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一、試例舉幾種啤酒發(fā)酵設備,并闡明其特點。
啤酒發(fā)酵設備-發(fā)酵罐介紹 發(fā)酵罐:承擔產(chǎn)物的生產(chǎn)任務。它必須能夠提供微生物生命活動和代謝所要求的條件,并便于操作和控制,保證工藝條件的實現(xiàn),從而獲得高產(chǎn)。
一個優(yōu)良的發(fā)酵罐裝置和組成
(1)應具有嚴密的結構
(2)良好的液體混合特性
(3)好的傳質(zhì)相傳熱速率
(4)具有配套而又可靠的檢測,控制儀表啤酒發(fā)酵設備-發(fā)酵罐發(fā)展歷史 第一階段:1900年以前,是現(xiàn)代發(fā)酵罐的雛形,它帶有簡單的溫度和熱交換儀器。
第二階段:1900-1940年,出現(xiàn)了200m3的鋼制發(fā)酵罐,在面包酵母發(fā)酵罐中開始使用空氣分布器,機械攪拌開始用在小型的發(fā)酵罐中。
第三階段:1940-1960年,機械攪拌,通風,無菌操作和純種培養(yǎng)等一系列技術開始完善,發(fā)酵工藝過程的參數(shù)檢測和控制方面已出現(xiàn),耐蒸汽滅菌的在線連續(xù)測定的pH電極和溶氧電極,計算機開始進行發(fā)酵過程的控制。發(fā)酵產(chǎn)品的分離和純化設備逐步實現(xiàn)商品化。
第四階段:1960-1979年,機械攪拌通風發(fā)酵罐的容積增大到80-150m3。由于大規(guī)模生產(chǎn)單細胞蛋白的需要,又出現(xiàn)了壓力循環(huán)和壓力噴射型的發(fā)酵罐,它可以克服—些氣體交換和熱交換問題。計算機開始在發(fā)酵工業(yè)上得到廣泛應用。
第五階段:1979年至今。生物工程和技術的迅猛發(fā)展,給發(fā)酵工業(yè)提出了新的課題。于是,大規(guī)模細胞培養(yǎng)發(fā)酵罐應運而生,胰島素,干擾素等基因工程的產(chǎn)品走上商品化。啤酒發(fā)酵設備-發(fā)酵罐的特點 (1)發(fā)酵罐與其他工業(yè)設備的突出差別是對純種培養(yǎng)的要求之高,幾乎達到十分苛刻的程度。因此,發(fā)酵罐的嚴密性,運行的高度可靠性是發(fā)酵工業(yè)的顯著特點。
(2)現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)為了獲取更大的經(jīng)濟利益,發(fā)酵罐更加趨向大型化和自動化發(fā)展。在發(fā)酵罐的自動化方面,作為參數(shù)檢測的眼睛如pH電極,溶解氧電極,溶解CO2電極等的在線檢測在國外巳相當成熟。發(fā)酵檢測參數(shù)還只限于溫度,壓力,空氣流量等一些最常規(guī)的參數(shù)。啤酒發(fā)酵設備-發(fā)酵罐的種類發(fā)酵工業(yè)上最常用的是通風攪拌罐。除了通風攪拌發(fā)酵罐外,其它型式的發(fā)酵罐如:氣提式發(fā)酵罐,壓力循環(huán)發(fā)酵罐,帶超濾膜的發(fā)酵罐等。
典型發(fā)酵設備:種子制備設備、主發(fā)酵設備、輔助設備(無菌空氣和培養(yǎng)基的制備)、發(fā)酵液預處理設備、粗產(chǎn)品的提取設備、產(chǎn)品精制與干燥設備、流出物回收,利用和處理設備發(fā)酵罐工藝操作條件
1。溫度:25~40℃。
2。壓力:0~1kg/cm3(表壓)。
3。滅菌條件;溫度100~140℃,壓力0~3kg/cm3(表壓)。
4。pH:2~11。
5。需氧量:0。05~0。3kmo1/m3·h。
6。通氣量:0。3~2VVM。
7。功率消耗:0。5~4kW/m3。
8。發(fā)酵熱量:5000~20000kcal/m3。h。啤酒發(fā)酵設備-發(fā)酵罐的類型 1。按微生物生長代謝需要分類
