机械搅拌发酵罐的结构
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1 设计方案的拟定我设计的是一台200M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产有机酸。
设计基本依据(1)、机械搅拌生物反应器的型式通用式机械搅拌生物反应器,其主要结构标准如下:①高径比:H/D=1.7-4.0②搅拌器:六弯叶涡轮搅拌器,Di :di:L:B=20:15:5:4③搅拌器直径:Di=D/3④搅拌器间距:S=(0.95-1.05)D⑤最下一组搅拌器与罐底的距离:C=(0.8-1.0)D⑥挡板宽度:B=0.1D,当采用列管式冷却时,可用列管冷却代替挡板(2)、反应器用途用于有机酸生产的各级种子罐或发酵罐,有关设计参数如下:①装料系数:种子罐0.50-0.65发酵罐0.65-0.8②发酵液物性参数:密度1080kg/m3粘度2.0×10-3N.s/m2导热系数0.621W/m.℃比热4.174kJ/kg.℃③高峰期发酵热3-3.5×104kJ/h.m3④溶氧系数:种子罐5-7×10-6molO2/ml.min.atm发酵罐6-9×10-6molO2/ml.min.atm⑤标准空气通风量:种子罐0.4-0.6vvm发酵罐0.2-0.4vvm(3)、冷却水及冷却装置冷却水:地下水18-20℃冷却水出口温度:23-26℃发酵温度:32-33℃冷却装置:种子罐用夹套式冷却,发酵罐用列管冷却。
(4)、设计压力罐内0.4MPa;夹套0.25 MPa发酵罐主要由罐体和冷却列管,以及搅拌装置,传动装置,轴封装置,人孔和其它的一些附件组成。
这次设计就是要对200M 3通风发酵罐的几何尺寸进行计算;考虑压力,温度,腐蚀因素,选择罐体材料,确定罐体外形、罐体和封头的壁厚;根据发酵微生物产生的发酵热、发酵罐的装液量、冷却方式等进行冷却装置的设计、计算;根据上面的一系列计算选择适合的搅拌装置,传动装置,和人孔等一些附件的确定,完成整个装备图,完成这次设计。
这次设计包括一套图样,主要是装配图,还有一份说明书。
25l发酵罐的结构和操作一、罐体设计1. 容积:25L,适合小规模发酵实验。
2. 材质:主体结构采用304不锈钢,具有良好的耐腐蚀性和高强度。
3. 结构设计:罐体分为上下两部分,上部为发酵区,下部为加热/冷却区。
4. 密封性:采用机械密封方式,确保发酵过程中无泄漏。
二、搅拌系统1. 搅拌桨:采用多层桨叶设计,能够提供良好的混合效果和溶氧能力。
2. 搅拌速度:可调,根据发酵工艺需要进行调整。
3. 搅拌电机:采用直流电机,稳定可靠,易于维护。
三、加热/冷却装置1. 加热方式:采用PTC加热元件,加热均匀,速度快。
2. 冷却方式:采用半导体制冷片,可实现快速降温。
3. 温度控制:采用PID温度控制器,精确控制发酵温度。
四、通风 system1. 空气过滤:为确保进入发酵罐的空气的洁净度,配置初效过滤器。
2. 通风量:配置了合适的风机,以提供足够的通风量。
3. 消音装置:为降低风机运行时的噪音,配置了消音装置。
五、消泡装置1. 消泡方式:采用机械消泡和化学消泡相结合的方式,有效降低泡沫的产生。
2. 消泡元件:搅拌桨上配置了消泡元件,可有效破碎气泡。
3. 消泡剂喷嘴:罐体上部安装了消泡剂喷嘴,可定时喷洒消泡剂。
六、控制系统1. 控制界面:采用触摸屏控制界面,操作简单直观。
