1、第四章第四章 生物反应器（发酵设备）生物反应器（发酵设备）第一节第一节 发酵罐简介发酵罐简介第二节第二节 发酵罐的分类介绍发酵罐的分类介绍生物反应器是发酵工程中最重要的设备之一生物反应器是发酵工程中最重要的设备之一第一节第一节 发酵罐简介发酵罐简介 1、基本概念、基本概念 发酵设备中最重要、应用最广的设备，是发发酵设备中最重要、应用最广的设备，是发酵工业的心脏酵工业的心脏 广义的发酵罐是指为一个特定生物化学过程广义的发酵罐是指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。工业发酵的操作提供良好而满意的环境的容器。工业发酵中一般指进行微生物深层培养的设备中一般指进行微生物深层培养的设备
2、 在有些情况下，密闭容器，简单容器在有些情况下，密闭容器，简单容器2 2、发展过程、发展过程u19001900年以前，木制容器造酒年以前，木制容器造酒u1900-19401900-1940，钢制发酵罐，开始使用空气分布，钢制发酵罐，开始使用空气分布 器，机械搅拌开始应用器，机械搅拌开始应用u1940-19601940-1960，青霉素，通风，无菌操作，纯培养，青霉素，通风，无菌操作，纯培养 等一系列技术开始应用，计算机用于发酵控等一系列技术开始应用，计算机用于发酵控 制，产物分离纯化商业化制，产物分离纯化商业化u1960-19791960-1979，机械搅拌通风发酵罐的容积增大，机械搅拌通风发
3、酵罐的容积增大 到到80-150m380-150m3，出现压力循环和压力喷射型发酵，出现压力循环和压力喷射型发酵 罐，克服一些气体交换和热交换问题，计算机罐，克服一些气体交换和热交换问题，计算机 广泛应用广泛应用u1979-1979-今，大规模细胞培养发酵罐，胰岛素、今，大规模细胞培养发酵罐，胰岛素、 干扰素等基因工程产品商业化发酵罐更加趋向干扰素等基因工程产品商业化发酵罐更加趋向 大型化和自动化发展大型化和自动化发展l 严密的结构严密的结构l 良好的液体混合性能良好的液体混合性能l 高的传质和传热速率高的传质和传热速率l 灵敏的检测和控制仪表灵敏的检测和控制仪表3、一个优良的培养装置应具有：
4、、一个优良的培养装置应具有：发酵罐的基本条件：发酵罐的基本条件： 发酵罐应具有适宜的高径比（一般高度与直径发酵罐应具有适宜的高径比（一般高度与直径 之比为之比为1.71.74 4倍）倍） 发酵罐能承受一定的压力：发酵罐能承受一定的压力： 发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合，保发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合，保 证发酵液必须的溶解氧。证发酵液必须的溶解氧。 发酵罐应具有足够的冷却面积。这是因为微生发酵罐应具有足够的冷却面积。这是因为微生 物生长代谢过程放出大量的热量必须通过冷却物生长代谢过程放出大量的热量必须通过冷却 来调节不同发酵阶段所需的温度。来调节不同发酵阶段所需的温度。 发酵罐应
5、尽量减少死角，避免藏垢积污，灭菌发酵罐应尽量减少死角，避免藏垢积污，灭菌 能彻底。能彻底。 搅拌器轴封应严密，尽量减少泄漏。搅拌器轴封应严密，尽量减少泄漏。根据反应是否需要氧气为基准，微生物反应器根据反应是否需要氧气为基准，微生物反应器可分为可分为: l需氧微生物反应器（通气发酵罐）需氧微生物反应器（通气发酵罐）l厌氧微生物反应器（嫌气发酵罐）厌氧微生物反应器（嫌气发酵罐）第二节第二节 发酵罐的分类介绍发酵罐的分类介绍一、厌氧微生物反应器一、厌氧微生物反应器酵母将糖转化为酒精高转化率条件酵母将糖转化为酒精高转化率条件(1)(1)满足酵母生长和代谢的必要工艺条件满足酵母生长和代谢的必要工艺条件(