好氣:抗生素,酶制劑,酵母,氨基酸,維生素等產(chǎn)品是在好氣發(fā)酵罐中進行的;需要強烈的通風攪拌,目的是提高氧在發(fā)酵液中的傳質(zhì)系數(shù)。厭氣:丙酮丁醇,酒精,啤酒,乳酸等采用厭氣發(fā)酵罐。不需要通氣。
2。按照發(fā)酵罐設備特點分類
機械攪拌通風發(fā)酵罐:包括循環(huán)式,如伍式發(fā)酵罐,文氏管發(fā)酵罐,以及非循環(huán)式的通風式發(fā)酵罐和自吸式發(fā)酵罐等。非機械攪拌通風發(fā)酵罐:包括循環(huán)式的氣提式,液提式發(fā)酵罐,以及非循環(huán)式的排管式和噴射式發(fā)酵罐。這兩類發(fā)酵罐是采用不同的手段使發(fā)酵罐內(nèi)的氣,固,液三相充分混合,從而滿足微生物生長和產(chǎn)物形成對氧的需求。
3。按容積分類
一般認為500L以下的是實驗室發(fā)酵罐;500-5000L是中試發(fā)酵罐;5000L以上是生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)酵罐。密閉厭氧發(fā)酵罐
對這類發(fā)酵罐的要求是:能封閉;能承受一定壓力;有冷卻設備;罐內(nèi)盡量減少裝置,消滅死角,便于清洗滅菌。
酒精和啤酒都屬于嫌氣發(fā)酵產(chǎn)物,其發(fā)酵罐因不需要通入昂貴的無菌空氣,因此在設備放大,制造和操作時,都比好氣發(fā)酵設備簡單得多。
它的容積常大于50m3,H:Dt=1-2,罐的上,下部都是錐形的。
上部有物料口,冷卻水口,CO2和氣體出口,人孔和壓力表開口等。
溫度控制采用罐內(nèi)蛇管和罐外壁直接水噴淋相結合,排料管在罐的底部。
一,酒精發(fā)酵罐
酵母將糖轉化為酒精高轉化率條件
(1)滿足酵母生長和代謝的必要工藝條件
(2)一定的生化反應時間
(3)及時移走在生化反應過程中將釋放的生物熱
酒精發(fā)酵罐的結構要求:滿足工藝要求,有利于發(fā)酵熱的排出,從結構上有利于發(fā)酵液的排出,有利于設備清洗,維修以及設備制造安裝方便等問題。
啤酒發(fā)酵設備-發(fā)展趨勢 近年來,啤酒發(fā)酵設備向大型,室外,聯(lián)合的方向發(fā)展,迄今為止,使用的大型發(fā)酵罐容量已達1500噸。大型化的目的是:
(1)由于大型化,使啤酒質(zhì)量均一化;由于啤酒生產(chǎn)的罐數(shù)減少,使生產(chǎn)合理化,降低了主要設備的投資。
發(fā)酵容器材料的變化。由陶器向木材—水泥—-金屬材料演變?,F(xiàn)在的啤酒生產(chǎn),后兩種材料都在使用。我國大多數(shù)啤酒發(fā)酵容器為內(nèi)有涂料的鋼筋水泥槽,新建的大型容器一般使用不銹鋼。
(2)開放式發(fā)酵容器向密閉式轉變。
小規(guī)模生產(chǎn)時,一般用開放式,對發(fā)酵的管理,泡沫形態(tài)的觀察和醪液濃度的測定等比較方便。隨著啤酒生產(chǎn)規(guī)模的擴大,發(fā)酵容器大型化,并為密閉式。從開放式轉向密閉發(fā)酵的最大問題是發(fā)酵時被氣泡帶到表面的泡蓋的處理??捎梦》ǚ蛛x泡蓋。
(3)密閉容器的演變。
原來是在開放式長方形容器上面加弓形蓋子的密閉發(fā)酵槽;隨著技術革新過渡到用鋼板,不銹鋼或鋁制的臥式圓筒形發(fā)酵罐。后來出現(xiàn)的是立式圓筒體錐底發(fā)酵罐。目前使用的大型發(fā)酵罐主要是立式罐,如奈坦罐,聯(lián)合罐,朝日罐等。由于發(fā)酵罐容量的增大,要求清洗設備裝置也有很大的改進,大都采用CIP自動清洗系統(tǒng)。啤酒前,后發(fā)酵設備及計算。啤酒發(fā)酵設備-前后發(fā)酵設備(一)前發(fā)酵設備
