发酵设备
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
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
酒精发酵时细胞浓度可达10～12ｇ/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0.9～2ｍ,径高比1：(7~10)，在两块筛孔板之间放置絮凝酵母颗粒。糖液从底部进入，在上升过程中被发酵，而酵母逐步下沉，并被保留在发酵器内，发酵器内细胞浓度为50～80g/L，酒精产率为60~150g/(L·h)。该发酵器的缺点是开工阶段时间较长，为了达到所需细胞浓度和稳定操作时间需要2～3周。
八、膜发酵器
通过装透析膜，将发酵器内部划分为发酵器和进出料区两部分，糖液进入进料区，糖分通过透析膜进入发酵区，发酵区保持有高浓度的酵母，将糖迅速发酵，产生的酒精反向通过膜进入出料区排出器外。这类发酵器尚待解决的问题是糖分渗透速度和膜微孔的堵塞问题。
九、固定化细胞反应器
固定化酵母酒精发酵流程以日本KFE公司研制的较成功。它利用海藻酸钠包埋酵母间歇连续糖蜜酒精发酵。发酵液酒精度达8.5％～9.0％(体积分数)，酒精产率20ｇ/(L·h)。
十、连续发酵设备流程
淀粉质原料生产酒精连续发酵设备流程
顺流式连续发酵设备流程
全封闭式连续发酵设备流程
糖蜜原料生产酒精酒连续发酵设备流程
十一、顺流式连续发酵设备流程
◆糖蜜原料生产酒精连续发酵设备流程
◆双浓度连续发酵设备流程
◆单浓度连续发酵设备流程
通风发酵设备
通风发酵设备的发酵反应器：
酵母发酵罐
单细胞蛋白发酵罐
氨基酸发酵罐
酶制剂发酵罐
抗生素发酵罐
设备要求：设备简单，不易染菌，单位体积的生产能力高，代谢热易排出，操作易控制，易于放大
●通风发酵设备的基本要求及类型
衡量通风发酵设备的主要性能指标：
体积溶氧速率，反映能否满足发酵耗氧的需要，直接影响到生产速率。体积耗氧速率一般要求在1.0～10kg O2/(M3·h)
单位溶氧功耗，溶解1kg氧所需的电耗，一般在0.5～5.0(kWh)/kgO2.
设备类型：按发酵物料形态，固体发酵设备和液体深层发酵设备。固体发酵设备主要为自然通风和机械通风制曲设备；液体设备有机械搅拌式，自吸式和通风搅拌式
●机械搅拌发酵罐
工作原理：利用机械搅拌器，使空气和发酵液充分混合，提高发酵液内的溶氧量。
溶解氧增多的原因：
将空气进入初期的大气泡打碎成小气泡，使气液界面面积增大，提高了体积溶氧系数； 气泡经搅拌破碎后，上浮速度下降，在搅拌形成的液流影响下，气泡由直线上浮变成曲线上浮，因移动路径的延长增加气体与液体间接触时间，提高了空气中氧的利用率；
在搅拌器作用下产生强烈的液相湍流，使得液膜厚度变薄，传质系数增大，从而获得较大的体积溶氧系数
●机械搅拌发酵罐的特点
机械搅拌作用获得的溶氧系数较高，一般体积溶氧系数为100～1000l/h，适合于各种发
酵的溶氧要求。
罐内液体和空气的混合效果较好，不易产生沉淀，可适应有固形物存在的场合，因此又叫全混式发酵罐
搅拌作用形成的液体流型使氧气的利用率较高，所需要的通风量较小
既有通风，又有搅拌，投资成本较大单位溶氧功耗较大，操作费用高
结构复杂，清洗及维修不便
●机械搅拌发酵罐的基本要求
应有适宜的尺寸比例。高径比一般为2.5～4，罐高则氧的利用率较高
罐体必须要有一定的强度，能承受一定的压力。
搅拌通风装置要能使气泡细碎、分散，气液充分混合，保证发酵液必需的溶解氧量，提高氧的利用率
应有足够的冷却面积，以排出微生物代谢热，控制发酵过程中不同阶段所需温度
尽量减少死角，使清洗、灭菌方便、避免染菌
密封必须严密，尽量减少泄漏
●自吸式发酵罐
自吸式发酵罐是一种搅拌过程中自行吸入空气的发酵罐，不需配置空气压缩机或鼓风机，广泛用于医药工业、醋酸工业、酵母工业等行业。
分类：
无定子回转翼片式自吸式发酵罐
有定子自吸式发酵罐
溢流喷射式自吸式发酵罐
喷射自吸式发酵罐
●单层溢流喷射反应器
原理：利用液体溢流时形成的抛射流，在液体表面层作用下，使靠近液体表面的气体边界层具有一定的移动速度，从而形成气体的流动和自吸作用。
特点：结构简单，省去了复杂的空压机及其附属设备，电耗少，生产率较大，溶氧速率高，输送发酵液效果较好
●浮布双层发酵罐
采用双层溢流。醪液从罐底抽出，经气液分离泵提升到罐顶的溢流口，流入上层发酵罐，吸入新鲜空气，再流至下层发酵罐，再吸入新鲜空气。
●喷射自吸式发酵罐
◆是从水力真空泵发展而来的一种新型发酵罐，它以文氏管作为分散元件。工作
时利用泵将发酵液送入文氏管，发酵液在文氏管的收缩段处流速增加，形成真
空而将空气吸入，并使气泡均匀分散到液体中，分散效果好，溶氧速率高。
●气升式发酵罐
近几十年来发展起来的新型发酵罐。空气由罐底进入后，通过罐内底部安装的分散元件(如多孔板)分散成小气泡，在向上移动过程中与培养液混合进行供氧，最后经液面与二氧化碳等一起释出。在液体密度差异而产生的压力差的推动下，培养液呈湍流状态在罐内循环。
特点：结构简单，无机械搅拌装置，设备需要空压机或鼓风机来完成气流搅拌，有时还需有循环泵。因无机械搅拌装置，能耗低。减少了杂菌污染的危险，安装维修方便，氧传质效率高，常用于单细胞蛋白、酵母、细胞培养、土霉素
分类：带升式、塔式、气升环流式、气升及外循环式
●塔式发酵罐
原理：空气从空气分配器进入后，经多孔筛板多次分割，不断形成新的气液界面，使空气泡一直能保持细小，液膜阻力下降，液相氧的传递系数增大，提高了体积溶氧系数。
另外，多孔筛板减缓了气泡的上升速度，延长空气于液体的接触时间，从而提高了体积溶氧系数。
应用：主要用于微生物的培养及水杨酸的生产
特点：占地面积小，装料系数较大，通风比和溶氧系数的值范围较广。
第四节、通风发酵发酵罐的比拟放大
方法：找出表征着系统的各种参数，将他们组成若干个具有一定物理意义的无因次数，形成比拟放大准则，再依放大准则选取发酵罐结构参数、运动参数及其他工艺参数。
比拟放大准则：体积溶氧系数，单位体积搅拌功耗，搅拌器线速度，搅拌液流量
发酵罐设计的基本原则
已灭菌部分于未灭菌部分之间不得直接连通，防止细菌繁殖进入
尽量减少法兰连接，以免法兰连接处因设备振动和热膨胀移位而导致污染
防止形成死角、裂缝等，这些地方容易藏有不被热破坏的污染菌
部分结构可单独灭菌
与发酵罐相通的然后活动连接都应利用蒸汽进行密封
所有阀门应易于清洗、维修和灭菌
