发酵设备分析和总结.pdf

第六章 发酵设备 本章学习目标 了解常见嫌气发酵设备及其流程的类型与特点 掌握通风发酵设备的类型、结构及性能特性 了解空气过滤除菌原理、常见设备流程及其应用特点 掌握常见发酵设备的应用特点和选用原则 目录 发酵设备的类型和基本构成 发酵设备的基本要求 发酵设备的功能： 发酵设备的要求： 发酵设备的分类 发酵设备的功能和要求 功能： 按照发酵过程的要求，保证和控制各种发酵条件，主要是适宜微生物生长和形成 产物的条件，促进生物体的新陈代谢，使之在低消耗 (原料消耗、能量消耗、人工消耗 ) 获得较高的产量。 要求： 良好的传递质量、能量、热量性能 结构应尽可能简单，操作方便，易于控制 便于灭菌和清洗，能维持不同程度的无菌度 能适应特定要求的各种发酵条件，以保证微生物正常的生长代谢 发酵设备的分类 按发酵用培养基状况： 固体发酵设备和液体发酵设备 按微生物类型： 嫌气 (酒精、啤酒和丙酮、丁醇 )和好气 ( 谷氨酸、柠檬酸、酶制剂和抗生 1 素，发酵过程中需不断通入空气 ) 按发酵过程所使用的生物体： 微生物反应器（主流）、酶反应器（固定化酶反应器和溶 液酶反应器）和细胞反应器 嫌气发酵设备 一、间隙式发酵罐 间歇式发酵是指生长缓慢期、加速期、平衡期和衰落期四个阶段的微生物培养过程全部 在一个罐内完成 特点：罐内环境和发酵过程易于控制。目前在工业生产中仍然占据主要地位 二、水洗装置 特点，水压不大洗涤不彻底 水平喷水管与水平面呈 20 °夹角，水流喷出时使喷水管以 48 ～56r/min 的速度自动旋转， 洗涤一次约需 5min 三、连续发酵设备 连续发酵： 通过在发酵罐内连续加入培养液和取出发酵液，可使发酵罐中的微生物一直 维持在生长加速期，同时降低代谢产物的积累，培养液浓度和代谢产品含量相对稳定， 微生物在整个发酵过程中即可始终维持在稳定状态，细胞处于均质状态。 特点： 产品产量和质量稳定、发酵周期短、设备利用率高、易对过程进行优化等优点， 微生物在整个发酵过程中始终维持在稳定状态，细胞处于均质状态。技术要求较高、容 易造成杂菌污染，易发生微生物变异、发酵液分布与流动不均匀等。 四、单罐连续发酵设备 连续搅拌发酵器 连续细胞回用发酵器 塔式发酵器 膜式发酵器 固定化细胞反应器 五、连续搅拌发酵器 2 酒精发酵时细胞浓度可达 10～ 12 ｇ/L ；酒精产率达 6g/(L ·h) ，是间歇发酵的三倍；投资 可比间歇工艺降低 50 ％；操作成本降低 50 ％。两只连续搅拌发酵器串联组成的发酵系统 进行酒精发酵时，其酒精产率比单罐高 1.3倍 六、连续细胞回用发酵器 使用细胞浓度增加 83g/L ，酒精产率达 30～40g/(L ·h) 。但必须配置投资较大的酵母细胞分 离设备，操作成本较高。 七、塔式发酵器 塔径