傳統(tǒng)的前發(fā)酵槽均置于發(fā)酵室內(nèi),發(fā)酵槽大部分為開口式。前發(fā)酵槽可為鋼板制,常見的采用鋼筋混凝上制成,也有用磚砌,外面抹水泥的發(fā)酵槽。形式以長方形或正方形為主。前發(fā)酵槽內(nèi)要涂布一層特殊涂料作為保護層。采用不飽和聚脂樹脂,環(huán)氧樹脂或其他特殊涂料較為廣泛,但還未完全符合啤酒低溫發(fā)酵的防腐要求。
前發(fā)酵槽的底略有傾斜,利于廢水排出離槽底10-15cm處,伸出有嫩啤酒放出管為了維持發(fā)酵槽內(nèi)醪液的低溫,在槽中裝有冷卻蛇管或排管。前發(fā)酵槽的冷卻面積,根據(jù)經(jīng)驗,對下面啤酒發(fā)酵取每立方米發(fā)酵液約為0。2平方米冷卻面積,蛇管內(nèi)通入0-2度的冰水。注意CO2的排放,防止中毒。
后發(fā)酵設備
主要完成嫩啤酒的繼續(xù)發(fā)酵,并飽和二氧化碳,促進啤酒的穩(wěn)定,澄清和成熟。
根據(jù)工藝要求,貯酒室內(nèi)要維持比前發(fā)酵室更低的溫度,一般要求0-2℃,特殊產(chǎn)品要求達到-2℃左右。后發(fā)酵過程殘?zhí)禽^低,發(fā)酵溫和,故槽內(nèi)一般無須再裝置冷卻蛇管。貯酒室的建筑結構和保溫要求,均不能低于前發(fā)酵,室內(nèi)低溫的維持,是借室內(nèi)冷卻排管或通入冷風循環(huán)而得。后發(fā)酵槽是金屬的圓筒形密閉容器,有臥式和立式兩種。工廠大多數(shù)采用臥式。發(fā)酵過程中需飽和CO2,后發(fā)酵槽應制成耐壓0。1-0。2MPa表壓的容器。后發(fā)酵槽槽身裝有人孔,取樣閥,進出啤酒接管,排出二氧化碳接管,壓縮空氣接管,溫度計,壓力表和安全閥等附屬裝置。后發(fā)酵槽的材料,一般用A3鋼板制造,內(nèi)壁涂以防腐層。貯酒槽全部放置在隔熱的貯酒室內(nèi),維持一定的后酵溫度。毗鄰貯酒室外建有絕熱保暖的操作通道,在通道內(nèi)進行后發(fā)酵過程的調(diào)節(jié)和操作。貯酒室和通道相隔的墻壁上開有一定直徑和數(shù)量的玻璃窺察窗,便于觀察后發(fā)酵室內(nèi)部情況。通道內(nèi)保持常溫,開啟發(fā)酵液的管道和閥門都接通到通道里。啤酒發(fā)酵設備-新型啤酒發(fā)酵設備1。圓筒體錐底發(fā)酵耀
圓簡體錐底立式發(fā)酵罐(簡稱錐形罐),已廣泛用于上面或下面發(fā)酵啤酒生產(chǎn)。錐形罐可單獨用于前發(fā)酵或后發(fā)酵,還可以將前,后發(fā)酵合并在該罐進行(一罐法)。這種設備的優(yōu)點:在于能縮短發(fā)酵時間,而且具有生產(chǎn)上的靈活性,故能適合于生產(chǎn)各種類型啤酒的要求。
設備特點
這種設備一般置于室外。已滅菌的新鮮麥汁與酵母由底部進入罐內(nèi);發(fā)酵最旺盛時,使用全部冷卻夾套,維持適宜的發(fā)酵溫度。冷媒多采用乙二醇或酒精溶液,也可使用氨(直接蒸發(fā))作冷媒;CO2氣體由罐頂排出。罐身和罐蓋上均裝有人孔,罐頂裝有壓力表,安全閥和玻璃視鏡。在罐底裝有凈化的CO2充氣管。罐身裝有取樣管和溫度計接管。設備外部包扎良好的保溫層,以減少冷量損耗。
優(yōu)點:
(1)是能耗低,采用的管徑小,生產(chǎn)費用可以降低。
(2)最終沉積在錐底的酵母,可打開錐底閥門,把酵母排出罐外,部分酵母留作下次待用。
影響發(fā)酵設備造價的因素
發(fā)酵設備大小,形式,操作壓力及所需的冷卻工作負荷。容器的形式主要指其單位容積所需的表面積,以m2/100L表示,這是影響造價的主要因素。2.通用罐
用于多罐法及一罐法生產(chǎn)。因而它適合多方面的需要,故又稱該類型罐為通用罐。