发酵罐结构应能够始终保持正压，以防止向罐内渗漏
发酵罐使用不锈钢制造，小于30L的小型发酵罐可用玻璃制造
第六节、通风发酵附属设备
空气除菌设备
消泡装置
发酵罐的冷却装置
空气除菌装置
过滤除菌原理：微生物微粒在随气流通过滤层时，在改变运动速度和运动方向，绕过纤维前进的过程中，将因滤层行为产生惯性冲击、阻拦、重力沉降、布朗扩散、静电吸引等作用而把微粒滞留在纤维表面
典型空气过滤除菌流程：环境污染比较严重的地方要改变吸风的条件，以降低过滤器的负荷，提高空气的无菌程度。温暖潮湿的地方要加强除水措施以确保和发挥过滤器的最大除菌效率；在压缩机耗油严重的设备流程中则要强调消除油雾的污染等
最简单，适合于气候寒冷，相对湿度很低的地区或季节使用
比较完善的空气除菌流程，能充分分离油水，使空气达到低的相对湿度后进入过滤器，提高过滤效率，可适应各种气候条件，尤其适用于潮湿的南方地区
消泡装置
形成原因：
微生物的菌体代谢过程产生的气体聚结而成，通入的空气被搅拌器打散而成；
与培养液的固形物性质有关，含蛋白质高的原料易产生泡沫，含糊精、糖蜜多的发酵液
易有泡沫；
在发酵过程中，由于蛋白质含量高，衰老的微生物菌体自溶形成稳定的泡沫，使泡沫增加。
消泡方法：
化学消泡：在发酵液中添加消泡剂
机械消泡：离心式、耙式、刮板式、涡轮式、射流式、碟片式
微生物发酵工艺
第六章微生物发酵制药工艺 6.1 微生物发酵与制药 6.2 微生物生长与生产的关系 6.3 微生物生产菌种建立6.4 发酵培养基制备 6.4 发酵培养基制备 ? 概念（medium）供微生物生长繁殖和合成各种代谢产物所需要 的按一定比例配制的多种营养物质的混合物。 ? 培养基的组成和比例是否恰当，直接影响微生物的生长、生产和工艺选择、产品质量和产量。 6.4.1 培养基的成分 碳源 氮源无机盐水生长因子 前体与促进剂 消泡剂 1、碳源(carbon sources) 概念： 构成微生物细胞和代谢产物中碳素的营养物质。作用：为正常生理活动和过程提供能量来源，为细胞物质和代谢产物的合成提供碳骨架。 碳源种类 糖类：葡萄糖、淀粉、糊精和糖蜜 脂肪：豆油、棉籽油和猪油醇类：甘油、乙醇、甘露醇、山梨醇、肌醇蛋白类：蛋白胨、酵母膏速效碳源：糖类、有机酸 迟效碳源：酪蛋白水解产生的脂肪酸 2、氮源（nitrogen sources） 概念：构成微生物细胞和代谢产物中氮素的营养物质。 作用：为生长和代谢主要提供氮素来源。种类：无机氮源、有机氮源 有机氮源 几乎所有微生物都能利用有机氮源 黄豆饼粉、花生饼粉 棉籽饼粉、玉米浆、蛋白\胨、酵母粉、尿素 无机氮源 氨水、铵盐和硝酸盐等。氨盐比硝酸盐更快被利用。 工业应用：主要氮源或辅助氮源；调节pH值生理酸性物质：代谢后能产生酸性残留物质。（NH4）2SO4利用后，产生硫酸 生理碱性物质：代谢后能产生碱性残留物质。硝酸钠利用后，产生氢氧化钠。 3、无机盐和微量元素 ? 概念：组成生理活性物质或具有生理调节作用矿物质 ? 作用方式：低浓度起促进作用，高浓度起抑制作用。? 种类：盐离子 磷、硫、钾、钠、镁、钙，常常添加 铁、锌、铜、钼、钴、锰、氯，一般不加。 4、水 菌体细胞的主要成分。 营养传递的介质。良好导体，调节细胞生长环境温度。培养基的主要成分之一。 5、生长因子（growth factor）
(高考生物)生物发酵过程解决方案
（生物科技行业）生物发酵过程解决方案
生物发酵过程解决方案 引言: 发酵过程是一种既古老又年轻的生化过程。早在几千年前人们就已经在食品生产方面利用酵母对淀粉进行发酵以获得含有乙醇的饮料，这一生产过程一直延续至今，它就是人们所熟知的制酒工业的核心——酿造工业。 利用微生物生长过程中的二次代谢作用以制取医药工业中的抗生素则是人类运用生化技术的一大创造。工业生产时这一新陈代谢过程在发酵罐内完成。深入研究发酵过程将为生化反应——发酵罐的设计、操作和控制奠定基础。因此，它是提高生化工程水平的重要内容之一；生化反应是生化技术中的难点所在，在研究和实际应用时既需要微生物技术也需要借用化工技术以及融汇近代测量技术、计算机技术和控制技术于一体。微生物发酵过程是个极其复杂的生化反应过程，对于发酵罐的操作，以前人们是凭借实践经验来进行的，由于缺乏发酵过程参数的测量监视和控制系统，使得发酵产品成本高、操作费用大、产品在国际市场上缺乏竞争力。为此，需要对发酵罐实行优化操作和控制。 一、发酵过程中的工艺及其特点 一般的耗氧型发酵罐系统如下图所示，其中要测量的参数可以分为物理参数、化学参数以及生物参数。 发酵过程物理参数:通常有发酵罐温度（T）、发酵罐压力（P）、发酵液体积（V）、空气流量（F A）、冷却水进出口温度（T1和T2）、搅拌马达转速（RMP）、搅拌马达电流（I）、泡沫高度（H）等，这些物理参数根据不同种类的发酵要求，都可以选择性的选取有关测量仪表来实现自动测量。 发酵过程化学参数:发酵过程典型的化学参数有PH值（PH）和溶解氧浓度（DO），这两个参数对于微生物的生长，代谢产物的形成极为重要。过于由于
发酵工艺优化
发酵工艺优化 从摇瓶试验到中试发酵罐试验的不同之处 1、消毒方式不同，摇瓶是外流蒸汽静态加热（大部分是这样的），发酵罐是直接蒸汽动态加热，部分的是直接和蒸汽混合，会因此影响发酵培养基的质量，体积，PH，透光率等指标。扩大时摇考虑 2、接种方式不同，摇瓶是吸管加入，发酵罐是火焰直接接种（当然有其他的接种方式），要考虑接种时的菌株损失和菌种的适应性等。 3、空气的通气方式不同，摇瓶是表面直接接触。发酵罐是和空气混合接触，考虑二氧化碳的浓度和氧气的融解情况。 4、蒸发量不同，摇瓶的蒸发量不好控制，湿度控制好的话，蒸发量会少。发酵罐蒸发量大，但是可以通过补料解决的。 5、搅拌方式不同，摇瓶是摇转方式进行混合搅拌，对菌株的剪切力较小。发酵罐是直接机械搅拌，注意剪切力的影响和无菌的影响。 6、PH的控制，摇瓶一般通过碳酸钙和间断补料控制PH，发酵可以直接流加控制PH，比较方便。 7、温度控制，摇瓶是空气直接接触或者传热控制温度，但是发酵罐是蛇罐或者夹套水降温控制，注意降温和加热的影响。 8、注意染菌的控制方法不一样，发酵罐根据染菌的周期和染菌的类型等可以采取一些必要的措施减少损失。 9、发酵罐可以取样或者仪表时时检测，但是摇瓶因为量小不能方便的进行控制和检测。 