6、2)(2)一定的生化反应时间一定的生化反应时间(3)(3)及时移走在生化反应过程中将释放的生物热及时移走在生化反应过程中将释放的生物热l 满足工艺要求，有利于发酵的排出满足工艺要求，有利于发酵的排出l 从结构上有利于发酵液的排出从结构上有利于发酵液的排出l 有利于设备清洗、维修以及设备制造安装方便有利于设备清洗、维修以及设备制造安装方便等问题。等问题。 l 为圆柱形，底盖和顶盖均为碟形或锥形。为圆柱形，底盖和顶盖均为碟形或锥形。l 在酒精发酸过程中，为了回收二氧化碳气体及在酒精发酸过程中，为了回收二氧化碳气体及其所带出的部分酒精，发酵罐宜采用密闭式。其所带出的部分酒精，发酵罐宜采用密闭式。l
7、罐顶装有人孔、视镜及二氧化碳回收管、进料罐顶装有人孔、视镜及二氧化碳回收管、进料管、接种管、压力表和测量仪表接口管等。管、接种管、压力表和测量仪表接口管等。l 罐底装有排料口和排污口；罐底装有排料口和排污口；l 罐身上下部装有取样口和温度计接口，对于大罐身上下部装有取样口和温度计接口，对于大型发酵耀，为了便于维修和清洗，往往在近罐型发酵耀，为了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有人孔。底也装有人孔。 l 对于中小型发酵罐，多采用罐顶喷水淋于罐外对于中小型发酵罐，多采用罐顶喷水淋于罐外壁表面进行膜状冷却；壁表面进行膜状冷却；l 对于大型发酵罐，罐内装有冷却蛇管或罐内蛇对于大型发酵罐，罐内装有冷却蛇
8、管或罐内蛇管和罐外壁喷洒联合冷却装置。管和罐外壁喷洒联合冷却装置。l 为避免发酵车间的潮湿和积水，要求在罐体底为避免发酵车间的潮湿和积水，要求在罐体底部沿罐体四周装有集水槽。部沿罐体四周装有集水槽。l 采用罐外列管式喷淋冷却的方法，具有冷却发采用罐外列管式喷淋冷却的方法，具有冷却发酵液均匀，冷却效率高等优点。酵液均匀，冷却效率高等优点。 过去均由人工操作，不仅劳动强度大，而过去均由人工操作，不仅劳动强度大，而且且CO2气体一旦末彻底排除，工人入罐清洗会气体一旦末彻底排除，工人入罐清洗会发生中毒事故。发生中毒事故。 近年来，酒精发酵罐巳逐步采用水力喷近年来，酒精发酵罐巳逐步采用水力喷射洗涤装置，
9、从而改善了工人的劳动强度和提射洗涤装置，从而改善了工人的劳动强度和提高了操作效率。大型发酵罐采用这种水力洗涤高了操作效率。大型发酵罐采用这种水力洗涤装置尤为重要。装置尤为重要。 所谓所谓CIP系统，是系统，是clean in place的简称，的简称，意即内部清洗系统。意即内部清洗系统。 l 由一根两头装有喷嘴的洒水管组成由一根两头装有喷嘴的洒水管组成l 两头喷水管弯有一定的弧度两头喷水管弯有一定的弧度l 喷水管上均匀地钻有一定数量的小孔喷水管上均匀地钻有一定数量的小孔l 喷水管安装时呈水平喷水管安装时呈水平l 喷水管借活接头和固定供水管相连接喷水管借活接头和固定供水管相连接l 它是借喷水管两
