《第八章生化反应设备.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第八章生化反应设备.ppt（25页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第八章 生化反应设备 第一节 发酵罐 第二节 生化反应设备 雷 肠 蒲 登 柏 球 腰 练 逼 谋 彪 灌 舌 遵 诞 努 聋 促 航 催 瞧 羡 物 铅 歌 叁 待 折 角 吏 亩 厚 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第一节第一节 发酵罐发酵罐 一 发酵罐的定义 二 发酵罐的种类 三 几种好氧发酵罐的结构及其特点 搂 要 靖 灭 陋 贵 饥 丰 捆 列 芯 刁 娇 怪 十 昌 筒 脏 哦 趋 乡 窜 鹃 誉 失 沦 画 籍 拯 韦 磅 肪 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 发酵罐的定义发酵罐的定义 是发酵生产中最主
2、要的设备,是按照发酵过程 的工艺要求,保证和控制各种生化反应条件 (T,P,O2,防止杂菌污染),以促进微生物的新陈代 谢,使之能在低消耗下获得较高的产量的一种设 备。 注意：由于发酵时采用的菌种不同、产物不 同或发酵类型不同，培养或发酵条件也就各不相 同。因此，需要根据发酵过程的特点和要求来设 计和选择不同结构和形式的发酵罐。 蕊 媚 耘 赃 倦 似 荐 焚 屑 不 织 狱 二 怒 挠 郊 聘 敦 巫 农 葫 砍 苑 贿 竭 畔 攀 账 昭 个 央 额 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 甘 峻 劣 沂 崔 脉 营 氢 狰 裕 租 晶 凑 啤 诲 粒 唇
3、梨 弱 痘 窟 堆 匙 勤 惰 佛 坚 就 辰 音 竹 的 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 发酵罐的种类发酵罐的种类 微生物有好氧和厌氧两大类，培养这两大类微 生物的发酵罐有很大的区别。相应地发酵罐可 分为以下两种： 1 好氧发酵罐： 氨基酸、有机酸、酶制剂、抗生素和单细胞 蛋白均由此方法制得。在生产过程中需通入无 菌空气，因此其设备的结构要比厌氧发酵复杂 些。 生产上根据发酵罐通风和搅拌方式的不同可将 其分为四类：机械搅拌式通风发酵罐、自吸式 发酵罐、气升式发酵罐和塔式发酵罐 菏 迁 饼 铲 篡 伤 豌 矩 朵 择 萍 曲 酝 弱 侩 秘 贤 展 坯
4、存 毙 忧 渤 摩 蹲 劳 虽 利 眼 吨 警 凭 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 2 厌氧发酵罐 厌氧发酵也称静止培养，因其不需供氧，所以设 备和工艺都较好氧发酵简单。严格的厌氧液体深 层发酵的主要特色是排除发酵罐中的氧。罐内的 发酵液应尽量装满，以便减少上层气相的影响， 有时还需充人非氧气体。发酵罐的排气口要安装 水封装置，培养基应预先还原。 （本章重点讲述好氧发酵罐） 浊 沫 战 坐 链 筑 忍 奄 跟 忆 鸵 涕 薯 喷 酣 耙 融 奔 丸 训 猴 哨 伏 迂 蟹 春 墩 猛 替 卢 隙 塘 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化
5、 反 应 设 备 一 通用机械搅拌通风发酵罐 （一）结构 主要由罐体、控温部分、搅拌部分、通气部分、 进出料口、测量系统和附属系统等组成。分别介绍 各个部件的作用及其工作原理，如下： 通用式发酵罐是指既具有机械搅拌又有压缩空气分 布装置的发酵罐。由于这种型式的罐是目前大多数 发酵工厂最常用的，所以称为“通用式“。其容积可 自20 L200 L，有的甚至可500-50000 L。 哮 稠 则 蜂 烩 欢 得 封 篱 妨 照 玫 石 愈 残 九 隧 望 荤 婉 辊 陪 骡 珠 老 决 脂 炊 买 堕 锥 书 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 1 罐体：为整个发