10、原材料不一样，发酵所用原材料比较廉价而且粗旷，工艺控制和摇瓶区别很大等等 发酵工艺中补料的作用 补料分批培养(fed—batch culture简称FBC)是指在分批培养过程中、间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法、与传统的分批集中补料培养相比、它有以下优点： (1)可以避免在分批发酵中因—次投料过多造成发酵液环境突变，造成菌丝大量生长等问题，改善发酵液流变等性质，使得发酵过程泡沫得以控制，节省消泡剂，并提高了装罐系数。 (2)可以控制细胞质量，以提高芽抱的比例，并使pH得以稳定。 (3)可以解除底物抑制，产物反馈抑制和分解阻遏。 (4)可以使“放料和补料”方法得以实施。该方法在发酵后期、产生了一定数量代谢产物后，在发酵液体积测量监控下，放出一部分发酵液，同时连续补充——部分新鲜营养液，实现连续带放、既有利于提高产物产量．又可降低成本，使得发酵指数得以大幅度提高。 (5)利用FBC技术、可以使菌种保持最大的生产力状态．随着传感技术以及对发酵过程动力学理沦深入研究、用模拟复杂的数学模型使在线方式实最优控制成为可能。 连续补料控制目前采用有反馈控制和无反馈控制两种方式。有反馈控制：选择与过程直接关系的可检测参数作为控制指标，例如可以测量、控制发酵液PH、采用定量控制葡萄糖流加。稳定PH在次级代谢最旺盛水平。而无反馈控制FBC是指无固定的反馈参数，以经验和数学模型相结合的办法来操作最优化控制、从而使抗生素发酵产量得以大幅度提高。例如发酵过程中前体的补加。由此可见，要实现对发酵过程的有效控制，就先要解决补科的连续控制问题。 目前国外发酵生产过程连续补料采用：流量计(电磁流量计、液体质量流量计)、小型电动、气动隔膜调节阀和控制器来实现连续补料控制。菜发酵工厂在中试试验中还成功地运用了电子称加三阀控制的自动补科系统 至于装液量的问题，应该从以下几个方面考虑： 1、保持在你所需要的转速培养情况下（尤其是在后期，菌丝很多时，转速很高时），不能让发酵液把你的塞子湿掉，容易造成染菌。 2、装液量的体积在消毒过程中，不能因为沸腾把塞子湿掉，或者跑出三角瓶，装液量太多会出现这样的情况。很容易染菌。 3、根据你的菌种的情况和发酵液的粘度，需要的混匀程度等等方面也要考虑。 4、建议你做一个梯度试验（40－50－60－70－80等）就可以找到你所需要的装液量。 关于剩余空气的排除在灭菌完毕后（100度左右），立刻用盖子或者其他的用品把你的培养摇瓶盖好，有时候这么点空气根本对兼性厌氧发酵没有什么影响，如果你的菌种要求很严的话，最好用干冰加入已经灭菌的空摇瓶后，立刻用其他的样品培养基分装即可。当然也可以用氮气。最好是二氧化碳。 你可以再查查看是否有其他的方法，我说的也不完全。！！
微生物发酵过程优化控制技术进展
微生物发酵过程优化控制技术进展 摘要发酵工程是生化工程和现代生物技术及其产业化的基础。在发酵工程领域，为了提高发酵水平和生产率，更多的研究工作集中在菌种的筛选和改造上。随着生物科学技术的发展，基因工程与代谢工程研究领域都出现了长足的进步与发展，利用基因重组与诱发等技术可以实现高产菌株普遍生产。但只有通过发酵过程的优化控制，才能实现产品质量最高、生产力最大、成本消耗最低的生产过程，因此对微生物发酵过程的优化控制成为发酵工程中研究人员日益关注的焦点。 关键词微生物发酵；影响因素；优化控制技术 1 培养基对发酵的影响 1.1 发酵培养基碳源和氮源的选择 碳源用于提供微生物能量来源、构建细胞以及形成产物。碳源包括单糖、双糖、多糖、天然复合物、油脂等，比如葡萄糖、蔗糖、淀粉以及豆油等。氮源是微生物蛋白质和其他含氮有机物的重要来源，与此同时，氮源也参与形成含氮产物。氮源包括无机氮源以及有机氮源，比如氨盐、硝酸盐、蛋白胨以及豆粉等。 1.2 发酵培养基中无机盐对发酵的影响 无机盐对代谢产物的生成及微生物的正常生长都具有相当重要的影响。在微生物的生长代谢过程中，磷参与了微生物细胞中核酸等辅酶的构成，是微生物能量代谢、生长的重要因素之一。在苏云金芽泡杆菌的发酵产物苏云金素的分子结构中包含磷酸根，所以在其发酵培养基中添加更多磷酸盐，更有利于产物苏云金素的合成。钙离子在微生物发酵过程中的主要作用是调节细胞的生理状态，比如说维持细胞的胶体状态、降低细胞膜的通透性等。与此同时，在大多数发酵培养基里面，添加适量的CaCO3，能够对发酵液含菌量的变化起到相当明显的影响，其主要原因是CaCO3的添加对发酵液的pH具有非常良好的缓冲作用，从而大大改善了菌体的生长环境。镁元素是许多酶的催化剂。锰、锌、铁、钼以及钴等元素是微生物所需要的微量元素[1]。 2 培养条件对发酵的影响 2.1 种子质量对发酵的影响 在发酵培养基中接入合适的接种量以及种龄适宜的优质种子液，能够使目标微生物更加迅速地进入到对数生长期，从而使发酵周期大大地减短，进而促使产物质量得以有效提升。如果种龄过长则会直接导致菌体过早的发生衰退，菌体的生产能力也随之而有一定程度的下降；如果种龄过短，则会直接导致菌体生长缓慢，产物合成时间大大推迟。若接种量过小，那么便会使得菌体细胞的生长量变
发酵设备
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
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
发酵工艺及设备复习资料
《发酵工程》复习资料 一、单项选择题 1、被现代誉为微生物学鼻祖、发酵学之父的巴斯德。 A、首次观察到大量活着的微生物； B、建立了单种微生物的分离和纯培养技术； C、阐明了微生物产生的化学反应本质； D、首次证明酒精发酵是酵母菌所引起的。 2、关于Pirt方程π＝a + bμ，不正确的有。 A、a=0、b≠0：可表示一类发酵； B、a≠0、b ≠ 0：可表示二类发酵； C、a=0、b≠0：可表示三类发酵； D、第二类发酵表明产物的形成和菌体的生长非偶联。 3、代谢参数按性质分可分。 A、物理参数、化学参数和间接参数； B、中间参数和间接参数； C、物理参数、化学参数和生物参数； D、物理参数、直接参数和间接参数。 4、关于菌种低温保藏的原理正确的有。 A、低于最低温度，微生物很快死亡； B、低于最低温度，微生物代谢受到很大抑制，并不马上死亡； C、高于最高温度，微生物很快死亡； D、低于最低温度，微生物胞内酶均会变性。 5、下列不是利用热冲击处理技术提高发酵甘油产量的依据的有。 