結構:主體是一圓柱體,是由7層1。2m寬的鋼板組成??偟谋砻娣e是378m3,總體積765m3。
聯(lián)合罐是由帶人孔的薄殼垂直圓柱體,拱形頂及有足夠斜度以除去酵母的錐底所組成。錐底的形式可與浸麥槽的錐底相似。聯(lián)合罐的基礎是一鋼筋混凝土圓柱體,其外壁約3m高,20cm厚?;A圓柱體壁上部的形狀是按照罐底的斜度來確定的。有30個鐵錨均勻地分埋入圓柱體壁中,并與罐焊接。圓柱體與罐底之間填入堅固結實的水泥沙漿,在填充料與罐底之間留25。4cm厚的空心層以絕緣。
3。朝日罐
前發(fā)酵和后發(fā)酵合一的室外大型發(fā)酵罐朝日罐是用4—6mm的不繡鋼板制成的斜底圓柱型發(fā)酵罐。其高度與直徑比為1:1-2:1外部設有冷卻夾套,冷卻夾套包圍罐身與罐底。外面用泡沫塑料保溫內(nèi)部設有帶轉軸的可動排油管,用來排出酒液,并有保持酒液中CO2含量均一的作用。
朝日罐特點
朝日罐與錐形罐具有相同的功能,但生產(chǎn)工藝不同。
(1)利用離心機回收酵母
(2)利用薄板換熱器控制發(fā)酵溫度
(3)利用循環(huán)泵把發(fā)酵液抽出又送回去。
優(yōu)點:
三種設備互相組合,解決了前,后發(fā)酵溫度控制和酵母濃度的控制問題,加速了酵母的成熟。使用酵母離心機分離發(fā)酵液的酵母,可以解決酵母沉淀慢的缺點利用凝聚性弱的酵母進行發(fā)酵,增加酵母與發(fā)酵濃接觸時間,促進發(fā)酵液中乙醛和雙乙酰的還原,減少其含量。啤酒發(fā)酵設備-啤酒的連續(xù)發(fā)酵罐種類1。兩個攪拌罐和一個酵母分離罐串聯(lián)起來,加入酒花的麥芽汁流加入第一個攪拌罐,經(jīng)發(fā)酵后,成熟啤酒從分離罐中流出。這種流程已達到日產(chǎn)100m2的規(guī)模。
2。由數(shù)個高度6~9m的塔式發(fā)酵罐串聯(lián)起來,附加一些酵母分離和啤酒貯藏設備。
還有一個由主發(fā)酵塔和一個發(fā)酵塔組成,發(fā)酵周期40,50小時,連續(xù)發(fā)酵兩個月,各項經(jīng)濟指標均優(yōu)于間歇法。
丙酮—丁醇發(fā)酵罐
生產(chǎn)丙酮,丁醇的發(fā)酵罐比酒精發(fā)酵罐高,罐身需承受高壓,罐壁較厚,用鋼板制成。頂蓋和底部采用球形封頭,罐內(nèi)表面平整光滑,無內(nèi)部件,采用表面噴淋冷卻。種子罐采用夾套冷卻。一,機械攪拌發(fā)酵罐
機械攪拌發(fā)酵罐是發(fā)酵工廠常用類型之一。它是利用機械攪拌器的作用,使空氣和醪液充分混合促使氧在醪液中溶解,以保證供給微生物生長繁殖,發(fā)酵所需要的氧氣。
啤酒發(fā)酵設備-發(fā)酵罐的結構1,罐體
2,攪拌器和擋板
3,消泡器
4,聯(lián)軸器及軸承
5,變速裝置
6,空氣分布裝置
7,軸封
8,冷卻裝置
罐體
由圓柱體及橢圓形或碟形封頭焊接而成,材料為碳鋼或不銹鋼,對于大型發(fā)酵罐可用襯不銹鋼板或復合不銹鋼制成,襯里用的不銹鋼板厚為2-3毫米。為了滿足工業(yè)要求,在一定壓力下操作,空消或實消,罐為一個受壓容器,通常滅菌的壓力為2。5公斤/厘米2(絕對壓力)。
攪拌器
攪拌器有平葉式,彎葉式,箭葉式三種其作用是打碎氣泡,使氧溶解于醪液中,從攪拌程度來說,以平葉渦輪最為激烈,功率消耗也最大,彎葉次之,箭葉最小。為了拆裝方便,大型攪拌器可做成兩半型,用螺栓聯(lián)成整體。
通用發(fā)酵罐的攪拌槳類型
(1)通用發(fā)酵罐的攪拌槳最廣泛使用的是平葉渦輪攪拌槳,國內(nèi)采用的大多數(shù)是六平葉式,其各部分尺寸比例已規(guī)范化。這種攪拌槳具有很大的循環(huán)液體輸送量,功率消耗大。因此特別適用于絲狀菌發(fā)酵。
(2)船用螺旋攪拌器,它具有比渦輪槳更為強烈的軸向流動,但是氧傳遞效率低。