10、头喷嘴以一定喷出速它是借喷水管两头喷嘴以一定喷出速度而形成的反作用力，使喷水管自动度而形成的反作用力，使喷水管自动旋转。旋转。l 对 于对 于 1 2 0 m1 2 0 m3 3的 酒 精 发 酵 耀 ， 采 用的 酒 精 发 酵 耀 ， 采 用36363mm3mm的喷水管，管上开有的喷水管，管上开有44443030个小孔，两头喷嘴口径为个小孔，两头喷嘴口径为9mm9mm。 l 它是一根直立的喷水管，沿轴向安装于罐的中它是一根直立的喷水管，沿轴向安装于罐的中央，在垂直喷水管上按一定的间距均匀地钻有央，在垂直喷水管上按一定的间距均匀地钻有4-6mm4-6mm的小孔，孔与水平呈的小孔，孔与水平呈2
11、020度角，水平喷水度角，水平喷水管借活接头，上端和供水总管，下端相垂直分管借活接头，上端和供水总管，下端相垂直分配管相连接，洗涤水压为配管相连接，洗涤水压为0.6-0.8MPa0.6-0.8MPa。l 水流在较高压力下，由水平喷水管出口处喷出，水流在较高压力下，由水平喷水管出口处喷出，使其以每分钟使其以每分钟48485656转自动旋转，并以极大的转自动旋转，并以极大的速度喷射到罐壁各处，而垂直的喷水管也以同速度喷射到罐壁各处，而垂直的喷水管也以同样的水流速度喷射到罐体四壁和罐底。样的水流速度喷射到罐体四壁和罐底。l 约约5min5min时间即可完成洗涤作业。洗涤水若用废时间即可完成洗涤作业。
12、洗涤水若用废热水，还可提高洗涤效果。热水，还可提高洗涤效果。 二、通气搅拌发酵罐二、通气搅拌发酵罐通气搅拌罐有下列优点：通气搅拌罐有下列优点：lpHpH和温度容易控制和温度容易控制 l尺寸放大的方法大致已确定尺寸放大的方法大致已确定l适用于连续搅拌反应罐（适用于连续搅拌反应罐（CSTRCSTR）等。）等。l 搅拌功率消耗大搅拌功率消耗大 l 因罐内结构复杂，不易清洗干净，易被杂菌因罐内结构复杂，不易清洗干净，易被杂菌污污 染。此外，虽装有无菌密封装置，但在轴承处染。此外，虽装有无菌密封装置，但在轴承处 还会发生杂菌污染。还会发生杂菌污染。l 培养丝状菌时，常用搅拌桨叶的剪切力致使培养丝状菌时，
13、常用搅拌桨叶的剪切力致使菌菌 丝易被切断，细胞易受损伤。丝易被切断，细胞易受损伤。通气搅拌罐的缺点：通气搅拌罐的缺点：pHpH检测及检测及控制设备控制设备小型通用式小型通用式发酵罐结构发酵罐结构小型通用式发酵罐顶视图小型通用式发酵罐顶视图大中型通用式大中型通用式发酵罐结构发酵罐结构大中型通用式发酵罐顶视图大中型通用式发酵罐顶视图 标准发酵罐的几何尺寸标准发酵罐的几何尺寸 H/D=1.74 d/D=1/21/3 W/D=1/81/12 B/D=0.81.0 (s/d)2=1.52.5 (s/d)3=12发酵罐的部分部件发酵罐的部分部件 搅拌器和挡板搅拌器和挡板搅拌器分平叶式、弯叶式、箭叶式三种，
14、国外搅拌器分平叶式、弯叶式、箭叶式三种，国外多用平叶，我国多用弯叶。多用平叶，我国多用弯叶。 前者搅拌程度最前者搅拌程度最激烈，后者次之。激烈，后者次之。 l 液体通风后进入的气泡在搅拌中随着液体旋转液体通风后进入的气泡在搅拌中随着液体旋转 使之所走路程延长，使发酵液中保持的空气数使之所走路程延长，使发酵液中保持的空气数 量增加，实际上是增加了传质量。量增加，实际上是增加了传质量。l 通过搅拌，大气泡被搅拌器打碎，增加比表面通过搅拌，大气泡被搅拌器打碎，增加比表面 积。积。l 搅拌速度越快，搅拌雷诺准数增加，增加了传搅拌速度越快，搅拌雷诺准数增加，增加了传 氧速率。氧速率。搅拌的作用：搅拌的作