2. 控制功能:可实现温度、湿度、通风量、搅拌速度等参数的实时监测和控制。
3. 安全保护:配置了过温、过载等安全保护功能,确保设备安全运行。
七、清洗装置1. 清洗方式:采用自动清洗和手动清洗两种方式,方便快捷。
2. 清洗元件:配备高压喷头和刷子,可有效清洗罐体内外表面。
3. 清洗液:配置了专用清洗液,可有效去除残留物和生物污垢。
八、记录仪1. 数据记录:可记录温度、湿度、通风量、搅拌速度等参数的历史数据。
2. 数据导出:数据可通过USB接口导出,方便数据分析。
九、操作流程1. 准备阶段:在开始发酵前,确保所有设备都已清洗干净,并按照要求组装好。
机械搅拌发酵罐的主要结构
《机械搅拌发酵罐的主要结构》
机械搅拌发酵罐是工业生产中常用的设备,用于实现微生物发酵过程。
它由多个主要部分组成,下面将详细介绍。
首先,机械搅拌发酵罐的外壳通常由不锈钢制成,以确保罐体的耐腐蚀性和持久性。
外壳的形状可以是立式、卧式或倾斜式,具体取决于不同的应用需求。
其次,发酵罐的主体是一个容器,用于盛放和培养微生物和培养基。
通常使用圆筒形设计,以充分利用空间。
发酵罐的容量可以从几十升到几千升不等,根据具体的生产要求进行选择。
发酵罐内部还配备有搅拌器,通过搅拌器的转动将培养基和微生物混合均匀,促进氧气和营养物质的充分交流和传递。
搅拌器通常由电机和叶片组成,可以设有调速装置来控制搅拌速度和方向。
发酵罐的顶部通常设有一个密封的物料进出口,并配备适当的阀门和管道以实现养料和添加剂的投入,并在发酵过程中监测和收集样品。
此外,顶部还可能配置有温度、压力和pH值等传
感器,以实时监测和控制发酵过程的参数。
罐体底部通常有一个底阀,用于废液排出。
废液排出后,可以采用继续与新的培养基供给进行复苏,以实现多次发酵的连续生产。
另外,发酵罐还通常配备有发酵罐的控制系统,用于监测和调节温度、pH值、搅拌速度等参数,以及自动化收集和处理数据。
综上所述,《机械搅拌发酵罐的主要结构》主要包括外壳、主体容器、搅拌器、顶部进出口、底部废液排出以及相关的控制系统。
这些部件的结合和配合,使得机械搅拌发酵罐成为工业发酵过程中不可或缺的设备。
发酵罐的结构型式及发酵领域的应⽤发酵罐的结构型式及发酵领域的应⽤1.1发酵罐的结构型式及发酵领域的应⽤发酵过程可以通过固体培养和深层浸没培养完成,从⽣产分为间隙分批、半连续和连续发酵等,但是⼯业化⼤规模的发酵过程,则以通⽓纯种深层液体培养为主。
通⽓纯种培养的发酵罐型式有标准式发酵罐、⾃吸式发酵罐、⽓升式发酵罐、喷射式叶轮发酵罐、外循环发酵罐和多孔板塔式发酵罐等。
⾃吸式发酵罐系通过发酵罐内叶轮的⾼速转动,引成真空将空⽓吸⼊罐内,由于叶轮转动产⽣的真空,其吸⼊压头和空⽓流量有⼀定限制,因⽽适⽤于对通⽓量要求不⾼的发酵品种;塔式发酵罐是将发酵液置于多层多孔塔板的细长罐体内(亦称⾼位筛板塔式),在罐底部通⼊⽆菌空⽓,通过⽓体分散进⾏氧的传递,因⽽其供氧量受到了⼀定限制;⽓升式发酵罐、喷射式叶轮发酵罐、外循环发酵罐均是通过⽆菌空⽓在罐内中央管或通过旋转的喷射管和罐外喷射泵使发酵液按照⼀定规律运⾏,从⽽达到⽓液传质的效果,⽬前⽓升式发酵罐在培养其较稀薄,供氧量要求不太⾼的条件下(如VC发酵)得到了使⽤。
但在发酵⼯业中,仍数兼具通⽓⼜带搅拌的标准式发酵罐⽤途最为普遍,标准式发酵罐被⼴泛应⽤于抗⽣素、氨基酸、柠檬酸等各个领域。
重点介绍标准发酵罐的设计,对机械搅拌的⾃吸式发酵罐、空⽓带升环流式发酵罐和⾼位塔式发酵罐仅作简要介绍。