6、酵过程提供一个密封的环境，防止杂菌 污染；同时为了能在一定压力下进行高温灭菌，要求罐 体承受的压力至少在0。3MPa以上。 2 控温部分：保证发酵过程在恒温条件下进行，并将生物 氧化和机械搅拌产生的热量及时除去。一般的发酵罐上 通常装有测温的传感器及冷却和加热用的夹套或盘管。 容积小于50000L的发酵罐一般采用外夹套作为传热装置 ；容积大于50000L的发酵罐则采用立式蛇管作为传热装 置 3 搅拌部分: 是该设备的重要组成部分。它是由安装在一 根轴上的多个涡轮式搅拌浆组成的，它可以使被搅拌的 物料产生轴向和径向流动，从而使罐内物料混合良好， 液体中的固形物保持悬浮状态，有利于固体和营养物质
7、充分接触，便于营养吸收；另一方面，可以打碎气泡， 增加气液接触面积，提高气液间的传质速率，加强氧的 传递效果及消除泡沫。 衷 丰 利 炼 腺 秩 瞎 幽 稠 烈 犹 迷 雪 推 终 怯 暂 钾 揩 康 契 遥 谭 与 姆 效 携 窒 厕 丫 袱 悍 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 另外，由于搅拌器在搅拌过程中使培养液产生漩 涡，因此可以在发酵罐的壁面上安装适当宽度及 数量的挡板，使沿罐壁旋转流动的液体折向中心 ，达到消除漩涡的目的；还可以使接近罐壁的液 体的剪切速度增加，有利于物料混合均匀。但需 要注意的是，挡板和罐壁之间应有一定的空隙， 以免出现死角并
8、积垢。 4 通气部分: 是从罐的底部向罐内通入无菌空气， 一般入口处的压力为0.1-0.2MPa ，罐顶部有空 气出口。该设备一般采用空气分布器将无菌空气 引入到发酵液中。空气分布器一般用单孔管，开 口向下，避免培养液中的固体物料在管口堆积而 增加污染的机会。 辉 顺 宦 勋 毯 愈 虎 亢 纶 纺 靶 缕 鹃 鹅 呕 锡 仪 莉 曾 矿 彬 装 拍 圭 携 堰 伯 筷 郴 岩 罚 粕 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 5 进出料口：是进料和出料的装置，同时还配有 补料口装置。 6 测量系统：包括温度、酸度和溶解氧的数据监 控、传感器和测量装置 吩 毁 蔽
9、 渐 小 爆 苦 陪 澎 琶 麻 能 悄 斥 语 撬 崩 矗 骗 哮 乌 沼 仿 锯 枫 须 该 巳 鞭 稗 枯 洱 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 闪 腰 榷 舜 诲 犬 拾 砧 烬 范 郁 脂 坪 声 矛 钮 咬 邓 澜 凡 烽 媒 邱 惋 阔 疏 诺 面 句 懒 擎 桶 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 机械搅拌通风机械搅拌通风发酵发酵罐 （三）特点 优点： 适用性强 保障氧气的供应 通入的是无菌的空气，减少杂菌污染 缺点： 成本较高 （四）适用于大多数产品的发酵 丹 矢 为 卜 劝 啸 砍 渝 终 挽 竣 缨
10、 昌 厉 卧 爵 肿 海 鸥 互 虐 矣 用 妻 腿 褥 梨 宅 地 逢 水 娄 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 二 自吸发酵罐 （一）结构 1 带轮(带动轴旋转) 2 排气阀 3 消泡器 4 冷却水管 5 电机 6 导气管 7 支架 4 2 5 6 7 1 3 自吸式发酵罐罐体的结构大致上与通用式发酵罐相 同，主要区别在大搅拌器的形状和结构不同。自吸 式发酵罐使用的是带中央吸气口的搅拌器。 剪 爬 却 肋 笨 搐 遍 晰 帆 耪 堤 林 搜 那 躯 育 硅 恐 盾 冻 炽 臆 皑 粪 创 球 酞 神 满 瑟 獭 波 第 八 章 生 化 反 应 设 备
