文档介绍：第七章发酵设备
主讲人:刘萍
第一节发酵设备概述
发酵主要设备为发酵罐和种子罐,它们各自都附有原料(培养基)调制、蒸煮、灭菌和冷却设备,通气调节和除菌设备,以及搅拌器等。
种子罐:以确保发酵罐培养所必需的菌体量为目的。
发酵罐:承担产物的生产任务。
它必须能够提供微生物生命活动和代谢所要求的条件,并便于操作和控制,保证工艺条件的实现,从而获得高产。
一、发酵罐
发酵罐的定义:是为一个特定生物化学过程的操作提供良好而满意的环境的容器。对于某些工艺来说,发酵罐是个密闭容器,同时附带精密控制系统;而对于另一些简单的工艺来说,发酵罐只是个开口容器,有时甚至简单到只要有一个开口的坑。
发酵罐系统
一个优良的发酵罐装置和组成
(1)应具有严密的结构
(2)良好的液体混合特性
(3)好的传质相传热速率
(4)具有配套而又可靠的检测、控制仪表
发酵罐发展历史
第一阶段:1900年以前,是现代发酵罐的雏形,它带有简单的温度和热交换仪器。
第二阶段:1900-1940年,出现了200m3的钢制发酵罐,在面包酵母发酵罐中开始使用空气分布器,机械搅拌开始用在小型的发酵罐中。
第三阶段:1940-1960年,机械搅拌、通风,无菌操作和纯种培养等一系列技术开始完善,发酵工艺过程的参数检测和控制方面已出现,耐蒸汽灭菌的在线连续测定的pH电极和溶氧电极,计算机开始进行发酵过程的控制。发酵产品的分离和纯化设备逐步实现商品化。
第四阶段:1960-1979年,机械搅拌通风发酵罐的容积增大到80-150m3。由于大规模生产单细胞蛋白的需要,又出现了压力循环和压力喷射型的发酵罐,它可以克服—些气体交换和热交换问题。计算机开始在发酵工业上得到广泛应用。
第五阶段:1979年至今。生物工程和技术的迅猛发展,给发酵工业提出了新的课题。于是,大规模细胞培养发酵罐应运而生,胰岛素,干扰素等基因工程的产品走上商品化。
发酵罐的特点
(1)发酵罐与其他工业设备的突出差别是对纯种培养的要求之高,几乎达到十分苛刻的程度。因此,发酵罐的严密性,运行的高度可靠性是发酵工业的显著特点。
(2)现代发酵工业为了获取更大的经济利益,发酵罐更加趋向大型化和自动化发展。
在发酵罐的自动化方面,作为参数检测的眼睛如pH电极、溶解氧电极、溶解二氧化碳电极等的在线检测在国外巳相当成熟。国内目前尚处于起步阶段,发酵检测参数还只限于温度、压力、空气流量等一些最常规的参数。
发酵罐的种类
发酵工业上最常用的是通风搅拌罐。除了通风搅拌发酵罐外,其它型式的发酵罐如:气提式发酵罐、压力循环发酵罐、带超滤膜的发酵罐等。
典型发酵设备
种子制备设备、主发酵设备、辅助设备(无菌空气和培养基的制备),发酵液预处理设备,粗产品的提取设备、产品精制与干燥设备、流出物回收、利用和处理设备等。
发酵罐工艺操作条件
:25~40℃。
:0~1 kg/cm3(表压)。
;温度100~140℃,压力0~3 kg/cm3 (表压).
:2~11。
:~ kmo1/m3·h。
:~2 VVM。
:~4kW/m3。
8. 发酵热量:5 000~20 000 kcal/。