1.1.1机械搅拌⾃吸式发酵罐是⼀种⽆需⽓源供应空⽓的发酵罐,该发酵罐最关键部件是带有中央吸⽓⼝的搅拌器。
⽬前国内采⽤⾃吸式发酵罐中的搅拌器是带有固定导轮的三棱空⼼叶轮,叶轮直径d为罐径D的1/3,叶轮上下各有⼀块三棱形平板,在旋转⽅向的前侧夹有叶⽚,其各部件尺⼨⽐例关系见表10-1。
当叶轮向前旋转时,叶⽚与三棱形平板内空间的液体被甩出⽽形成局部真空,于是将罐外空⽓通过搅拌器中⼼的吸⼊管⽽被吸⼊罐内,并与⾼速流动的液体撞击形成细⼩的⽓泡,⽓液混合流通过导轮流⼊到发酵液主体。
导轮由16块具有⼀定曲率的翼⽚组成,排列于搅拌器的外围,翼⽚上下有固定圈予以固定。
发酵罐综述学院:生命科学学院专业:生物工程班级:2014级学号:2014021168 学生姓名:汪裕强任课教师:谢和2015 年5 月22 日摘要:本文阐述了发酵罐的结构、操作、规范及保养等,介绍了酶工程在食品加工的应用现状,并对发酵罐的作用和发展作出了展望。
关键词:发酵罐、结构、操作引言:发酵罐是微生物工程中最重要的设备之一,一个优良的培养装置应设计为具有严密的结构,良好的液体混合性能,高的传质和传热速率,以及可靠的检测及控制仪表,才能获得最大的生产效率。
一、发酵罐的主要类型:(1)通气机械搅拌罐通气机械搅拌罐是许多发酵过程的首选设备,具有高传质和传热能力,理想的气液混合效果,较长的液体停留时间和较宽的操作气速。
但缺点也明显,剪切力较大,损害许多剪切敏感型微生物能耗大,混合不均。
因此,发扬通风搅拌罐的优势,克服其缺点是当前发酵罐研究的重点之一。
通风搅拌罐改进工作主要在搅拌系统,包括搅拌器和多层搅拌系统的优化,搅拌器主要是采用新型搅拌器或改进标准搅拌器,目的是减少桨叶尾流的漩涡以便节能,或者改变反应器的流态,使得剪切力可以均匀的分布,保护反应器中的微生物。
多层搅拌系统很早就开始使用,但由于对其工作机理研究不够深人,多年来一直采用简单的经验设计方法,没有发挥其应有的优势。
(2)气升式发酵罐气升式发酵罐有明显的优点,在生产SCP、丝状真菌、废水处理中已获得广泛应用。
气升式发酵罐是应用最广泛的生物反应设备。
这类反应器具有结构简单、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等优点。
有多种类型,常见的有气升环流式、鼓泡式、空气喷射式等,生物工业已经大量应用的气升式发酵罐有气升内环流发酵罐、气液双喷射气升环流发酵罐、设有多层分布板的塔式气升发酵罐。
而鼓泡罐则是最原始的通气发酵罐,当然鼓泡式反应器内没有设置导流筒,故未控制液体的主体定向流动。
(3)自吸式发酵罐自吸式发酵罐罐体的结构自吸式发酵罐罐体的结构自吸式发酵罐罐体的结构自吸式发酵罐罐体的结构大致上与通用式发酵罐相同,主要区别在于搅拌器的形状和结构不同。
50L机械搅拌发酵罐设计机械搅拌发酵罐主要由发酵罐、搅拌装置、传动装置和轴封装置等部分组成。
发酵罐包括罐体和传热装置,他是提供反应空间和反应条件的部件。
搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成,靠搅拌轴传递动力,由搅拌器达到搅拌目的。
传动装置包括电动机、减速机及机座、连轴器和底座等附件,它为搅拌器提供搅拌动力和相应的条件。
轴封装置为发酵罐和搅拌轴之间的密封装置,以封住罐体内的流体不致泄漏,并使得罐内流体不受外界污染。
第一章发酵罐结构一,发酵罐结构选型机械搅拌发酵罐的主要部分是一圆柱形容器,其结构形式与传热方式有关。