15、用：挡板的作用：挡板的作用：达到全挡板条件的要求，须满足：达到全挡板条件的要求，须满足： 改变液流的方向，由径向流改为轴向流，改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体激烈翻动，增加溶解氧。促使液体激烈翻动，增加溶解氧。 全挡板条件是指在一定转数下再增加罐内全挡板条件是指在一定转数下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。附件而轴功率仍保持不变。 ）挡板宽度（挡板宽度（挡板数挡板数）罐直径（罐直径（mmWzmmD5 . 0zDD2 . 01 . 0zDW 机械消泡装置主要有四种。机械消泡装置主要有四种。1）锯齿式消泡桨）锯齿式消泡桨 它安装于罐内顶部、高出液面的位置，固定它安装于罐内顶部、高出液面
16、的位置，固定在搅拌轴上，随搅拌轴转动，不断将泡沫打破。在搅拌轴上，随搅拌轴转动，不断将泡沫打破。2)半封闭式涡轮消泡器半封闭式涡轮消泡器 它是由前者发展改进而来，泡沫可直接被涡它是由前者发展改进而来，泡沫可直接被涡轮打碎或被涡轮抛出撞击到罐壁而破碎。轮打碎或被涡轮抛出撞击到罐壁而破碎。 消泡器消泡器3)3)离心式消泡器离心式消泡器 它们置于发酵罐的顶部，利用高速旋转产它们置于发酵罐的顶部，利用高速旋转产生的离心力将泡沫破碎，液体仍然返回罐内。生的离心力将泡沫破碎，液体仍然返回罐内。4)4)刮板式消泡器刮板式消泡器 它安装于发酵罐的排气口处，泡沫从气液它安装于发酵罐的排气口处，泡沫从气液进口进到
17、高速旋转的刮板中，刮板转速为进口进到高速旋转的刮板中，刮板转速为100010001450 rpm1450 rpm，泡沫迅速被打碎，由于离心，泡沫迅速被打碎，由于离心力作用，液体披甩向壳体壁上，返回罐内，气力作用，液体披甩向壳体壁上，返回罐内，气体则由汽孔排出。体则由汽孔排出。单管式分布装置：单管式分布装置： 管口正对罐底中央，与罐底的距离约管口正对罐底中央，与罐底的距离约40mm40mm，这，这样的空气分散效果较好。样的空气分散效果较好。环形管的分布装置：环形管的分布装置： 以环径为搅拌器直径的以环径为搅拌器直径的0.80.8倍较有效，喷孔直径倍较有效，喷孔直径为为558mm8mm，喷孔向下，
18、喷孔的总截面积约等于通，喷孔向下，喷孔的总截面积约等于通风管的截面积。空气流速取：风管的截面积。空气流速取：20m/sec20m/sec 空气分布装置空气分布装置 轴封轴封 填料函式轴封的优点是结构简单。填料函式轴封的优点是结构简单。主要缺点是：主要缺点是：l死角多，很难彻底灭菌，易渗漏和灭菌死角多，很难彻底灭菌，易渗漏和灭菌l轴的磨损较严重轴的磨损较严重l填料压紧后摩擦功率消耗大填料压紧后摩擦功率消耗大l寿命短寿命短端面式轴封又叫机械轴封。端面式轴封又叫机械轴封。优点：优点：l 清洁清洁l 密封可靠，在较长地使用期中，不会泄漏或很少密封可靠，在较长地使用期中，不会泄漏或很少 泄漏泄漏l 无死
19、角，可以防止杂菌污染无死角，可以防止杂菌污染 l 使用寿命长，质量好的可用使用寿命长，质量好的可用2 25 5年不需维修。年不需维修。l 摩擦功率耗损小，一般为填料函式的摩擦功率耗损小，一般为填料函式的10105050。l 轴或轴套不受磨损轴或轴套不受磨损l 它对轴的精度和光洁度没有填料函那么要求严格，它对轴的精度和光洁度没有填料函那么要求严格， 对轴的震动敏感性小。对轴的震动敏感性小。见兼气发酵罐部分见兼气发酵罐部分 发酵辅助设备主要包括：无菌空气系统，发酵辅助设备主要包括：无菌空气系统，培养基配制和灭菌系统、发酵车间的管培养基配制和灭菌系统、发酵车间的管道及阀门等。道及阀门等。 空气预过滤
