微生物工程 上课——05设备.ppt

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1、第五章第五章 发酵设备发酵设备Fermentation Settlement种子扩大培养种子扩大培养培养基配制培养基配制空气除菌空气除菌培养基灭菌培养基灭菌发酵生产发酵生产下游处理下游处理发酵设备发酵设备发酵的一般流程发酵的一般流程提提 纲纲1.发酵类型和设备特点总论发酵类型和设备特点总论2.固体发酵特点固体发酵特点3.液体深层厌气发酵设备液体深层厌气发酵设备4.机械搅拌通风发酵设备机械搅拌通风发酵设备5.其它通气发酵罐其它通气发酵罐一、发酵类型和设备特点总论一、发酵类型和设备特点总论固体发酵固体发酵液液体体发发酵酵盘曲、帘曲盘曲、帘曲曲盘、帘子等，自然通风曲盘、帘子等，自然通风发酵池、窖、地

2、缸发酵池、窖、地缸相对密闭不通风相对密闭不通风厚层通风制曲厚层通风制曲曲箱，机械通风曲箱，机械通风旋转培养旋转培养转鼓型发酵罐，机械通风转鼓型发酵罐，机械通风厌气发酵厌气发酵厌气发酵罐厌气发酵罐，密闭不通风，密闭不通风好气发酵好气发酵密闭通风密闭通风机械搅拌通风机械搅拌通风通风搅拌通风搅拌非循环式非循环式循环式循环式通用式发酵罐通用式发酵罐自吸式发酵罐自吸式发酵罐伍式发酵罐，内循环伍式发酵罐，内循环 文式发酵罐，外循环文式发酵罐，外循环非循环式非循环式鼓泡式发酵罐鼓泡式发酵罐塔式发酵罐塔式发酵罐循环式循环式空气带升式发酵罐空气带升式发酵罐二、固体发酵特点二、固体发酵特点固体发酵的固体发酵的优点

3、：优点：l原料简单原料简单l不易被污染不易被污染l回收产品容易回收产品容易l通气较易实现，节能通气较易实现，节能l发酵废料可用作饲料发酵废料可用作饲料三三、液液体体深深层层厌厌气气发发酵酵设设备备酒酒精精发发酵酵罐罐的的结结构构四、通风发酵设备四、通风发酵设备发酵罐的基本条件发酵罐的基本条件l适宜的径高比（高与直径的比值为适宜的径高比（高与直径的比值为2.54）l能承受一定压力、温度能承受一定压力、温度l搅拌通风装置保证气液充分混合搅拌通风装置保证气液充分混合l具有足够的冷却面积具有足够的冷却面积l死角少，灭菌彻底死角少，灭菌彻底l轴封严密，泄漏少轴封严密，泄漏少机机械械搅搅拌拌通通风风发发酵

4、酵罐罐通通用用式式发发酵酵罐罐的的基基本本结结构构四、机械搅拌通风发酵罐四、机械搅拌通风发酵罐发酵罐的搅拌器发酵罐的搅拌器l功能：打碎空气（径向），使发酵液充分混功能：打碎空气（径向），使发酵液充分混合（轴向）合（轴向）l类型：平叶式、类型：平叶式、弯叶式、弯叶式、剑叶式剑叶式l叶片数量：一般叶片数量：一般6片，最少片，最少3片片，四、机械搅拌通风发酵设备四、机械搅拌通风发酵设备发酵罐的换热装置发酵罐的换热装置l夹套式换热装置夹套式换热装置：结构简单，死角少，利于：结构简单，死角少，利于灭菌，降温效果较差，适用于小型发酵罐。灭菌，降温效果较差，适用于小型发酵罐。l竖式蛇管换热装置竖式蛇管换热装

5、置：降温效果较好，节水。：降温效果较好，节水。l竖式列管（排管）换热装置竖式列管（排管）换热装置：降温效果好，：降温效果好，但要求水源充足。但要求水源充足。四、机械搅拌通风发酵设备四、机械搅拌通风发酵设备泡沫成因：泡沫成因：充气产生泡沫充气产生泡沫微生物代谢气体形成泡沫微生物代谢气体形成泡沫泡沫的产生与培养基性质有关泡沫的产生与培养基性质有关（蛋白质原料、蜜（蛋白质原料、蜜糖水解原料，淀粉水解不完全时易发泡）糖水解原料，淀粉水解不完全时易发泡）泡沫过多的危害泡沫过多的危害l使装量减少，或造成跑液，使产量降低；使装量减少，或造成跑液，使产量降低；l通过轴封泄漏，污染设备，增加染菌机会；通过轴封泄

6、漏，污染设备，增加染菌机会；l影响通气搅拌的进行，造成减产或菌体提前自溶。影响通气搅拌的进行，造成减产或菌体提前自溶。四、机械搅拌通风发酵设备四、机械搅拌通风发酵设备消泡方法：消泡方法：l改变培养基成份，减少通气，选育新生产株改变培养基成份，减少通气，选育新生产株l化学法：添加消泡剂（油类等），应用面广化学法：添加消泡剂（油类等），应用面广l机械法：靠机械强烈振动，压力的变化，使机械法：靠机械强烈振动，压力的变化，使 气泡破裂，或借助机械力将排出气气泡破裂，或借助机械力将排出气 体中的液体加以分离回收体中的液体加以分离回收 四、机械搅拌通风发酵设备四、机械搅拌通风发酵设备化学消泡法化学消泡法l