A、酵母在比常规发酵温度髙10~20℃的温度下经受一段时间刺激后，胞内海藻糖的含量显著增加； B、Lewis发现热冲击能提高细胞对盐渗透压的耐受力； C、Toshiro发现热冲击可使胞内3-磷酸甘油脱氢酶的活力提高15~25%，并导致甘油产量提高； D、Lewis发现热冲击可使胞内3-磷酸甘油脂酶的活力提高15~25%，并导致甘油产量提高。 6、霉菌生长pH为5左右，因此染为多。 A、细菌； B、放线菌； C、酵母菌； D、噬菌体。 7、放线菌由于生长的最适pH为7左右，因此染为多 A、细菌； B、酵母菌； C、噬菌体； D、霉菌。 8、不是种子及发酵液无菌状况检测方法的有。 A、酚红肉汤培养基检测； B、平板划线； C、显微镜观察； D、尘埃粒子检测。 9、要实现重组大肠杆菌的高密度培养，最常用和最有效的方法就是。 A、反复分批培养； B、分批补料流加培养法； C、连续培养法； D、反复分批流加培养法。 10、微生物菌种的筛选最关键的是要找到一个合适的“筛子”，在耐高酒精浓度酿酒酵母的筛选中，这个“筛子”是。 A、平板培养基中高葡萄糖含量； B、种子培养基中高酒精含量； C、平板培养基中高酒精含量； D、发酵培养基中高酒精含量。 11、在摇瓶发酵法生产糖化酶实验中，糖化酶比酶活力单位应为。 A、U/mL粗酶液； B、U/g淀粉； C、U/g酶； D、U/mL培养基。 12、在反复分批发酵过程中，细胞回用操作必须在进行。 A、密闭条件下； B、无菌条件下； C、稳定条件下； D、任何条件下。 13、现代发酵工程采取的优化策略是。 A、高产量； B、高转化率； C、高产率； D、高产量、高得率和高生产强度的相对统一。 14、下列叙述正确的是。 A、在稳定期，细胞增加速度和死亡速度达到平衡，细胞浓度达最大，活细胞重量基本维持恒定； B、稳定期往往是微生物次级代谢产物大量产生的时期； C、在稳定期，细胞的能量贮备已消耗完，细胞开始死亡； D、在工业生产中，通常在对数生长期的末期或衰亡期开始之后结束发酵过程。 15、在微生物培养过程中，消耗的底物。 A、只用于菌体生长、菌体维持和产物生成； B、只用于菌体生长和产物生成； C、用于菌体生长、菌体维持和产物的生成，有的底物还与能量的产生有关； D、只用于菌体生长。 16、现代发酵工程采取的优化策略是。 A、高产量； B、高转化率； C、高产率； D、高产量、高得率和高生产强度的相对统一。
发酵罐设备分类简介
发酵罐设备分类简介 发酵罐 用于抗生素、氨基酸等近代生物技术产品的发酵罐，其主要形式结构未见有突出进展的介绍，而有关性能操作的部件却有日新月异的发展。主要是： 罐型结构 在生产规模应用的发酵罐大部分的型式，仍然是机械搅拌式、液体喷射循环式和压 缩空气鼓泡式三大类型。 1、机械搅拌式发酵罐 主要是从径向液流的涡轮搅拌器向轴向液流的翼型叶轮及其组合结构的研究方向发展，Lightnin公司的A315为首的轴向叶轮在80年代问世以后，许多国家的类似研究报道陆续发表，其几何尺寸大同小异，叶轮与罐径之比一般为0.5，搅拌功率常数为0.75。同时类似的结构ProchemMaxflo T搅拌器，叶轮与罐径之比稍小，为0.47，而搅拌功率常数为1.0。随之而起的还有Scaba 6SRGT搅拌器，叶轮与罐径之比为0.44。搅拌功率常数为1.40；另一种Ekatolnter搅拌器的叶轮与罐径之比则大至0.60，搅拌功率常数小至0.30，特别适用于高粘度的培养液的混合过程，并且对被 培养的生物体的剪切力也相当小，在配对使用时，具有良好的效果。 这些搅拌器虽然大都能够在不同程度上节约能量、提高气液接触效率。但是并不能完全取代涡轮搅拌器，不少生产工厂往往采用这类搅拌器与径向液流的涡轮搅拌组合使用，适当改变搅拌叶距，收到取长补短的效果，也有不少技术革新的介绍。国内已有不少单位进行研究开发，也有工厂曾经引进现成组件，在青霉素、柠檬酸、黄元胶等产品进行过15～100吨罐规模的试验。 2、液体喷射循环式发酵罐 这类罐型有塔式和罐式两种，通过动力输送培养液经过设在顶部或底部的喷嘴在高速液流下与压缩空气或自行吸入的空气进行混合，在反应器内自上而下或自下而上地经过或不经过导流筒或筛板进行分隔，实现发酵过程。对于大型发酵罐，由于搅拌罐的功率消耗太大，发展这类罐型仍然受到重视。研究开发的重点是喷嘴型式和结构。总的趋势是由双喷嘴向单喷嘴方向发展，从改进几何尺寸着手，提高气液比和混合效率。对于大型的罐式生物反应器，一种较新的构型是液体由下方的喷嘴进
发酵工艺优化
发酵工艺优化 发酵工艺优化 从摇瓶试验到中试发酵罐试验的不同之处 1、消毒方式不同，摇瓶是外流蒸汽静态加热（大部分是这样的），发酵罐是直接蒸汽动态加热，部分的是直接和蒸汽混合，会因此影响发酵培养基的质量，体积，PH，透光率等指标。扩大时摇考虑 2、接种方式不同，摇瓶是吸管加入，发酵罐是火焰直接接种（当然有其他的接种方式），要考虑接种时的菌株损失和菌种的适应性等。 3、空气的通气方式不同，摇瓶是表面直接接触。发酵罐是和空气混合接触，考虑二氧化碳的浓度和氧气的融解情况。 4、蒸发量不同，摇瓶的蒸发量不好控制，湿度控制好的话，蒸发量会少。发酵罐蒸发量大，但是可以通过补料解决的。 5、搅拌方式不同，摇瓶是摇转方式进行混合搅拌，对菌株的剪切力较小。发酵罐是直接机械搅拌，注意剪切力的影响和无菌的影响。 6、PH的控制，摇瓶一般通过碳酸钙和间断补料控制PH，发酵可以直接流加控制PH，比较方便。 7、温度控制，摇瓶是空气直接接触或者传热控制温度，但是发酵罐是蛇罐或者夹套水降温控制，注意降温和加热的影响。 8、注意染菌的控制方法不一样，发酵罐根据染菌的周期和染菌的类型等可以采取一些必要的措施减少损失。 9、发酵罐可以取样或者仪表时时检测，但是摇瓶因为量小不能方便的进行控制和检测。 10、原材料不一样，发酵所用原材料比较廉价而且粗旷，工艺控制和摇瓶区别很大等等 发酵工艺中补料的作用 补料分批培养(fed—batch culture简称FBC)是指在分批培养过程中、间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法、与传统的分批集中补料培养相比、它有以下优点： (1)可以避免在分批发酵中因—次投料过多造成发酵液环境突变，造成菌丝大量生长等问题，改善发酵液流变等性质，使得发酵过程泡沫得以控制，节省消泡剂，并提高了装罐系数。 (2)可以控制细胞质量，以提高芽抱的比例，并使pH得以稳定。 (3)可以解除底物抑制，产物反馈抑制和分解阻遏。 (4)可以使“放料和补料”方法得以实施。