制藥工程反應(yīng)設(shè)備ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-05-25 23:33本頁(yè)面
【正文】 管結(jié)構(gòu) 蛇管的固定結(jié)構(gòu) 工藝接管 ◆ 進(jìn)料管 進(jìn)料管結(jié)構(gòu) ◆ 出料管 下部出料管 上部出料管 ◆ 塔式反應(yīng)器 鼓泡塔反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖 1— 分布格板； 2— 夾套； 3— 氣體分布器； 4— 塔體； 5— 擋板； 6— 塔外換熱器； 7— 液體捕集器； 8— 擴(kuò)大段 第三章 生物反應(yīng)器 發(fā)酵罐是工業(yè)發(fā)酵常用設(shè)備中最重要、應(yīng)用最廣泛的設(shè)備，是連接原料和產(chǎn)物的橋梁，也是多種學(xué)科的交叉點(diǎn)。在發(fā)酵罐中，通過(guò)產(chǎn)物的合成，廉價(jià)的原料升了值，因此可以說(shuō)發(fā)酵罐是發(fā)酵工業(yè)的心臟。發(fā)酵罐的定義是，為一個(gè)特定生物化學(xué)反應(yīng)的操作提供良好而滿意環(huán)境的容器 發(fā)酵罐伴隨著微生物發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展已歷經(jīng) 300年。早在 17世紀(jì)，人們已用帶有溫度計(jì)和熱交換器的 1500L的木制容器來(lái)制備乙醇和酒。1900—1940年出現(xiàn)了 200m3的鋼質(zhì)發(fā)酵罐，在面包酵母發(fā)酵中開(kāi)始使用空氣分布器和機(jī)械攪拌裝置。 1940—1960年，第一個(gè)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)青霉素的工廠于 1944年 1月 30日在美國(guó)的 Terr Haute投資，其發(fā)酵罐的體積是 54m3；抗生素工業(yè)的興起引起發(fā)酵工業(yè)一場(chǎng)變革，機(jī)械攪拌、通風(fēng)、無(wú)菌操作、純種培養(yǎng)等一系列技術(shù)開(kāi)始完善起來(lái)，并出現(xiàn)耐高溫在線連續(xù)測(cè)定的 pH電極和溶氧電極，開(kāi)始利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行發(fā)酵過(guò)程控制。 1960—1979年機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐容積增大到80～ 150m3，由于大規(guī)模生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的需要而出現(xiàn)了壓力循環(huán)和壓力噴射型發(fā)酵罐，計(jì)算機(jī)開(kāi)始在發(fā)酵工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用 1979年以后，隨著生物工程和技術(shù)的迅猛發(fā)展，大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)酵罐應(yīng)運(yùn)而生，胰島素、干擾素等基因工程的產(chǎn)品走上商品化。對(duì)發(fā)酵罐的嚴(yán)密性、運(yùn)行可靠性的要求越來(lái)越高，發(fā)酵的計(jì)算機(jī)控制和自動(dòng)化的實(shí)際運(yùn)用已相當(dāng)普遍。 pH電極、溶氧電極、溶解二氧化碳電極等在線檢測(cè)在國(guó)外已相當(dāng)成熟。同時(shí)現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)為了獲取更大的經(jīng)濟(jì)利益，發(fā)酵罐更加趨于大型化：廢水處理 2700m3，單細(xì)胞蛋白1500m3，啤酒 320m3，檸檬酸 200m3，面包酵母 20m3，抗生素 200m3，干酪 20m3，酸乳 10m3。 (一 )發(fā)酵罐的類(lèi)型 各種不同類(lèi)型的發(fā)酵罐都可用于大規(guī)模的生化反應(yīng)過(guò)程，它們?cè)谠O(shè)計(jì)、制造和操作方面的精密程度，取決于某一產(chǎn)品的生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程對(duì)發(fā)酵罐的要求。發(fā)酵罐的分類(lèi)有以下幾種： 按微生物生長(zhǎng)代謝需要分類(lèi) 這種方法將發(fā)酵罐分成好氣和厭氣兩大類(lèi)?？股?、酶制劑、酵母、氨基酸、維生素等產(chǎn)品是好氣發(fā)酵罐中進(jìn)行的；丙酮、丁醇、酒精、啤酒、乳酸采用厭氣發(fā)酵罐。它們的主要差別是由于對(duì)無(wú)菌空氣的需求不同，前者需要強(qiáng)烈的通風(fēng)攪拌，目的是提高氧在發(fā)酵液中的體積氧傳遞系數(shù) KLα，后者則不需要通氣。 (二 )通風(fēng)式發(fā)酵罐 1. 標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)式發(fā)酵罐 通風(fēng)式發(fā)酵罐是最廣泛應(yīng)用的深層好氣培養(yǎng)設(shè)備。它常用于面包酵母、抗生素及氨基酸的生產(chǎn)中，有關(guān)的重要因素是氧傳遞效率、功率輸入、混合質(zhì)量、攪拌漿形式和發(fā)酵罐的幾何比例等。 發(fā)酵罐最重要的幾何比例是 D ｉ /Dt， H/Dt， Ds/Di， Db/Dt， (Di為攪拌漿直徑， Dt為罐體直徑， H 為罐體高度， Ds為攪拌漿到罐低的距離， Db為擋板的寬度 )；還有攪拌漿的葉輪直徑和各部分的比例。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(guó)內(nèi)采用的大多數(shù)是六平葉式，共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)液輸送量，功率消耗大，因此特別適用于絲狀菌的發(fā)酵，如青霉素發(fā)酵等，其最大葉端速度范圍是 3～ 8m/s。 幾種改良通風(fēng)式發(fā)酵罐是： (1)瓦爾德夫發(fā)酵罐，它裝有一種獨(dú)特的消泡裝置。 (2)一種帶有上下兩個(gè)分離攪拌器的發(fā)酵罐。上攪拌采用螺旋槳，用以加強(qiáng)軸向流動(dòng)；下攪拌采用渦輪槳分散氣體，可以提高氧傳遞效率。這種設(shè)計(jì)方法充分發(fā)揮了這兩種攪拌槳的各自特長(zhǎng)。 (3)完全填充反應(yīng)器是一種比通氣攪拌罐能更有效地提高氧傳遞效率的發(fā)酵罐。它混合時(shí)間短，即使對(duì)十分黏稠的液體也有同樣效果。它還消除了罐頂?shù)目臻g，空氣在罐內(nèi)的滯留時(shí)間比通氣攪拌罐長(zhǎng)。 改良型通風(fēng)式發(fā)酵雖然有一些改進(jìn)，但是它的實(shí)際應(yīng)用卻遠(yuǎn)沒(méi)有通風(fēng)發(fā)酵廣泛。 (三 )氣提式發(fā)酵罐 圖 427和圖 428是具有外循環(huán)冷卻的氣升環(huán)流發(fā)酵罐和 Franckowaik氣升環(huán)流發(fā)酵結(jié)構(gòu)
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