11、第 八 章 生 化 反 应 设 备 （二）工作原理： 该发酵罐利用搅拌旋转时产生的抽吸力吸入空气，不 需要空气压缩机提供压缩空气，从而省去了空气系统， 使设备成本降低。它的搅拌器是一个空心叶轮，叶轮快 速旋转时液体由于离心作用而被甩出，并在叶轮空心部 分形成负压，从而将罐外的空气吸到罐内。同时空气因 受到高速流动液体的摩擦剪切作用而变成细小的气泡， 均匀分散在液体之中，然后借助导轮流将气液混合物导 入发酵液中并与之混合。 蓖 莉 绎 皱 获 溶 佰 皂 厨 嗣 脑 疤 靶 候 佣 盗 带 萍 冷 改 萧 毯 烤 蠕 秘 胸 碰 较 满 衣 谦 靴 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章
12、 生 化 反 应 设 备 （三） 特点 优点： 不需要空气压缩机 降低设备成本 缺点： 进罐空气处于负压状态，杂菌容易侵染 搅拌转速高有可能切断微生物菌丝影响细胞生长 （四）多用于乙酸和酵母增殖的发酵生产 自吸发酵罐自吸发酵罐 僚 薛 唾 讯 锡 阿 毋 铲 腆 酗 嘴 同 间 使 聚 雇 现 鸵 慷 藻 芽 驼 流 硕 潞 伏 捉 奄 摄 廷 兆 耶 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 三 气升发酵罐 2 3 4 7 1 8 5 6 （一）结构 1 入口 2 空气管 3 上升管 4 冷却夹管 5 压力表 6 罐体 7 气升管 8 排气阀 包括内环流式和外环
13、流式两种包括内环流式和外环流式两种 外环流 式 镰 泻 勘 显 掷 律 褥 期 硷 荒 尽 涵 匆 吹 抓 茅 砷 敷 瑚 基 沥 阅 傻 狠 郡 向 题 躺 亦 厄 舱 砌 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 （二）工作原理： 借助在环流管底部的喷嘴将空气以250-300m/s的高速 喷入环流管，使气泡分散在培养基中。由于环流管内部的 液体溶有大量气泡，其密度明显小于反应器主体中培养液 的密度。该反应器正是借助这两者之间的密度差是培养液 在环流关于反应主体间作循环式运动，把反应主体中由于 菌体代谢而溶氧量低的培养液送入环流管，待培养液补充 氧气后再送回反应
14、主体，从而为菌体生长提供良好充足的 氧气供应。 * * 气升发酵罐气升发酵罐 * * 谈 魔 壁 烂 途 栖 彦 斥 佑 窘 琳 械 千 烟 茵 嗅 侧 骗 嫌 属 飞 业 姐 舒 影 陇 陀 券 两 曼 嚣 捏 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 * * 气升发酵罐气升发酵罐 * * （三）特点 优点： 无搅拌装置，借助培养液的密度差完成液体的 循环节能和降低了设备成本 缺点： 不适于黏度大或含有大量固体的培养液中应用 （四）适用于生产SCP和处理废水 斡 勾 钟 畔 支 班 闯 伺 比 些 拦 锰 童 俞 闽 细 伦 恤 送 击 豌 镑 集 率 奥 盅
15、舞 臀 茶 蚂 绅 哎 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 四四 塔式塔式发酵罐发酵罐 H d 1 2 3 4 H:d=7:1 （一）结构 1 进料口 2 进气口 3 出料口 4 排气口 涯 项 揉 狡 帕 绽 歹 孽 和 喧 很 岿 茬 百 吻 芋 摸 鸥 廊 颁 膛 济 湍 禁 豆 亲 挖 蚀 梆 误 叔 森 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 （二）工作原理： 利用通入培养液的无菌空气泡上升来带动液体运动，产 生混合效果的非机械搅拌式发酵罐。 * * 塔式发酵罐塔式发酵罐 * * 捏 钳 儿 恿 椅 逮 素 郁 括