该方法在发酵后期、产生了一定数量代谢产物后，在发酵液体积测量监控下，放出一部分发酵液，同时连续补充——部分新鲜营养液，实现连续带放、既有利于提高产物产量．又可降低成本，使得发酵指数得以大幅度提高。 (5)利用FBC技术、可以使菌种保持最大的生产力状态．随着传感技术以及对发酵过程动力学理沦深入研究、用模拟复杂的数学模型使在线方式实最优控制成为可能。 连续补料控制目前采用有反馈控制和无反馈控制两种方式。有反馈控制：选择与过程直接关系的可检测参数作为控制指标，例如可以测量、控制发酵液PH、采用定量控制葡萄糖流加。稳定PH在次级代谢最旺盛水平。而无反馈控制FBC是指无固定的反馈参数，以经验和数学模型相结合的办法来操作最优化控制、从而使抗生素发酵产量得以大幅度提高。例如发酵过程中前体的补加。由此可见，要实现对发酵过程的有效控制，就先要解决补科的连续控制问题。 目前国外发酵生产过程连续补料采用：流量计(电磁流量计、液体质量流量计)、小型电动、气动隔膜调节阀和控制器来实现连续补料控制。菜发酵工厂在中试试验中还成功地运用了电子称加三阀控制的自动补科系统
微生物发酵制药-总体工艺过程流程
微生物发酵制药 -----总体工艺过程流程 工业微生物技术是可持续发展的一个重要支撑，是解决资源危机、生态环境危机和改造传统产业的根本技术依托。工业微生物的发展使现代生物技术渗透到包括医药、农业、能源、化工、环保等几乎所有的工业领域，并扮演着重要角色。欧美日等国已不同程度地制定了今后几十年内用生物过程取代化学过程的战略计划，可以看出工业微生物技术在未来社会发展过程中重要地位。 微生物制药技术是工业微生物技术的最主要组成部分。微生物药物的利用是从人们熟知的抗生素开始的，抗生素一般定义为：是一种在低浓度下有选择地抑制或影响其他生物机能的微生物产物及其衍生物。(有人曾建议将动植物来源的具有同样生理活性的这类物质如鱼素、蒜素、黄连素等也归于抗生素的范畴，但多数学者认为传统概念的抗生素仍应只限于微生物的次级代谢产物。)近年来，由于基础生命科学的发展和各种新的生物技术的应用，报道的微生物产生的除了抗感染、抗肿瘤以外的其他生物活性物质日益增多，如特异性的酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂和抗氧化剂等，其活性已超出了抑制某些微生物生命活动的范围。但这些物质均为微生物次级代谢产物，其在生物合成机制、筛选研究程序及生产工艺等方面和抗生素都有共同的特点，但把它们通称为抗生素显然是不恰当的，于是不少学者就把微生物产生的这些具有生理活性（或称药理活性）的次级代谢产物统称为微生物药物。 微生物药物的生产技术就是微生物制药技术。可以认为包括五个方面的内容： 第一方面菌种的获得 根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买；从大自然中分离筛选新的微生物菌种。 1.分离思路：新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要求、菌种的特性，采用各种筛选方法，快速、准确地把所需要的菌种挑选出来。实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必须重新进行分离纯化。具体分离操作从以下几个方面展开。 2.定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。 3.采样：有针对性地采集样品。 4.增殖：人为地通过控制养分或培条件，使所需菌种增殖培养后，在数量上占优势。
微生物发酵过程简介
微生物发酵过程即微生物反应过程，是指由微生物在生长繁殖过程中所引起的生化反应过程。 根据微生物的种类不同（好氧、厌氧、兼性厌氧），可以分为好氧性发酵和厌氧性发酵两大类。 （1）好氧性发酵在发酵过程中需要不断地通人一定量的无菌空气，如利用黑曲霉进行柠檬酸发酵、利用棒状杆菌进行谷氨酸发酵、利用黄单抱菌进行多糖发酵等等。 （2）厌氧性发酵在发酵时不需要供给空气，如乳酸杆菌引起的乳酸发酵、梭状芽抱杆菌引起的丙酮、丁醇发酵等。 （3）兼性发酵酵母菌是兼性厌氧微生物，它在缺氧条件下进行厌气性发酵积累酒精，而在有氧即通气条件下则进行好氧性发酵，大量繁殖菌体细胞。 按照设备来分，发酵又可分为敞口发酵、密闭发酵、浅盘发酵和深层发酵。 一般敞口发酵应用于繁殖快并进行好氧发酵的类型，如酵母生产，由于其菌体迅速而大量繁殖，可抑制其他杂菌生长。所以敞口发酵设备要求简单。相反，密闭发酵是在密闭的设备内进行，所以设备要求严格，工艺也较复杂。浅盘发酵（表面培养法）是利用浅盘仅装一薄层培养液，接人菌种后进行表面培养，在液体上面形成一层菌膜。在缺乏通气设备时，对一些繁殖快的好氧性微生物可利用此法。深层发酵法是指在液体培养基内部（不仅仅在表面）进行的微生物培养过程。 液体深层发酵是在青霉素等抗生素的生产中发展起来的技术。同其他发酵方法相比，它具有很多优点： 1. 液体悬浮状态是很多微生物的最适生长环境。 2. 在液体中，菌体及营养物、产物（包括热量）易于扩散，使发酵可在均质或拟均质条件下进行，便于控制，易于扩大生产规模。 3. 液体输送方便，易于机械化操作。 4. 厂房面积小，生产效率高，易进行自动化控制，产品质量稳定。 5. 产品易于提取、精制等。因而液体深层发酵在发酵工业中被广泛应用。 4.2.1 工业生产常用微生物 微生物资源非常丰富，广布于土壤、水和空气中，尤以土壤中为最多。有的微生物从自然界中分离出来就能够被利用，有的需要对分离到的野生菌株进行人工诱变，得到突变株才能被
发酵工艺原理与设备教学大纲
发酵工艺原理与设备教学大纲 一、本课程的目的、要求、地位和作用 发酵工艺原理与设备是发酵工程专业及相关的生物工程、生物化工等专业的重要专业课。这门课是学生先期学习了“生物学基础”、“生物化学”、“微生物学”、“物理化学”、“机械基础”和“化工原理”等基础课或专业技术基础课后开设的一门必修学位课。该课程突出有关发酵过程的化学、生物学、生物化学和微生物学的原理，全面系统的阐述从发酵原辅料处理、培养基用水的处理和无菌空气的制备，到工业微生物菌种的扩大培养、各种发酵操作方式的工艺规律；下游工程的分离方法等发酵工程基础，发酵工业的主要设备的操作原理、性能及构造和设计方法。简要介绍一些非常规发酵过程，如固态发酵、基因工程菌发酵和动植物细胞培养等。同时还涉及发酵经济学的一些基本原理。 二、课程内容 第一篇发酵生物学原理（11学时） 第一章绪论（5学时） 第一节发酵过程的领域 第二节发酵过程的组成 第三节发酵工业的发展史 第二章发酵过程的生物学基础（5学时） 第一节发酵过程与微生物（自学） 第二节微生物的营养与培养基的设计（自学） 第三节微生物的生长模式及其动力学（自学） 第四节环境对微生物的影响（自学） 第五节代谢产物的代谢调控 第六节微生物代谢产物的过量产生 第三章发酵过程的生物化学基础（1学时） 第一节糖的微生物代谢（自学） 第二节脂类和脂肪酸的微生物代谢（自学） 第三节氨基酸和核酸的微生物代谢（自学） 第四节微生物的次级代谢 第五节芳香族化合物的微生物代谢 第六节 H2和CO2等的微生物代谢 第七节微生物的光合作用 第八节常见发酵产品的发酵机制（自学）