20、 空气压缩机 冷却器 析水器 加热器 空气贮罐 空气过滤器 发酵罐。 1 1、空气压缩机：、空气压缩机： 工业发酵用的压缩空气是工业发酵用的压缩空气是2 23kg3kgcm2cm2的低压的低压空气。目前常用的是往复式空压机，最好选用水冷空气。目前常用的是往复式空压机，最好选用水冷式和无油润滑的。涡轮空压机能提供大量式和无油润滑的。涡轮空压机能提供大量2 23kg3kgcm2cm2的压缩空气，耗电省，是最理想的设备。的压缩空气，耗电省，是最理想的设备。 空气压缩机原理图空气压缩机原理图2 2、过滤器：、过滤器： 空气过滤器的类型很多，有棉花活性炭过空气过滤器的类型很多，有棉花活性炭过滤器、管式过
21、滤器和接送式过滤器等。滤器、管式过滤器和接送式过滤器等。3 3、过滤介质：、过滤介质： 空气除菌用的过滤介质有：棉花、活性炭空气除菌用的过滤介质有：棉花、活性炭玻璃纤维，超细玻璃纤维纸，石棉滤板、烧结玻璃纤维，超细玻璃纤维纸，石棉滤板、烧结材料、聚乙烯醇材料、聚乙烯醇(PVA)(PVA)等多孔合成树脂、素烧陶等多孔合成树脂、素烧陶瓷筒和聚碳酸酯等。瓷筒和聚碳酸酯等。连消塔连消塔喷淋冷却连续灭菌流程喷淋冷却连续灭菌流程 1 1、配料罐、配料罐2 2、加热设备：、加热设备： 在配料罐里培养基被加热到在配料罐里培养基被加热到7070，然后，用，然后，用泵送到加热设备，在泵送到加热设备，在2020秒的
22、时间内继续加热到秒的时间内继续加热到130130140140。常用的加热设备有塔式和喷射式两。常用的加热设备有塔式和喷射式两种。种。 塔式加热设备又称连消塔，塔的有效高度塔式加热设备又称连消塔，塔的有效高度2 23m3m，料液在塔中的流速是，料液在塔中的流速是0.1m0.1ms s，因此料液，因此料液在塔内的滞留时间为在塔内的滞留时间为2 230s30s。它是有。它是有多孔导入多孔导入管和一外套管组成，多孔管的孔径是管和一外套管组成，多孔管的孔径是5 58mm8mm。 喷射式加热器有一喷嘴，蒸汽由喷嘴喷出，喷射式加热器有一喷嘴，蒸汽由喷嘴喷出，料液从侧面进入加热器而被蒸汽加热。料液从侧面进入加
23、热器而被蒸汽加热。3 3、维持设备、维持设备 维持设备使加热后的培养基保温维持设备使加热后的培养基保温定的时定的时间，从而达到灭菌的目的。间，从而达到灭菌的目的。 维持设备有两种：罐式和管式。罐式的是维持设备有两种：罐式和管式。罐式的是一个带有上下开口用于进出料的立式密封容器；一个带有上下开口用于进出料的立式密封容器；管式的是用无缝钢管焊成，管内流速可取管式的是用无缝钢管焊成，管内流速可取0.30.30.6m0.6ms s。4 4、培养基冷却设备、培养基冷却设备 喷淋冷却器喷淋冷却器 套管冷却器套管冷却器 板式换热器板式换热器 螺旋板换热器螺旋板换热器1 1、管道、管道 与发酵罐连接的管道有水