常用的传热方式有夹套式壁外传热结构和罐体内部蛇管传热结构。
根据工艺要求,罐体上还需安装各种工艺接管。
根据已知条件:罐体全容积V=50L,设计压力P=0.25Mpa,设计温度T=1300C查搅拌罐使用范围规格表得:选择41型搅拌罐,其罐底为焊接的标准椭圆型封头,顶盖为可拆连接的平盖,换热器型式为整体夹套式。
二,罐体尺寸确定发酵罐包括罐体和装焊在其上的各种附件。
1,罐体的高径比和装料量在知道发酵罐的全容积(V=50L)以后,首先要选择适宜的高径比(H/D i)和装料量,确定筒体的直径和高度(1)罐体的高径比选择罐体的高径比应考虑的主要因素有三个方面:<1>,高径比对搅拌功率的影响一定结构形式搅拌器的浆叶直径同与其装配的搅拌罐罐体内径通常有一定的比例范围.随着罐体高径比的减小,即高度减小而直径放大,搅拌器浆叶直径也相应放大。
在固定的搅拌轴转数下,搅拌器功率与搅拌器浆叶直径的5次方成正比。
所以随着罐体直径的放大,搅拌器功率增加很多。
<2>,罐体高径比对传热的影响罐体高径比对夹套传热有显著影响。
容积一定时高径比越大则罐体盛料部分表面积越大,夹套的传热面积也越大。
同时高径比越大,则传热表面距离罐体中心越近,物料温度梯度就越小,有利于提高传热效果。
<3>,物料特性对罐体高径比的要求发酵罐的搅拌反应对罐体的高径比有着特殊要求,为了使通入罐内的空气与发酵液有充分的接触时间,需要有足够的高度,就希望高径比取的大一点。
发酵实验(二)实验八 3 M3机械搅拌通风发酵罐结构的认识机械搅拌通风发酵罐在制药、生物制品的生产开发中起着特别重要的作用。
在众多类型的发酵设备中,兼具通气又带机械搅拌的标准式发酵罐用途最为普遍,广泛使用于抗生素、氨基酸、有机酸、酶制剂等领域,在生物制品工厂广泛使用。
据不完全统计,占发酵罐总数的70%-80%,故又称通用式发酵罐。
一、实验目的通过实地观察,了解机械搅拌式发酵罐的内部结构组成,各装置的配备安装及功能。
二、实验原理机械搅拌式发酵罐主体包括罐身、搅拌器、轴封、消泡器、中间轴承,空气分布器、挡板、冷却装置、人孔等,配套装置:各工艺参数监测系统、空气除菌系统、蒸汽热力系统等。
发酵罐主体各装置依据设计规范达到各自设置的作用。
三、实验设备3M3机械搅拌通风发酵罐.四、实验方法与步骤1. 打开人孔及内视灯观察以下各装置。
1.1罐体的材料、高径比、封头形式。
1.2搅拌器组数、叶轮类型。
1.3挡板的组数及安装。
1.4空气分布装置的形式。
1.5轴封的类型和结构。
1.6消泡装置类型和安装。
1.7冷却装置的类型。
1.8进料、进气、排料、出料、取样装置。
1.9加热、冷却装置。
1.10压力、温度、pH、溶氧控制接口。
2. 作出3 M3机械通风搅拌式生物反应器的结构示意图3. 考察本设备配备的蒸汽系统组成。
4. 考察本设备所配备的空气除菌系统组成,并作出空气除菌流程示意图。
五、实验结果1.作出3 M3机械通风搅拌式生物反应器的结构示意图,标注以上各装置名称。
五、思考题 1.小型和大型生物反应器设计上有什么不同点?2.本设备所选用的搅拌叶轮、机械消泡装置、冷却装置分别为何种形?除此之外分别还有哪些类型?3.本设备配备的蒸汽系统蒸汽生产量多大?4.本设备所配备的空气除菌系统为几级?分别采用何种过滤器?实验九 3 M3机械搅拌通风发酵罐的操作发酵车间实地训练是培养技能型人才,增强工程意识的必要途径。
通过中试发酵设备全方位的直接操作真正提高学生的适应能力和实战技能。