第二篇发酵过程工程原理及设备（52学时） 第四章培养基及其制备（6学时） 第一节原料 第二节原料的预处理 第三节淀粉的水解糖的制备 第四节糖蜜原料的处理 第五节前体物质、促进剂 第五章培养基及设备的灭菌（4学时） 第一节培养基灭菌的目的、要求和方法 第二节湿热灭菌的理论基础 第三节培养基灭菌的工程设计 第六章空气除菌的工艺及设备（4学时） 第一节空气中微生物的分布和发酵工业对空气无菌程度的要求第二节空气除菌方法 第三节介质过滤除菌的机理 第四节介质过滤除菌的流程 第五节介质过滤除菌的设备及计算 第七章生产菌种的扩大培养及保藏（4学时） 第一节种子的制备过程 第二节种子质量的控制 第三节实例 第四节生产发酵罐的无菌接种 第五节菌种的保藏和复壮 第八章发酵过程（12学时） 第一节发酵过程的代谢变化规律 第二节发酵的工艺控制 第三节发酵过程的主要控制参数 第四节发酵过程的自动控制 第五节发酵动力学 第六节发酵过程优化 第九章嫌气发酵设备（2学时） 第一节酒精发酵设备
发酵罐设计.doc
目录 前言??????????????????????????????? 2 方案的 定 ................................................................................... (3) （1）、机械拌生物反器的型式?????????????????.3 （2）、反器用途????????????????????. ???? 3 （3）、冷却水及冷却装置?????????????. ??????? ..3 （4）、力罐内 0.4MPa；套 0.25 Mpa ????????????? 4 表- 酵罐主要? . ??????????????????????? 4 工及算??????????????????????.. ??? ..5 （1）生能力、数量和容的确定????????????????.. ?5 （2）主要尺寸算???????????????????????? 5 （3）冷却面的算??????????????????????? 6 （4）拌器??????????????????????.. ??? 6 （5）拌功率的算????????????????????.. ??7 （6）i 求最高荷下的耗水量 W?????????????? ... ??? .8 ii 冷却管数和管径?????????????????????9 iii 冷却管度 L 算??????????????????10 iv 每管 l0和管高度???????????????????10 V 每管子圈数n 0?????????????????????10 Vi 校核布置后冷却管的面?????????????10 （7）材料的???????????????????????10 （8）酵罐壁厚的算??????????????????????11 （9）接管??????????????????????????12 （10）支座??????????????????????????13 果???????????????????????????14 参考料 ... ???????????????????????????? .14 酵罐心得体会? .. ???????????????????? ..15 附及 前言 生化工程设备课程设计是生物工程专业一个重要的、综合性的实践教学环节，要求我们综合运用所学知识如生化反应工程与生物工程设备课程来解决生化工程实际问题，对培养我们全面的理论知识与工程素养，健全合理的知识结构具有重要作用。在本课程设计中，通过生化过程中应用最为广泛的设备，如机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、动植物细胞培养反应器，蒸发结晶设备、蒸馏设备等的设计实践，
微生物发酵过程简介终审稿)
微生物发酵过程简介文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
微生物发酵过程即微生物反应过程，是指由微生物在生长繁殖过程中所引起的生化反应过程。根据微生物的种类不同（好氧、厌氧、兼性厌氧），可以分为好氧性发酵和厌氧性发酵两大类。（1）好氧性发酵在发酵过程中需要不断地通人一定量的无菌空气，如利用黑曲霉进行柠檬酸发酵、利用棒状杆菌进行谷氨酸发酵、利用黄单抱菌进行多糖发酵等等。（2）厌氧性发酵在发酵时不需要供给空气，如乳酸杆菌引起的乳酸发酵、梭状芽抱杆菌引起的丙酮、丁醇发酵等。（3）兼性发酵酵母菌是兼性厌氧微生物，它在缺氧条件下进行厌气性发酵积累酒精，而在有氧即通气条件下则进行好氧性发酵，大量繁殖菌体细胞。按照设备来分，发酵又可分为敞口发酵、密闭发酵、浅盘发酵和深层发酵。一般敞口发酵应用于繁殖快并进行好氧发酵的类型，如酵母生产，由于其菌体迅速而大量繁殖，可抑制其他杂菌生长。所以敞口发酵设备要求简单。相反，密闭发酵是在密闭的设备内进行，所以设备要求严格，工艺也较复杂。浅盘发酵（表面培养法）是利用浅盘仅装一薄层培养液，接人菌种后进行表面培养，在液体上面形成一层菌膜。在缺乏通气设备时，对一些繁殖快的好氧性微生物可利用此法。深层发酵法是指在液体培养基内部（不仅仅在表面）进行的微生物培养过程。液体深层发酵是在青霉素等抗生素的生产中发展起来的技术。同其他发酵方法相比，它具有很多优点： 1.液体悬浮状态是很多微生物的最适生长环境。 2.在液体中，菌体及营养物、产物（包括热量）易于扩散，使发酵可在均质或拟均质条件下进行，便于控制，易于扩大生产规模。 3.液体输送方便，易于机械化操作。 4.厂房面
发酵罐操作规程
