发酵工程课件第二节.ppt

第二章　发酵设备　 本章要求 了解发酵设备的种类； 掌握通气式机械搅拌发酵罐的结构 掌握通气式机械搅拌发酵罐的相关操作 超净工作台 超净台是80年代开始问世的一种防止污染的装置。其主要功能是利用空气层流装置排除工作台面上部包括微生物在内的各种微小尘埃。 通过电动装置使空气通过高效过滤器具后进入工作台面，使台面始终保持在流动无菌空气控制之下。而且在接近外部的一方有一道高速流动的气帘防止外部带菌空气进入。 操作人员的穿着 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 换热夹套：用于小型罐，优点是结构简单，加工方便，易清洗，缺点是传热壁较厚，传热系数较低； 立式蛇管：4-6组，优点是管内水的流速大，传热系数高，另外可兼起挡板的作用，缺点是立式蛇管体积约占发酵罐1.5%容积，蛇管一旦发生泄露，将造成整个罐批的发酵液染菌，且蛇管也给罐体的清洗带来不便； 半圆形外蛇管：安装于罐外，优点是提高了发酵罐的容积，罐体容易清洗，增强罐体强度，因而可以降低罐体壁厚，降低罐体造价。 （1）填料函 填料函轴封是由填料箱体，填料底衬套，填料压盖和压紧螺栓等零件构成，使旋转轴达到密封的效果。 （2）端面轴封 又称机械轴封，靠弹性元件（弹簧、波纹管等）的压力使垂直于轴线的动环和静环表面紧密地相互贴合，并作相对转动而达到密封。由弹性元件、动环和静环组成。 动环固定在轴上，随轴一起转动。静环装在壳体上。动环依靠弹簧的压力与静环紧密接触，阻止流体泄露。 由两个环的端面互相密切贴合而达到密封的目的。 动环的硬度应比静环大，动环的材料可用铸铁、硬质合金、高合金钢等，静环最常用浸渍石墨或填充聚四氟乙烯。 依靠三个密封点达到完全密封： A、动环与静环 在相对运动的动环和静环之间的接触面（端面），两端面必须高度光洁平直，这是相对旋转密封。端面间有层极薄的液体，起到密封作用。 B、静环与压盖之间的密封 用有弹性的辅助密封圈来防止液体从静环与压盖之间泄露，这是静密封。 C、动环与轴之间的密封 同样是用辅助密封圈来防止液体从动环与轴之间泄露，这也是一个相对静止的密封。 挡板的作用——改变液流的方向，将切向流改为轴向流，防止液面中央产生漩涡，促使液体激烈翻动，提高溶解氧。 挡板宽度约为（0.1～0.12）D； 装设4～6块挡板，可满足全挡板条件。 竖立的蛇管、列管、排管也可以起挡板作用； 挡板的长度自液面起至罐底为止。 挡板与罐壁之间的距离为（1/5 ～1/8）D，避免形成死角，防止物料与菌体堆积。 全挡板条件——在一定转速下，再在搅拌罐内增加挡板或其他附件，搅拌功率仍保持不变而漩涡基本消失。能达到消除液面漩涡的最低条件即全挡板条件。 D——罐的直径（mm） Z——挡板数 W——挡板宽度（mm） W D Z= （0.1～0.12）D D Z= 0.5 3. 搅拌器和挡板 －挡板 4. 消泡器 5. 轴封 轴封作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和染菌。 常用的轴封有填料函轴封和端面轴封（机械轴封）两种。 轴封部位 优点： 清洁； 密封可靠，使用时间较长，不会泄漏； 无死角，可防止杂菌污染； 寿命长，质量好的2～5年不需修理； 摩擦功率耗损小，约为填料函轴封的10-50%； 轴或轴套不受磨损，对轴的震动敏感性小； 对轴的精度和光洁度没有填料函要求严格。 缺点： 结构复杂，需要一定的加工精度和安装技术。 * * * * 发酵工程实验室包括： 无菌室 准备室 湿地板区 通用实验区 分析区 接种操作 菌种培养等 发酵 发酵液的分析 配制培养基等 无菌室 拉门 更衣室 缓冲间 消毒间 拱形顶，水滴会滑下来，不会直接滴下来 坡形地面，便于泻水 高度：一人加一手，便于消毒清扫； 墙面涂上漆，最好不锈钢材料，光滑； 顶上安紫外灯，高出操作台30cm 工作台 准备室 天平、灭菌锅、培养箱、pH计 摇床 灭菌消毒：KMnO4和甲醛熏蒸，比例根据污染程度而定； 注意安全，关好窗防止MnO2跑掉。 往复式——供氧比较好，但培养液容易溅起、易污染 旋转式——溶解氧较少，培养液不容易溅起 通用试验区 培养基的配制、细胞干重以及普通的测定（粘度等） 湿地板区 发酵罐、蒸馏装置、灭菌设施等 地板可以承载一定的负荷 分析区 气相色谱仪、液相色谱仪、分光光度计等 避免潮湿、振动，保证读数的准确性和仪器的使用寿命 固体 量少 浅盘，帘子 量多 厚层通风发酵设备 液体 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