24、管、料管、空与发酵罐连接的管道有水管、料管、空气管和蒸汽管气管和蒸汽管 发酵罐内的冷却蛇管与发酵罐内直接相发酵罐内的冷却蛇管与发酵罐内直接相连的料管等，最好采用不锈钢管。连的料管等，最好采用不锈钢管。 管径选取的流速是：上水管管径选取的流速是：上水管1 12m2ms s；料；料管管0.50.51.0m1.0ms s；空气管；空气管101015m15ms s；蒸汽；蒸汽151520m20ms s。 2 2、阀门、阀门 阀门是发酵罐的重要组成，它被用于调节控制阀门是发酵罐的重要组成，它被用于调节控制气体和液体的流量。气体和液体的流量。 阀门的选取应考虑：阀门的选取应考虑： 用于什么目的；用于什么目
25、的； 阀门的材料是否耐温、耐压等；阀门的材料是否耐温、耐压等； 连接方式；连接方式； 经济成本；经济成本； 操作方式。操作方式。 发酵罐上常用的阀门有：闸阀、球阀、活发酵罐上常用的阀门有：闸阀、球阀、活塞阀、针型阀、蝶形阀、球心阀、隔膜阀，单塞阀、针型阀、蝶形阀、球心阀、隔膜阀，单向阀向阀( (止逆阀止逆阀) )、安全阀、压力控制阀等。、安全阀、压力控制阀等。 隔膜阀既严密可靠，阀杆又不与物料接触，隔膜阀既严密可靠，阀杆又不与物料接触，因此在发酵罐上的用处很大。隔膜由氯丁橡胶因此在发酵罐上的用处很大。隔膜由氯丁橡胶与天然胶混合制成，可耐高温，价格也高。使与天然胶混合制成，可耐高温，价格也高。使
26、用时，隔膜阀需要定期检查和更换。用时，隔膜阀需要定期检查和更换。杯式补料系统杯式补料系统生产车间计算机控制室生产车间计算机控制室 自吸式发酵罐是一种不需要空气压缩机，而自吸式发酵罐是一种不需要空气压缩机，而在搅拌过程中自吸入空气的发酵罐。在搅拌过程中自吸入空气的发酵罐。应用：应用： 医药工业、酵母工业、生产葡萄糖酸钙、力医药工业、酵母工业、生产葡萄糖酸钙、力复霉素、维生素复霉素、维生素C C、酵母、蛋白酶等。取得了良、酵母、蛋白酶等。取得了良好的成绩。好的成绩。 三、自吸式发酵罐三、自吸式发酵罐原理：原理： 当搅拌器叶轮旋转时叶片不断排开周围的液体当搅拌器叶轮旋转时叶片不断排开周围的液体或被甩
27、出而使其背侧形成真空，使导气管吸入罐外或被甩出而使其背侧形成真空，使导气管吸入罐外气体。吸入的空气与发酵液完全混合后在叶轮末端气体。吸入的空气与发酵液完全混合后在叶轮末端排除，并立即通过导轮向罐壁分散，经挡板折流涌排除，并立即通过导轮向罐壁分散，经挡板折流涌向液面而均匀分布。向液面而均匀分布。机械搅拌自吸式发酵罐的优点：机械搅拌自吸式发酵罐的优点：l减少空气净化系统中的空气压缩机、冷却器、减少空气净化系统中的空气压缩机、冷却器、 油水分离器、空气储罐、总过滤器等；油水分离器、空气储罐、总过滤器等；l设备易自动化、连续化，降低劳动强度；设备易自动化、连续化，降低劳动强度；l气气- -液接触良好，
28、气泡分散均匀，溶氧系数高；液接触良好，气泡分散均匀，溶氧系数高；缺点：缺点：l罐内为负压，增加染菌机会；罐内为负压，增加染菌机会；l搅拌转数高，易切断菌丝搅拌转数高，易切断菌丝 微生物在具有一定温度和湿度的固体表面微生物在具有一定温度和湿度的固体表面进行生长和繁殖就称作为固体发酵。进行生长和繁殖就称作为固体发酵。 固体发酵主要适合于霉菌。固体发酵主要适合于霉菌。 1 1、原料来源广，价格低廉。、原料来源广，价格低廉。 2 2、在霉菌发酵时就可以防止污染杂菌。、在霉菌发酵时就可以防止污染杂菌。 3 3、能耗低。、能耗低。 4 4、固体发酵的产物回收、固体发酵的产物回收般步骤少，费用也省。般步骤少