发酵罐系统操作规程 一.准备工作 1.检查电源是否正常，空压机、微机系统和循环水系统是否正常工作。 2.检查系统上的阀门、接头及紧固螺钉是否拧紧。 3.开动空压机，用0.15Mpa压力，检查种子罐、发酵罐、过滤器、管路、阀门等密封性是否良好，有无泄漏。罐体夹套与罐内是否密封（换季时应重点检测），确保所有阀门处于关闭状态（电磁阀前方的阀门除外）。 4.检查水（冷却水）压、电压、气（汽）压能否正常供应。进水压维持在0.12Mpa，允许在0.15-0.2Mpa范围变动，不能超过0.3Mpa，温度应低于发酵温度10℃；罐体可靠接地；输入蒸汽压力应维持在0.3Mpa；空压机压力值0.8Mpa，空气进入压力应控制在0.25-0.30MP（空气初级过滤器的压力值）。 5温度、溶氧电极、PH电极校正及标定，详见触摸屏PH、DO的标定帮助。 6.检查各电机能否正常运转（共4个）。电磁阀能否正常吸合（整套系统共11 个电磁阀）。 二.灭菌操作 1.空气管路的灭菌 1.1空气管路上有三级预过滤器、冷干机和除菌过滤器。预过滤器、冷干机不能用蒸汽灭菌，因此，在空气管路通蒸汽前，必须将通向预过滤器的阀门关闭，使用蒸汽通过减压阀、蒸汽过滤器然后进入除菌过滤器。 1.2除菌过滤器的滤芯不能承受高温高压，因此，通过蒸汽减压阀调整0.13Mpa，不得超过0.15MPa，严禁用过热蒸汽对除菌过滤器灭菌。 1.3空消过程中，除菌过滤器下端的排气阀应微微开启，排除冷凝水。 1.4空消时间应持续30分钟左右，当设备初次使用或长期不用后启动时，最好采用间歇空消，即第一次空消后，隔3～5小时再空消一次，以便消除芽孢。1.5经空消后的过滤器，应通气吹干，约20～30分钟，然后将气路阀门关闭。保持空气管道正压。 2.种子罐（酸碱罐消泡罐）空消 2.1种子罐空消前，应将打开排污阀Q22打开（使夹套内的压力不超压），即将夹套的水放掉。 2.2关闭Q14，微开Q15,打开蒸汽阀门Q12，打开Q13向罐内通蒸汽；打开Q18、Q19通过取样口向罐内直接通蒸汽。 2.3将罐上的接种口，排气阀Q9及排污（料路）管路上的阀门Q24、Q25微微打开，使蒸汽通过阀门排出，当湿度达到1220C后开始计时，调整阀门Q9、Q13、Q19的开度，保持罐压在0.13～0.15Mpa（温度1220C~1280C），可根据工艺调整空消的温度与压力。 2.4当空消30～40min后应关闭Q13、Q15、Q19，然后再关闭Q12、Q18，打开空气管路上的阀门Q14、Q13向罐内通空气冷却，使罐内保持正压0.03MPa-0.05MPa 之间，空消时最好将夹套的排水阀打开，以防夹套水排不干净。 2.5需要快速冷却时则关闭夹套排污阀门Q22，打开冷却水阀门Q27/DC1向夹套通水冷却，达到常温后关闭冷却水。特殊情况下，可采用间歇空消（隔3～5小时再空消一次，以便消除芽孢）。
发酵罐设计
目录 前言 (2) 设计方案的拟定 (3) (1).........................................................................................................................................、机械搅拌生物反应器的型式............................................................... .3 (2).........................................................................................................................................、反应器用途3 (3)...................................................................................................................................... 、冷却水及冷却装置..................................................................... ..3 (4)、设计压力罐内0.4MPa夹套0.25 Mpa (4) 表-发酵罐主要设计 (4) 工艺设计及计算............................................................ ..5 (1)生产能力、数量和容积的确定....................................... .. (5) ( 2)主要尺寸计算 (5) ( 3)冷却面积的计算 (6) (4)搅拌器设计 (6) (5)搅拌轴功率的计算 ............................................. .. (7) (6)i求最高热负荷下的耗水量W ...................................................................... .8
发酵罐使用说明书资料
发酵罐说明书 一、概述 该系统发酵罐是通用型机械搅拌罐，采用无级变速调节搅拌转速。广泛用于有机酸、酵母、酶制剂、维生素等生物制品的生产。 二、系统组成 该系统发酵罐可由种子罐、发酵罐、补料罐、碱罐、泡敌罐、空气除菌过滤系统、蒸汽灭菌系统、温度控制系统、PH测量系统、溶解氧测量系统、微机控制系统等部分组成。各系统的流程及工作参数如下： 1. 空气除菌过滤系统 无油空气压缩机(0.5～0.6 Mpa) 贮气罐 有油空气压缩机(0.5～0.6 Mpa)→油水分离器 一级预过滤→冷干机→二级预过滤→三级预过滤→减压阀(0.25 ～0.3Mpa)→ 除菌过滤器1→种子罐 总除菌过滤器 除菌过滤器2→发酵罐 2. 蒸汽灭菌系统 种子罐、发酵罐灭菌（0.3MPa） 蒸汽锅炉 减压阀(≤0.13Mpa)→蒸汽过滤器 除菌过滤器1 除菌过滤器2 3. 温度控制系统 种子罐夹套 控温水箱→循环水泵→ 发酵罐夹套 4. PH测量系统 发酵罐PH电极→仪表显示→微机采集→数据查询、曲线分析 5. 溶解氧测量系统 发酵罐溶解氧电极→仪表显示→微机采集→数据查询、曲线分析 6. 消泡系统 发酵罐泡沫传感器→反馈给微机→报警 三、主要技术参数 1. 种子罐：灭菌压力≤0.15Mpa：工作压力：0.05～0.07Mpa 灭菌温度：121℃～125℃