(3)振動混合器,盡管可以提供較高的氧傳遞效率,但剪切力較低。
(4)多棒攪拌槳,已用于粘稠的絲狀鏈霉菌發(fā)酵的發(fā)酵罐中。這種攪拌槳具有較好的剪切分散能力和較低的功率消耗,在整個發(fā)酵過程中功率變化相對渦輪槳要小的多。
(5)氣體導入式攪拌器,是由一個空心的攪拌槳組成,安裝在空心的攪拌軸上。攪拌槳上至少有一個暴露在液體中的開口。由于攪拌槳轉動,開口處的壓力隨之減少,使導入的氣體沿著攪拌軸向下流動。它適應于低粘度的發(fā)酵液。
消泡裝置
消泡方式有兩種:一是加入化學消泡劑消除泡沫,但高濃度的化學消泡劑會對發(fā)酵產(chǎn)生抑制作用,故不能添加太多;第二種方式,即機械消泡。機械消泡裝置主要有四種。
一是鋸齒式消泡槳。它安裝于罐內(nèi)頂部,高出液面的位置,固定在攪拌軸上,隨攪拌軸轉動,不斷將泡沫打破。
二是半封閉式渦輪消泡器,它是由前者發(fā)展改進而來,泡沫可直接被渦輪打碎或被渦輪拋出撞擊到罐壁而破碎。
三是離心式消泡器,它們置于發(fā)酵罐的頂部,*用*速旋轉產(chǎn)生的離心力將泡沫破碎,液體仍然返回罐內(nèi)。
第四種是刮板式消泡器,它安裝于發(fā)酵罐的排氣口處,泡沫從氣液進口進到高速旋轉的刮板中,刮板轉速為1000—1450rpm,泡沫迅速被打碎,由于離心力作用,液體披甩向殼體壁上,返回罐內(nèi),氣體則由汽孔排出。
擋板
擋板的作用是改變液流的方向,由徑向流改為軸向流,促使液體激烈翻動,增加溶解氧。通常擋板寬度取(0。1-0。12)D,裝設4-6塊即可滿足全擋板條件。所謂 全擋板條件 是指在一定轉速下再增加罐內(nèi)附件而軸功率仍保持不變。要達到全擋板條件必須滿足下式要求:
D—罐的直徑(mm)
Z—擋板數(shù)
W—擋板寬度(mm)
豎立的列管,排管,也可以起擋板作用,故一般具有冷卻列管或排管的發(fā)酵罐內(nèi)不另設擋板。(但冷卻管為盤管時,則應設擋板。)擋板的長度自液面起到罐底為止。擋板與罐壁之間的距離為(1/5~1/9)W,避免形成死角,防止物料與菌體堆積。
聯(lián)軸器及軸承
大型發(fā)酵罐攪拌軸較長,常分為二至三段,用聯(lián)軸器使上下攪拌軸成牢固的剛性聯(lián)接。常用的聯(lián)軸器有鼓形及夾殼形兩種。小型的發(fā)酵罐可采用法蘭將攪拌軸連接,軸的連接應垂直,中心線對正。為了減少震動,中型發(fā)酵罐一般在罐內(nèi)裝有底軸承,而大型發(fā)酵罐裝有中間軸承,底軸承和中間軸承的水平位置應能適當調(diào)節(jié)。罐內(nèi)軸承不能加潤滑油,應采用液體潤滑的塑料軸瓦(如石棉酚醛塑料,聚四氟乙烯等)。軸瓦與軸之間的間隙常取軸徑的0。4-0。7%,以適應溫度差的變化。罐內(nèi)軸承接觸處的軸頸極易磨損,尤其是底軸承處的磨損更為嚴重,可以在與軸承接觸處的軸上增加一個軸套,用緊固螺釘與軸固定,這樣僅磨損軸套而軸不會磨損,檢修時只要更換軸套就可以了。
變速裝置
試驗罐采用無級變速裝置,發(fā)酵罐常用的變速裝置有三角皮帶伸展動,圓柱或螺旋圓錐齒輪減速裝置,其中以三角皮帶變速傳動效率較高,但加工,安裝精度要求高。采用變極電動機作階段變速,即在需氧高峰時采用高轉速,而在不需較高溶解氧的階段適當降低轉速。這樣,發(fā)酵產(chǎn)率并不降低,而動力消耗則有所節(jié)約。自動化程度較高的發(fā)酵罐,采用可控硅變頻裝置,根據(jù)溶氧測定儀連續(xù)測定發(fā)酵液中溶解氧濃度的情況,并按照微生物生長需要的耗氧及發(fā)酵情況,隨時自動變更轉速,這種裝置進一步節(jié)約了動力消耗,并可相應提高發(fā)酵產(chǎn)率,但其裝置頗為復雜。
空氣分布裝置