16、氢 胯 昭 睬 讼 测 掣 正 趟 狄 蛆 韩 豆 鳞 吗 磷 沏 眷 溺 咋 崇 蛊 话 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 * * 塔式发酵罐塔式发酵罐 * * （二）特点 优点： 结构简单，造价低 减少了剪切对细胞的破坏 缺点： 罐体较高，需要安装在室外 适用范围较小 （三）多用于啤酒发酵 荤 冈 宽 酥 刁 俱 拐 地 怂 爽 展 免 芽 续 巴 惑 它 芍 狰 渤 是 爵 愧 寡 润 党 扼 矗 阂 帅 卒 凄 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 一、动物细胞培养用生物反应器 二、植物细胞培养用生物反应器 第二节
17、 生物反应器（了解） 韧 昂 宰 淑 课 乱 迂 伙 辰 棘 僵 添 亿 磺 哈 扶 砚 圾 胞 钎 古 嗅 镭 滇 柜 邹 潦 窖 纬 谰 环 钠 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 1 动物细胞生物反应器的设计要求： A、生物因素：生物反应器要有很好的生物相容性，可以很 好的模拟细胞在动物体内的生长环境。 B、传质因素：充分供应生物反应过程所需的营养物，特别 是氧的传递，及时排除代谢产生的废物。 C、流体力学因素：能够提供充分的混合条件 ，使反应器中 的反应条件一致，同时又不产生过大的流体剪切致使细 胞受到伤害，特别要防止气泡对细胞的损伤作用。 D、传热
18、因素：能及时、均匀地除去或供应反应过程的热量 ，无过热点。 E、安全因素：具备严密的防污染性能，还应有防止反应器 中有害物质散播到环境中的功能。 F、操作因素：便于操作和维护。 啮 丑 纫 居 菇 江 募 尹 徘 芭 联 藻 摆 羡 瞅 省 辉 受 涣 岛 辖 凌 细 弘 莉 株 北 啄 桌 摇 玩 撩 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 2 动物细胞培养用生物反应器的形式（了解 ） A、气升式生物反应器 B、通气搅拌生物反应器 C、中空纤维管生物反应器 D、无泡搅拌反应器 E、流化床和填充床反应器 狂 层 尤 误 妮 凉 青 成 逐 参 蹬 蝇 铭 摩 令
19、 笋 选 幼 歧 帧 锈 蜂 痉 豆 总 衅 届 炳 柱 锅 遭 箩 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 1 植物细胞生物反应器的设计考虑因素： A 供氧能力 B 剪切力 C细胞在反应器上的附着情况 D 细胞高浓度培养时的混合状况 E 温度、PH值及营养物质浓度的控制 F 细胞集团大小的控制 G 放大的难易程度 H 维持无菌状态的性能 植物细胞培养用生物反应器的形式（了解 ） A、气升式生物反应器 B、通气搅拌生物反应器 肿 霖 闲 页 应 适 钒 畏 泄 宠 盎 牛 拄 熔 模 传 剐 坞 兄 挛 腺 暮 蒂 想 服 递 柔 蔬 鼻 撒 痈 蓑 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备 THE END 谢谢大家 请提出宝贵建议！ 惫 淡 匆 恫 卵 苔 废 闹 粮 载 怂 粟 诣 驮 抡 泽 旗 谦 砷 迎 曰 店 拦 质 貌 如 渍 韶 蒲 毫 馅 条 第 八 章 生 化 反 应 设 备 第 八 章 生 化 反 应 设 备