29、，费用也省。固体发酵存在的主要工程问题：固体发酵存在的主要工程问题：大规模生产时的散热比较困难，参数检测如大规模生产时的散热比较困难，参数检测如pHpH值、值、温度、菌体增殖量、产物生成量等是很难实现的。温度、菌体增殖量、产物生成量等是很难实现的。因此，实现固体发酵的最优化困难重重。因此，实现固体发酵的最优化困难重重。 按照固体培养方式来区分按照固体培养方式来区分1 1、浅盘式：、浅盘式： 国内广大农村的个体生产中，采用曲盘、帘国内广大农村的个体生产中，采用曲盘、帘子和曲架就可以进行生产。工业上是用多层铝制子和曲架就可以进行生产。工业上是用多层铝制浅盘放在架子上进行培养，培养室保持一定的温浅盘
30、放在架子上进行培养，培养室保持一定的温度和湿度。度和湿度。2 2、旋转式：、旋转式： 旋转式固体发酵罐有鼓形和管形，培养过程旋转式固体发酵罐有鼓形和管形，培养过程中，整个发酵罐以低速间歇旋转，罐内的小固体中，整个发酵罐以低速间歇旋转，罐内的小固体颗粒会沿着罐壁滑动，达到散热和与空气接触之颗粒会沿着罐壁滑动，达到散热和与空气接触之目的。目的。 3 3、厚层式：、厚层式： 固体发酵床的底部为多孔筛板，风道倾斜固体发酵床的底部为多孔筛板，风道倾斜形，可使平行流动的气流变成垂直流动。曲层形，可使平行流动的气流变成垂直流动。曲层厚度可以是厚度可以是300-350mm300-350mm。无菌的压缩空气需调
31、。无菌的压缩空气需调节好温度和湿度，空气的相对湿度一般为节好温度和湿度，空气的相对湿度一般为9292，空气风压常为空气风压常为200mmHg200mmHg，这种装置的进出料和，这种装置的进出料和翻曲可以实现机械化和自动化，在工业生产上翻曲可以实现机械化和自动化，在工业生产上已有应用。已有应用。固体静态发酵罐固体静态发酵罐 带升式发酵罐也称为气流搅拌发酵罐，不用机带升式发酵罐也称为气流搅拌发酵罐，不用机械搅拌，借通风起到搅拌作用并供给氧气。械搅拌，借通风起到搅拌作用并供给氧气。 特点：特点： 结构简单，冷却面积小，无搅拌传动设备，结构简单，冷却面积小，无搅拌传动设备，料液充满系数大，无须加消泡剂
32、，维修、操作料液充满系数大，无须加消泡剂，维修、操作及清洗简便，节省动力，减少染菌等。及清洗简便，节省动力，减少染菌等。 工作原理：工作原理： 外循环气流搅拌罐是将空气上升管装在罐外，外循环气流搅拌罐是将空气上升管装在罐外，下端与罐底连通，管底装空气喷嘴，压缩空气以下端与罐底连通，管底装空气喷嘴，压缩空气以250250300m300ms s高速喷出，与上升管内醪液接触，高速喷出，与上升管内醪液接触，由于气液混合体密度小于罐内醪液，所以在管内由于气液混合体密度小于罐内醪液，所以在管内上升，管上端与罐身切线相连，液体由切线进入上升，管上端与罐身切线相连，液体由切线进入在罐内回旋下降，形成激烈循环。
33、在罐内回旋下降，形成激烈循环。 液提发酵罐是液体借助于一个液体泵进行液提发酵罐是液体借助于一个液体泵进行输送，同时气体在液体的喷嘴处被吸入发酵输送，同时气体在液体的喷嘴处被吸入发酵罐罐 喷嘴是这类发酵罐的一个特殊部件，制造喷嘴是这类发酵罐的一个特殊部件，制造要求精密。要求精密。七、气提式发酵罐七、气提式发酵罐 空气压缩机是气提式发酵罐的重要组成部空气压缩机是气提式发酵罐的重要组成部分，它的效率决定于它的形式。分，它的效率决定于它的形式。 压缩气体通过空气分布器进入液体后，最压缩气体通过空气分布器进入液体后，最初形成的气泡是由液体剧烈翻动来分散的，所初形成的气泡是由液体剧烈翻动来分散的，所以气泡的分散程度决定于功率消耗速率。以气泡的分散程度决定于功率消耗速率。