空氣分布裝置的作用是吹入無菌空氣,并使空氣均勻分布。分布裝置的形式有單管及環(huán)形管等。常用的為單管式,管口對正罐底中央,裝于最低一擋攪拌器下面,管口與罐低的距離約40mm,并且空氣分散效果較好。若距離過大,空氣分散效果較差。該距離可根據(jù)溶氧情況適當調(diào)整,空氣由分布管噴出上升時,被攪拌器打碎成小氣泡,并與醪液充分混合,增加了氣液傳質(zhì)效果。通常通風管的空氣流速取20米/秒。為了防止吹管吹入的空氣直接噴擊罐底,加速罐底腐蝕,在空氣分布器下部罐底上加焊一塊不銹鋼補強??裳娱L罐底壽命。通風量在0。02~0。5ml/sec時,氣泡的直徑與空氣噴口直徑的1/3次方成正比。也就是說,噴口直徑越小,氣泡直徑也越小。因而氧的傳質(zhì)系數(shù)也越大。但是生產(chǎn)實際的通風量均超過上述范圍,因此氣泡直徑僅與通風量有關,而與噴口直徑無關。
軸封
軸封的作用:使罐頂或罐底與軸之間的縫隙加以密封,防止泄露和污染雜菌。常用的軸封有填料函軸封和端面軸封兩種。填料函軸封是由填料箱體,填料底襯套,填料壓蓋和壓緊螺栓待零件構成,使旋轉軸達到密封的效果。安裝在旋轉軸與設備之間的部件,它的作用是阻止工作介質(zhì)(液體,氣體)沿轉動軸伸出設備之處泄漏冷卻裝置
5M3以下發(fā)酵罐一般采用夾套冷卻。大型發(fā)酵罐采用列管冷卻(四至八組)。帶夾套的發(fā)酵罐罐體壁厚要按外壓計算[即3。5Kg/厘米2(絕對壓力)]夾套內(nèi)設置螺旋片導板,來增加換熱效果,同時對罐身起加強作用。冷卻列管極易腐蝕或磨損穿孔,最好用不銹鋼制造。啤酒發(fā)酵設備-標準通用式發(fā)酵罐編輯本段 通用式發(fā)酵罐是最廣泛應用的深層好氣培養(yǎng)設備。
在工業(yè)生產(chǎn)中,尤其是制藥工業(yè)中,使用得最廣泛的就是通用式發(fā)酵罐。這種發(fā)酵繞既具有機械攪拌裝置,又具有壓縮空氣分布裝置。發(fā)酵罐的攪拌軸既可置于發(fā)酵罐的頂部,也可置于其底部,其高徑比為2:1-6:19有關的重要因素是氧傳遞效率,功率輸入,混合質(zhì)量,攪拌槳形式和發(fā)酵罐的幾何比例等。
自吸式發(fā)酵罐
它與通用發(fā)酵罐的主要區(qū)別是:①有一個特殊的攪拌器,攪拌器由轉子和定子組成;②沒有通氣管。
具有轉子和定子的攪拌器的吸氣原理:浸在發(fā)酵液中的轉子迅速旋轉,液體和空氣在離心力的作用下,被甩向葉輪外緣。這時,轉子中心處形成負壓,轉子轉速愈大,所造成的負壓也愈大。由于轉子的空膛與大氣相通,發(fā)酵罐外的空氣通過過濾器不斷地被吸入,隨即甩向葉輪外緣,再通過異向葉輪使氣液均勻分布甩出。轉子的攪拌,又使氣液在葉輪周圍形成強烈的混合流,空氣泡被粉碎,氣液充分混合。
自吸式發(fā)酵罐的攪拌器
①回轉翼片式自吸攪拌器;
②噴射式自吸攪拌器;
③具有轉子和定子的自吸攪拌器。
氣泡塔式發(fā)酵罐
塔式發(fā)酵罐系一直立長圓筒,筒內(nèi)安裝孔板,有的還在罐內(nèi)安裝攪拌器,罐壁四周裝擋板。與分批的機械攪拌發(fā)酵罐類似,有的塔頂橫截面擴大,供以降低流速,截留液體夾帶的懸浮物。發(fā)酵液和空氣可以并流,也可逆流。
_罐的特點是:罐身高,高徑比為6;土霉素等生產(chǎn)用的設備,高徑比達到7。由于液位高,空氣利用率高,節(jié)省空氣約5%,節(jié)省動力約30%,但底部存在沉淀現(xiàn)象;溫度高時降溫較難。
現(xiàn)代發(fā)酵罐的大型化給STF帶來—系列難以克服的困難。要大于1000kW的機械攪拌;大量的冷卻水和排除熱量;能量的均勻分布;溶解氧,碳源和其它營養(yǎng)與pH控制等。
帶升式發(fā)酵罐
帶升式發(fā)酵罐也稱為氣流攪拌發(fā)酵罐,不用機械攪拌,借通風起到攪拌作用并供給氧氣。
特點:結構簡單,冷卻面積小,無攪拌傳動設備,料液充滿系數(shù)大,無須加消泡劑,維修,操作及清洗簡便,節(jié)省動力,減少染菌等。