2. 发酵罐：灭菌压力≤0.15 Mpa：工作压力：0.05～0.07Mpa 灭菌温度：121℃～125℃ 3. 碱罐：灭菌压力≤0.15 Mpa：工作压力：0.05～0.07Mpa 灭菌温度：121℃～125℃ 4. 消泡罐：灭菌压力≤0.15 Mpa：工作压力：0.05～0.07Mpa 灭菌温度：121℃～125℃ 5. 进罐空气压力：种子罐、发酵罐、0.25MPa。 6. 空压机：容积排气量＞ m3/min (无油) 排气压力 0.6Mpa 7. 控温水箱电功率： Kw 8. 水循环泵：功率 Kw ；流量 m3/h 9. 转速：无级调速～ rpm 10. PH值：仪表显示并记录 11. 溶解氧值：仪表显示并记录 12. 罐温：仪表显示并记录 四、使用前的技术准备 1. 上岗前的技术培训：SFM—2000L等发酵罐是机电一体化的设备，因此；操作人员上岗前必须进行技术培训，使他们熟悉整个系统的工作原理、管路、阀门的操作程序，并对空压机，蒸汽锅炉、变频电机等设备，能正确操作使用。未经培训的人员，不得单独上岗操作。 2. 设备使用之前，应先检查电源是否正常，空压机、微机控制系统、循环水系统是否能正常工作。 3. 检查系统上的阀门、接头及紧固螺钉是否拧紧。 4. 开动空压机，用0.15Mpa压力，检查种子罐、发酵罐、过滤器、管路、阀门的密封性能是否良好。 5. 对温度仪、调速电机，电容涡街流量计应根据使用说明书进行检查、校正。 6. 上岗人员对上述各项必须能熟练操作。 五、空消 在投料前，气路、料路、种子罐、发酵罐、碱罐、消泡罐必须用蒸汽进行灭菌，消除所有死角的杂菌，保证系统处于无菌状态。 1. 空气管路的空消 (1) 空气管路上有三级预过滤器，冷干机和除菌过滤器。预过滤器和冷干机不能用蒸汽灭菌，因此在空气管路通蒸汽前，必须将通向预过滤器的阀门关闭，使蒸汽通过减压阀、蒸汽过滤器然后进入除菌过滤器。 (2) 除菌过滤器的滤芯不能承受高温高压，因此，蒸汽减压阀必须调整在0.13Mpa，不得超过0.15MPa。
发酵工艺及设备期末复习
《发酵工艺及设备》期末复习 一、填空题 1、现代生物技术包含、、、、五大主要工程技术体系？ 2、发酵菌种培养有哪六种基本类型和方法？ 3、厌氧固体发酵设备有：发酵室、发酵槽(池)、发酵缸。 4、厌氧液体发酵设备有哪些？ 5、好氧固体深层发酵设备：机械搅拌通风制曲池、旋转式固体深层发酵罐、传送带式固体深层发酵设备。 6、好氧液体深层通气菌种培养包括哪三个基本控制点？ 7、发酵过程产生泡沫的消除方法有哪些？
34、污水生物处理的优点有：效率高、效果好、适用范围广、成本低运行费用少、处理的水量大方法成熟 35、污水生物处理的方法按微生物与氧的关系可分为：好氧处理与厌氧处理；按微生物在构筑物中的状态可分为：活性污泥法与生物膜法 36、污水生物处理的作用机理是：吸附作用、生物氧化和细胞合成作用、絮凝体的形成与絮凝沉淀 37、污水生物处理的类型有：推流式曝气处理、完全混合曝气、接触氧化稳定法、分段布水推流式活性污泥法、氧化沟（氧化塘）式活性污泥法。 38、污水生物膜法类型有：生物滤池、塔式生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床 39、氧化塘活性污泥法的类型有：厌氧塘、好氧塘、兼性塘和曝气塘 40、污水的厌氧生物处理方法有：常规消化池或普通消化池、厌氧生物滤池、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器。 41、沼气发酵有：水解和发酵性细菌群、产氢产乙酸菌、耗氢产乙酸菌、食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌等五大微生物菌群参与活动。 42、人工制取沼气的基本条件是：、适宜的发酵原料、质优足量的菌种、严格的厌氧环境、适宜的发酵温度、适度的发酵浓度、适宜的酸碱度。 43、青贮饲料的分类：（1）高水分青贮、（2）低水分青贮、（3）特种青贮（添加剂青贮）。 44、微生物资源开发六大新领域：A 微生物食品、B 微生物饲料、C微生物肥料、D微生物农药、 E微生物能源、F、微生物生态环境保护剂 45、SCP生产的原料有：（1）从甲醇、乙醇、甲烷和多链烷烃等能源物质生产单细胞蛋白、（2）从纤维素、淀粉和糖类等可再生资源生产单细胞蛋白、（3）从甘薯、木薯以及马铃薯等淀粉质原料生产单细胞蛋白、（4）以糖蜜原料生产单细胞蛋白、（5）用纤维素类原料生产单细胞蛋白、（6）从造纸厂、酒精厂、味精 1、发酵过程的影响因素有哪些？温度、ph值、基质浓度如何控制？如何判断发酵终点？P150-174 影响因素有：温度、ph值、溶解氧、基质浓度、泡沫、CO2浓度、空气量、设备管道消毒、杂菌、罐压等控制：温度—根据菌种特性、生长阶段及培养条件综合选择最适温度，控制手段：热交换。 ph值—根据菌种特性、发酵各阶段要求选择最适ph值，手段：加缓冲剂、弱酸碱、氨水、通风、变温等。基质浓度—根据菌体生长代谢、合成途径选择最适补料时机、方式。手段：中间流加补料、放料 终点判断：根据产物量、残糖、氨基氮含量、菌体形态、ph、外观、黏度、发酵类型、成本构成、有无异常等综合考虑。 2、连续式发酵及特点：p34-36 培养基料液连续输入发酵罐，并同时放出含有产品的相同体积发酵液，使发酵罐内料液量维持恒定，微生物在近似恒定状态（恒定的基质浓度、恒定的产物浓度、恒定的pH、恒定菌体浓度、恒定的比生长速率）下生长的发酵方式。 优点：能维持低基质浓度；简化了发酵罐的多次灭菌、清洗、出料，可以提高设备利用率和单位时间的产量；便于自动控制；产品质量稳定。 缺点：菌种发生变异的可能性较大；易污染要求严格的无菌条件；工艺控制较分批发酵难度大；难以用于发酵次生代谢物的工业化生产。 3，分批式发酵及特点：p31-32 A、属于非稳态培养发酵法，发酵的环境条件(温度、pH值、培养基成分、溶解氧、氧化还原电位等)随微生物生长代谢的变化而变化，细胞生长可分为延迟、对数生长、稳定生长、衰亡期四个阶段。 B、发酵动力学模型根据细胞生长和产物生成的关系可分为偶联型、非偶联型、混合型；根据基质消耗和产物生成的关系可分为类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ C、一旦发生杂菌污染，容易终止操作 D、对原料组分的要求比较粗放 E、很难采用控制培养条件的方法提供生产能力