发酵设备:机械搅拌发酵罐的原理与结构

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NO.1

机械搅拌发酵罐

机械搅拌发酵罐是利用机械搅拌器的作用,使空气和发酵液充分混合,促使氧在发酵液中溶解,以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要的氧气。

NO.2

机械搅拌发酵罐的结构

01

适宜的径高比

02

密封式的受压设备

03

保证必需的溶氧

04

足够的冷却面积

NO.3

罐体的比例尺寸

罐的高度与直径之比一般为1.7~4;发酵罐两组搅拌器间距约为搅拌器直径的3倍;大型发酵罐可以安装3组搅拌器。

NO.4

搅拌器

搅拌器的作用是打碎气泡,使空气与溶液均匀接触,使氧溶解于发酵液中。为了便于拆装,大型搅拌器可做成两半型,用螺栓 成整体。

NO.5

轴向搅拌器

形成轴向的螺旋转动,混合效果好,但造成的剪率较低,对气泡的分散效果不好。

常用的螺旋桨叶数Z=3,螺距等于搅拌器直径,最大叶端速度不超过25m/s

NO.6

圆盘直叶涡轮搅拌器

圆盘直叶涡轮搅拌器的圆盘阻挡大的气泡,避免其从轴部的叶片空隙上升,保证了气泡的更好的分散。具有很大的循环输送量和功率输出,包括粘性流体,非牛顿流体的搅拌混合。

NO.7

圆盘弯叶涡轮搅拌器

搅拌流 与平叶涡轮的相似,在相同的搅拌转速时,其混合效果较好。输出的功率较平叶涡轮的为小。在混合要求特别高,而溶氧速率相对要求略低时,可选用圆盘弯叶涡轮。

NO.8

圆盘箭叶涡轮搅拌器

其搅拌流 与上述两种涡轮相近,但它的轴向流动较强烈,但在同样的转速下,它造成的剪率低,输出功率也较低。

NO.9

挡板

挡板的作用是改变液流的方向,由径向改为轴向流,促使液体剧烈翻动,增加溶氧。通常挡板宽度取(0.1~0.2)D,装设6~4块即可满足全挡板条件,竖立的列管、接管也可以起挡板作用。

NO.10

消泡器

消泡器的作用是将泡沫打碎。长度约为罐径的0.65倍,常见的形式有锯齿式、梳状式和孔板式。

NO.11

机械消泡装置

锯齿式消泡桨、半封闭式涡轮消泡器、离心式消泡器、刮板式消泡器。

NO.12

连轴器

联轴器使发酵罐的上下搅拌轴成固定的刚性 接,小型发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接,轴的连接应垂直,中心线对正。常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。

NO.13

轴承

为了减少震动,中型发酵罐一般在罐内装有底轴承,而大型发酵罐装有中间轴承。底轴承和中间轴承的水平位置应能相适应调节。为了防止轴颈磨损,可以在轴承接触处的轴上增加一个轴套。

NO.14

变速装置

试验罐采用无级变速装置。发酵罐常用的变速装置有三角皮带传动,圆柱或螺旋圆锥齿轮减速装置,其中以三角皮带变速传动较为简便。

NO.15

轴封

轴封的作用是使灌顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封,防止工作介质(液体、气体)沿转动轴渗出设备之外泄漏或染杂菌。可分为填料函式轴封和端面式轴封。

NO.16

填料函式轴封

优点:结构简单。主要缺点:1.死角多,很难彻底灭菌,容易渗透及染菌;2.轴的磨损情况较严重;3.填料压紧后摩擦功率消耗大;4.寿命短,经常维修,耗工时多。

NO.17

端面轴封

密封作用是靠弹性元件的压力使垂直于轴线的动环和静环光滑表面紧密地相互贴合,并作相对转动而达到密封。优点较多,主要缺点为:1.结构较填料密封复杂,装拆不便;2.对动环及静环的表面光洁度及平直度要求高。

NO.18

空气分布装置

作用是吹入无菌空气,并使空气均匀分布。空气由分布管喷出上升时,被搅拌器打碎成小气泡,并与培养液充分混合,增加了气液传 效果。

NO.19

夹套式换热装置

多用于容积较小的发酵罐、种子罐。夹套的高度比静止液面高度稍高即可,无须进行冷却面积的设计。

NO.20

竖式蛇管换热装置

竖式的蛇管分组安装于发酵罐内,容积5m3以上的发酵罐多用这种换热装置。适用于冷却水温度较低的地区,水的用量较少。气温高,冷却水温度较高,则发酵降温困难。

NO.21

竖式列管换热装置

以列管形式分组对称装于发酵罐内。优点是加工方便,适用于气温较高,水源充足的地区;缺点是传热系数较蛇管低,用水较大。
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