工作原理:外循環(huán)氣流攪拌罐是將空氣上升管裝在罐外,下端與罐底連通,管底裝空氣噴嘴,壓縮空氣以250~300m/s高速噴出,與上升管內(nèi)醪液接觸,由于氣液混合體密度小于罐內(nèi)醪液,所以在管內(nèi)上升,管上端與罐身切線相連,液體由切線進入在罐內(nèi)回旋下降,形成激烈循環(huán)。
液提式發(fā)酵罐
液提發(fā)酵罐是液體借助于一個液體泵進行輸送,同時氣體在液體的噴嘴處被吸入發(fā)酵罐。
噴嘴是這類發(fā)酵罐的一個特殊部件,制造要求精密。
氣提式發(fā)酵罐
空氣壓縮機是氣提式發(fā)酵罐的重要組成部分,它的效率決定于它的形式。
壓縮氣體通過空氣分布器進入液體后,最初形成的氣泡是由液體劇烈翻動來分散的,所以氣泡的分散程度決定于功率消耗速率。
(一)噴嘴塔式
這是由一個兩相噴嘴和鼓泡柱組成的發(fā)醉罐,它的通氣效率比多孔管式或多孔板式好得多。
這種形式的反應器常用于廢水處理,如在一個15000m 的活性污泥池中,安裝56個噴嘴,每天可轉化30000kg的氧。
(二)噴嘴塔循環(huán)式
它以兩相噴嘴作為通氣裝置,具有高的液體循環(huán)速度。
(三)噴璃循環(huán)式
它利用噴嘴的噴射力,吸入氣體,使氣體在罐體內(nèi)部循環(huán),達到較好的傳氧效果。
的傳氧效果。
(四)噴射通道式
在這種反應器里,液體在細長形的噴嘴里被加速,使循環(huán)液體的位能更有效地轉變成動能。噴嘴最窄處液體的速度最大,而靜壓最低,空氣通過小孔或狹窄處被吸入和分散,在噴嘴處形成的氣泡被向下流動的液體帶到罐的底部。在窄管的終端,氣體向上運動并離開液體排出。
(五)滴流床式
液體在罐頂部被分散,然后向下滴流通過已被固定化的微生物細胞??諝馐窃诠薜讓氩⑴c液體逆向流動。它在好氧廢水處理中有著廣泛的應用。
(六)多級塔循環(huán)式
這種罐以多孔盤管或篩孔發(fā)作為一級分離器。液休平面由溢流管控制。(七)管道循環(huán)式
空氣以3-4m/s的速度導入液體流中,然后通過—個多孔過濾器在
旋風分離器中分離,最后排出系統(tǒng)。這種液流以單向通過泵和流量計。采用這種可以有很高的細胞濃度〔可達t659(干重細胞)/L和高的氧傳遞速率。然而功率輸入也是相當高的。(八)液體流化床式
近年來,沉化床生化反應器的研究報道很多,它主要應用在3個方面
①酶固定在固體基質(zhì)上;
②完整細胞固定在固體基質(zhì)上進行純培養(yǎng);
③生化流化床廣泛應用于廢水處理過程。
二、有機肥設備?
有機肥設備顧名思義就是把有機廢物加工生產(chǎn)成有機肥的設備。
有機肥設備往往不是一個單一設備,而是多個設備組成而成的一套生產(chǎn)線設備。組成有機肥生產(chǎn)線的設備有:有機肥翻拋機,半濕物料粉碎機,有機肥篩分機,有機肥造粒機,有機肥烘干冷卻劑,包膜機,包裝機等。具體設備及設備型號可根據(jù)用戶具體需求而定。
選購有機肥設備首先要根據(jù)產(chǎn)量而定,一般有機肥生產(chǎn)線設備的產(chǎn)量在年產(chǎn)5000噸——年產(chǎn)20萬噸之間,產(chǎn)量大小不同,設備種類和型號也不同,價格也就拉開了差距。
另外,在選購有機肥設備時盡量去有機肥設備生產(chǎn)廠家進行考察,考察廠家的綜合實力;如果有原料,可以帶原料到廠家試機,選擇更適合自身原料的設備。
三、微生物發(fā)酵需要哪些設備
工廠化生產(chǎn),取決于你需要生產(chǎn)的品種。通用的儀器一般有冰箱,滅菌鍋,試管、三角瓶和搖床,無菌操作間,離心機,壓濾機,小發(fā)酵罐(種子罐),大型發(fā)酵罐+蒸汽管道等等
四、實驗室設備 發(fā)酵罐[急!!]
