发酵罐-计算..-58页PPT资料

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无菌意识
由于微生物个体小、分布广泛等特性，发酵染菌 的途径有很多，而且如果染菌的话，我们无法及时 做出判断，必须培养一段时间才能看出来，发现以 后的结果只能是倒罐，造成不小的损失，所以操作 之前必须具备无菌意识，每一步操作都按照操作规 程进行，抓住每一个细节，才能确保不会染菌。
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安全意识
① 空气压力能达到0.25~0.3MPa； ② 蒸汽压力能达到0.25MPa，温度能达到139℃； ③ 设备用电； ④ 机械搅拌； ⑤ 酸碱腐蚀。
溶氧电极
• 利用饱和NaSO3溶液进行电极零点标定，电 压值在1300左右；
• 百分百标定。
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电极标定操作流程：
• 用去离子水冲洗电极头和接地电极 清洗 • 用吸水纸吸干水以后放到对应的标准液中
• 将测量切换成标定，自动补偿切换成手动补偿 标定 • 点击相应的标定项目开始标定
• 电压值稳定以后结束标定项目，清洗电极头 数据保存 • 将自动切换成手动，标定切换成测量，点击保存
溶料 • 原料全部溶解，无杂质，无硬块
• 确保电极已经插上，出料一阀已经关闭
投料 • 考虑增容和种子液量，定容到发酵所需体积
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第五步：实消 发酵罐实消是对发酵培养基进行彻底的灭菌处
理, 利用高温过饱和蒸汽的强穿透能力使各种细菌、 真菌蛋白质凝固而死亡。实消结束以后罐内是无菌 的环境，需通入无菌空气进行保压直到培养结束。
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第二步：空消 空消主要目的是在进罐生产前对设备清洁和杀
灭其他微生物，防止因设备清洁不彻底或设备停用 时间过久，微生物滋生，从而对生产造成影响。
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• 空消操作流程
• 从空气路、取样路和出料路进蒸汽
升温 • 排净罐内的冷空气后关小排气阀，节省蒸汽

通用式（机械搅拌）、伍式、自吸式发酵罐 2）外部液体搅拌发酵罐 3） 空气喷射提升式发酵罐
高位塔式发酵罐
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3、 按容积分类
❖ 500L以下的是实验室发酵罐 ❖ 500-50000L是中试发酵罐 ❖ 50000L以上是生产规模的发酵罐
4、 按操作方式
❖ 分批发酵和连续发酵
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四、 机械搅拌发酵罐
（一）、 基本要求： 1）适宜的径高比，罐身较长，氧利用率较高 2）能耐受一定的压力 3）搅拌通风装置 4）足够的冷却面积 5）罐内要减少死角 6）搅拌器的轴封要严密，以减少泄露
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标准发酵罐的几何尺寸 H/D=1.7-4 d/D=1/2-1/3 W/D=1/8-1/12 B/D=0.8-1.0 (s/d)2=1.5-2.5 (s/d)3=1-2
高氧的传质效率 ❖ 使发酵液充分混合，液体中的固形物质保持悬浮
状态 ❖ 使液体产生轴向流动和径向流动，对于发酵而言，
希望以径向液流为主 ❖ 在搅拌轴上配置多个搅拌器
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轴向式 搅拌器
径向式 搅拌器
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4) 档板
❖ ※克服搅拌器运转时液体产生的涡流，增加溶氧速
率 ❖ 从液面至罐底 ❖ 与罐壁之间的距离为1/5-1/8W，避免形成死角，防
第七章 发酵罐的比 拟放大
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发酵设备
❖ 什么是发酵设备？包括那些设备？ ❖ 种子制备设备 ❖ 主发酵设备 ❖ 辅助设备（无菌空气和培养基制备） ❖ 发酵液预处理设备 ❖ 产品提取与精致设备 ❖ 废物回收处理设备 请问核心部分是什么？
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❖ 主发酵设备或称为发酵罐 ❖ 是发酵工程中最重要的设备之一
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5）1979-今，大规模细胞培养发酵罐，胰岛素、干扰素等

切向流（无挡板的容器内，流体绕轴作旋转运动，流 速高时液体表面会形成旋涡，此时流体从浆叶周围周 向卷吸至桨叶区的流量很小，混合效果很差。）
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径向式搅拌器

涡轮式搅拌器分为：平叶式、弯叶式、箭叶式三种

涡轮搅拌器要安一个圆盘

为了避免气泡在阻力较小的搅拌器中心部分沿轴上升
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相同半径、转速时，功率消耗：
5吨以下罐，用夹套加热和冷却 5吨以上罐，用罐内的蛇管加热和冷却
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发酵罐：是 薄壁压力容器
操作不当，会造成失稳，原因较多， 下面举例说明
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内筒不锈钢，外夹套普通碳素钢
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一

某厂曾因蒸汽实罐灭菌后，罐体长时间处于密 封状态, 蒸汽冷凝后罐内成真空, 最后导致罐体 成外压失稳。
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二
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机械轴封的密封原理：见flash mechanical_seal.swf
依靠三个密封点达到完全 密封： 1 动环与静环： 在相对运动的动环和静环 之间的的接触面 （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 密封作用

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机械轴封的密封原理
2 静环与压盖之间的密封：

第二节 其它类型的通风发酵罐 第三节 厌氧发酵设备

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发酵罐的 大小的大致概念

室验室用发酵罐
1 L--50L

中试用发酵罐
50L--5000L
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生产用发酵罐的大小

抗生素发酵罐的容积以80～200 米3 为主

氨基酸、柠檬酸的发酵罐较普遍使用150～300 米3

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• 外循环式的循环管设计在罐体外部， 内循环管是两根，设计罐体内部。
• 在气升式发酵罐中，循环管的高度一 般不高于罐内液面。
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气升式发酵罐的结构 分为内循环和外循环两种。
主要结构包括： • 罐体 • 上升管 • 空气喷嘴
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改良通风式发酵罐
• (1)瓦尔德夫发酵罐，有独特的消泡装置。 • (2)一种带有上下两个分离搅拌器的发酵罐。上搅
拌采用螺旋桨，用以加强轴向流动；下搅拌采用 涡轮桨分散气体，可以提高氧传递效率。这种设 计方法充分发挥了这两种搅拌桨的各自特长。
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• (3)完全填充反应器是一种比通气搅拌罐能更有效 地提高氧传递效率的发酵罐。混合时间短，即使 对十分黏稠的液体也有同样效果，消除了罐顶的 空间，空气在罐内的滞留时间比通气搅拌罐长。 改良型通风式发酵虽然有一些改进，但是它 的实际应用却远没有通风发酵广泛。
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• 3.按容积分类 一般认为，500L以下的实验室发酵罐， 500～5000L是中试发酵罐，5000L以 上是生产规模的发酵罐。
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4.按微生物生长环境分类
• 发酵罐内存在两种系统，即悬浮生长系统 和支持生长系统。一般说来，大多数发酵 罐都有这两种系统。悬浮生长系统中的微 生物细胞是浸泡在培养液中且伴随着培养 液一起流动；
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自吸式发酵罐的结构 • 罐体 • 自吸搅拌器及导轮 • 轴封 • 换热装置 • 消泡器
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