7、机理：由于消泡剂本身的表面张力较低，当机理：由于消泡剂本身的表面张力较低，当其与气泡膜表面接触时，使气泡膜局部的表其与气泡膜表面接触时，使气泡膜局部的表面张力降低，从而使气泡破裂。面张力降低，从而使气泡破裂。l消泡剂的特点：是表面活性剂，具有一定的消泡剂的特点：是表面活性剂，具有一定的亲水性，溶解度较小，无毒，不干扰溶氧、亲水性，溶解度较小，无毒，不干扰溶氧、pH值等测定仪表的使用，来源广，价廉。值等测定仪表的使用，来源广，价廉。l缺点：缺点：1、消耗多种油类或化工原料、消耗多种油类或化工原料;2、使发酵液中氧的吸收减少、使发酵液中氧的吸收减少1/5-1/3。四、机械搅拌通风发酵设备四、机械搅

8、拌通风发酵设备工业上常用的消泡剂工业上常用的消泡剂l天然油脂类天然油脂类l高碳醇、脂肪酸和酯类高碳醇、脂肪酸和酯类l聚醚类聚醚类l硅酮类（聚硅油类）硅酮类（聚硅油类）消泡剂的增效消泡剂的增效l增强消泡剂的散布：载体增效、乳化增效、增强消泡剂的散布：载体增效、乳化增效、并用增效并用增效四、机械搅拌通风发酵设备机械消泡机械消泡l优点：节省原料、减少了染菌机会优点：节省原料、减少了染菌机会l缺点：不能从根本上消除引起气泡的原因，缺点：不能从根本上消除引起气泡的原因，不如化学消泡迅速可靠，需设备，耗能。不如化学消泡迅速可靠，需设备，耗能。l机械消泡装置的选择依据：机械消泡装置的选择依据：动力小、结构简

9、单、坚固耐用、清洁（杀菌）动力小、结构简单、坚固耐用、清洁（杀菌）容易、维修（保养）费用少容易、维修（保养）费用少四、机械搅拌通风发酵设备四、机械搅拌通风发酵设备机械消泡方法机械消泡方法l罐内消泡罐内消泡：在发酵罐内消除泡沫：在发酵罐内消除泡沫l耙式消泡桨、碟式消泡器等耙式消泡桨、碟式消泡器等l罐外消泡罐外消泡：将泡沫引出发酵罐外，消泡后在：将泡沫引出发酵罐外，消泡后在 返回罐内返回罐内l旋转叶片消泡器、离心式消泡器等旋转叶片消泡器、离心式消泡器等四、机械搅拌通风发酵设备四、机械搅拌通风发酵设备耙式消泡桨耙式消泡桨 偏心式刮板消泡器偏心式刮板消泡器四、机械搅拌通风发酵设备四、机械搅拌通风发酵设

10、备碟片碟片式消泡器式消泡器优点：消泡能力强，功耗小优点：消泡能力强，功耗小缺点：结构复杂，加工麻烦缺点：结构复杂，加工麻烦四、机械搅拌通风发酵设备四、机械搅拌通风发酵设备旋转叶片罐外消泡旋转叶片罐外消泡四、机械搅拌通风发酵设备四、机械搅拌通风发酵设备离心力罐外消泡离心力罐外消泡四、机械搅拌通风发酵罐四、机械搅拌通风发酵罐发酵罐的挡板发酵罐的挡板联轴器和轴承联轴器和轴承空气分布装置空气分布装置轴封轴封五、其它通气发酵罐五、其它通气发酵罐自吸式自吸式发酵罐发酵罐非循环机械搅拌非循环机械搅拌五五、其其它它通通气气发发酵酵罐罐伍伍式式发发酵酵罐罐（循循环环机机械械搅搅拌拌）五五、其其它它通通气气发发酵

11、酵罐罐带带升升式式发发酵酵罐罐（循循环环通通气气搅搅拌拌）五五、其其它它通通气气发发酵酵罐罐塔塔式式发发酵酵罐罐（非非循循环环通通气气搅搅拌拌）本章本章知识结构知识结构液体发酵罐液体发酵罐液体深层发酵罐液体深层发酵罐通气发酵罐通气发酵罐机械搅拌通气发酵罐机械搅拌通气发酵罐搅拌单元搅拌单元冷却单元冷却单元消泡单元消泡单元基本要求基本要求机械搅拌自吸发酵罐机械搅拌自吸发酵罐循环机械搅拌发酵罐（伍式）循环机械搅拌发酵罐（伍式）循环通气搅拌发酵罐（带升）循环通气搅拌发酵罐（带升）非循环通风搅拌发酵罐（塔式）非循环通风搅拌发酵罐（塔式）预习内容预习内容_中间控制中间控制温度、温度、pH值、泡沫及补料的控制值、泡沫及补料的控制