德國貝朗發(fā)酵罐
德國貝朗(Biostat B)為結構緊湊、罐體可高壓滅菌、有數(shù)字檢測和控制單元的臺式發(fā)酵罐、基本設置有一般發(fā)酵過程所必需的所有探頭和附件,其罐體工作體積分別為2立升、5立升或10立升,并有2立升和5立升氣升式罐體可選擇。
適用于科研和生產(chǎn)。它的主機部分和數(shù)字控制單元集于一箱體,以縮小占用的試驗臺操作面。標準化數(shù)字控制單元的控制參數(shù)包括溫度、攪拌轉速、PH、溶氧、泡沫和液面水平。
Biostat B還內(nèi)設可編程序蠕動泵四臺、圖線記錄儀六通道)聯(lián)接系統(tǒng)、串行(RS232)打印端面和串行主計算機聯(lián)接系統(tǒng)。若用于細胞培養(yǎng),Biostat B可提供低剪切槳式攪拌器,旋轉濾器(Spinfiler)和無氣泡通氣系統(tǒng),以及中空纖維培養(yǎng)系統(tǒng)(強化元件)。
Biostat B隨時可聯(lián)接上可供選擇的各種氣體混和系統(tǒng)。體積尺寸(長×高×寬mm):主機箱365×536×450,攪拌驅動裝置(含支架)和罐體B2305×580×270/B5355×685×330/B10425×930×390。
美國NBS發(fā)酵罐
作為國際上著名的生物反應器生產(chǎn)廠家,NEW BRUNSWICK SCIENTIFIC CO., INC.是唯一能夠向客戶提供全面的微生物培養(yǎng)、植物細胞培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)技術支持的公司,可向廣大用戶提供從實驗室到中試和生產(chǎn)用的微生物、動物細胞、植物細胞培養(yǎng)的個系列發(fā)酵罐系統(tǒng)。公司本部擁有自己獨立的細胞培養(yǎng)實驗室和微生物發(fā)酵實驗室,同時可向客戶提供設備使用技術和培養(yǎng)技術的服務。
BioFlo 110型: 是一種模塊化的、組合式的高效微生物/細胞反應器,一臺主控制器可以控制最多4套反應罐體同時工作,并可按實際需要提供微生物、動物細胞、植物細胞培養(yǎng)。罐體總體積范圍:1.3L、3L、7.5L、14L、
BioFlo 310型: 配置完善的標準型微生物/細胞反應器,可配備微生物反應罐體或細胞反應罐體,其控制系統(tǒng)相應的內(nèi)置微生物培養(yǎng)和細胞培養(yǎng)二套不同的控制軟件,合理的攪拌槳和罐體形狀設計使得系統(tǒng)的傳氧速率在350mMO2/L/Hr以上。對植物細胞培養(yǎng),可配備相應的光照系統(tǒng)。罐體總體積范圍:2.2L、5L、7.5L、14L
BioFlo 410型: 可在位滅菌微生物/細胞反應器,自帶蒸汽發(fā)生裝置,磁力驅動攪拌,不易染菌,升溫/降溫快速,適用于溫度誘導型培養(yǎng),大型彩色觸摸控制屏,可顯示各數(shù)據(jù)、及時值及趨勢,并能模擬放大結果。罐體總體積范圍:7L、14L、19.5L
BioFlo 5000型: 移動式中試微生物/細胞反應器,采用開放式框架結構,管道布局合理,維修簡便,設計符合GMP標準。罐體總體積范圍:40L、80L、120L
BioFlo Pro型: 工業(yè)用微生物/細胞反應器,是為滿足工業(yè)生產(chǎn)要求而設計,符合GMP標準,結構簡單合理,控制穩(wěn)定可靠,數(shù)據(jù)采集方便,PLC控制方式,擴展性強,其所有控制元件均采用工業(yè)通用配件,采購容易,更換維修方便,并可按照用戶的使用要求定制。罐體總體積范圍: 75L、150L、300L、500L、1000L、1500L
瑞士比歐發(fā)酵罐
在現(xiàn)代發(fā)酵系統(tǒng)和細胞培養(yǎng)系統(tǒng)的設計和制造方面: 在現(xiàn)代生物反應器領域歐洲最老,世界著名的一家專業(yè)公司 提供實驗室/中試一直到大規(guī)模生產(chǎn)系統(tǒng) 具有豐富經(jīng)驗的一家公司,掌握著全面技術的一家公司,工程背景強厚的一家公司,提供供成范圍包括從原料的投放一直到產(chǎn)品的收集,包括CIP/SIP功能,老企業(yè)的改造或者新企業(yè)的建造!根據(jù)CGMP規(guī)范設計制造安裝調(diào)試,能提供GMP/FDA驗證所需全套文件 微生物發(fā)酵系統(tǒng)最小2升到最大300立方的設計和制造能力。 動物細胞培養(yǎng)同樣提供了15000升的大規(guī)模系統(tǒng) 設計和制造生物反應器種類最多的一家公司 通用攪拌式-氣升式-博膜透明-流化床-博膜循環(huán)-酶膜-核磁共振-高溫高壓培養(yǎng)等類生物反應器。 瑞士比歐的用戶遍布全球,著名大學院校,研究機構和生物制藥企業(yè)在使用。 瑞士比歐的系統(tǒng)。其中包括當今生物技術領域非常領先的企業(yè)。
杭州科豪全自動磁力攪拌發(fā)酵罐
用途:
該系列產(chǎn)品適用于科研院所以及企業(yè)的微生物實驗室及生產(chǎn),是精密發(fā)酵試驗及生產(chǎn)的理想設備,也適用于微生物發(fā)酵培養(yǎng)基配方的篩選和發(fā)酵長周期的微生物發(fā)酵。
特點:
本列產(chǎn)品的機械攪拌系統(tǒng)采用磁力偶合傳動系統(tǒng),電機輸出軸與機械攪拌軸之間無聯(lián)軸節(jié)和機械密封件,發(fā)酵液不會泄漏,避免雜菌污染的可能性。攪拌器轉速無級可調(diào)、發(fā)酵溫度、PH、溶解等參數(shù)自動控制、自動記錄、打印。適用于發(fā)酵產(chǎn)品的小試、中試及生產(chǎn)。
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