第三十页，共五十七页
小试机械搅拌通气式发酵罐（实验室用，1L-50L）
本讲稿第三十一页，共五十七页
中试机械搅拌通气式发酵罐（5