【正文】 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。? 圖中 A、 B、 C和 D是用于發(fā)酵罐底部的噴嘴； E和 F是裝在發(fā)酵罐上部的噴嘴。這些噴嘴分別具有不同的特點和功能：? A是氣液兩相自噴射噴嘴；? B是兩相噴嘴，中心噴嘴是液相，氣體從周圍吸入；? C也是兩相噴嘴，中心噴嘴是液相，氣體從旁邊的管道吸入；? D是放射流噴嘴，用于氣體分散和氣泡分配；? E是垂直流噴嘴； ? F是泵噴射型噴嘴，可采用不同的噴射長度。? (一 )噴嘴塔式（ bcde）? 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(yīng)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(zhuǎn)化 30000kg的氧。? (二 )噴嘴塔循環(huán)式 (b)? 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(yīng)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(zhuǎn)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?dǎo)入并與液體逆向流動。它在好氧廢水處理中有著廣泛的應(yīng)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 34m/s的速度導(dǎo)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 t 659(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(yīng)器的研究報道很多，它主要應(yīng)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(yīng)用于廢水處理過程。氣提式發(fā)酵罐? (一 )單級塔式 在塔底裝有多孔管或多孔板或多孔環(huán)作為通氣裝置?？諝獗环稚⒊尚馀莺螅捎谄浔旧淼母×υ谝后w中上升，液體流向上運動，即維持一個逆向流動的氣液流。 單級塔可用于面包酵母、啤酒、醋的生產(chǎn)，真菌培養(yǎng)，白喉毒素生產(chǎn)和廢水處理等。當用于培養(yǎng)凝聚細胞時，可以得到高的細胞濃度和代謝產(chǎn)物。(二 )單級氣提循環(huán)塔式 通氣運行時，氣泡攜帶著液體向上運動，有一部分液體沿罐壁向下運動，這種逆向液流可通過將反應(yīng)器分成向上和向下流動兩部分來控制的。 1．內(nèi)循環(huán)式：它還可用于植物細胞培養(yǎng)和廢水處理。2．外循環(huán)式：它的氧傳遞系數(shù)比相應(yīng)的鼓泡柱低。工業(yè)上它巳用于年產(chǎn) 1000噸規(guī)模的單細胞蛋白 (SCP)的生產(chǎn)。3．分割式：這種反應(yīng)器內(nèi)，裝著幾塊垂直的板，形成使液體上升和下降的兩個區(qū)域，液體在氣體的帶動下形成液體流動。4．循環(huán)通道式：氣體滯留時間長，功率輸入也大。? (三 )下流氣提循環(huán)塔式：這種反應(yīng)器用于廢水處理。? (四 )具有不同內(nèi)裝結(jié)構(gòu)的塔式：? 1．多級分離板塔式：塔內(nèi)裝有分離板，使氣液逆向流動，在每一級分離板上形成氣體層和液體層。氣液層分離在每級上發(fā)生。它已用于連續(xù)培養(yǎng)大腸桿菌和廢水處理。? 2. 多級循環(huán)組合塔式：這類反應(yīng)器有外循環(huán)，內(nèi)循環(huán)和循環(huán)通道三種。 ? ：它有兩種形式； ① 不帶循環(huán)式； ② 帶循環(huán)的。采用了靜態(tài)混合， Kla明顯增加。? (五 )氣體流化床式：它巳用于酵母和乙醇生產(chǎn)。調(diào)節(jié)氣流速度，可避免細胞在流化時形成大塊，但酵母細胞和乙醇生產(chǎn)率比深層培養(yǎng)的要低。二、發(fā)酵輔助設(shè)備 ? 發(fā)酵輔助設(shè)備主要包括：無菌空氣系統(tǒng)，培養(yǎng)基配制和滅菌系統(tǒng)、發(fā)酵車間的管道及閥門等。 （一） 空氣除菌流程和設(shè)備? 空氣預(yù)過濾 空氣壓縮機 冷卻器析水器 加熱器 空氣貯罐 空氣過濾器 發(fā)酵罐。 ? 1．空氣壓縮機：工業(yè)發(fā)酵用的壓縮空氣是 2～ 3kg／cm2的低壓空氣。目前常用的是往復(fù)式空壓機，最好選用水冷式和無油潤滑的。渦輪空壓機能提供大量 2～ 3kg／ cm2的壓縮空氣，耗電省，是最理想的設(shè)備。? 2．過濾器：空氣過濾器的類型很多，有棉花活性炭過濾器、管式過濾器和接送式過濾器等。? 3．過濾介質(zhì)：空氣除菌用的過濾介質(zhì)有：棉花、活性炭玻璃纖維，超細玻璃纖維紙，石棉濾板、燒結(jié)材料、聚乙烯醇 (PVA)等多孔合成樹脂、素燒陶瓷筒和聚碳酸酯等。? 2. 加熱設(shè)備：在配料罐里培養(yǎng)基被加熱到 70℃，然后，用泵送到加熱設(shè)備，在 20秒的時間內(nèi)繼續(xù)加熱到 130～ 140℃ 。常用的加熱設(shè)備有塔式和噴射式兩種。? 塔式加熱設(shè)備又稱連消塔，塔的有效高度 2～ 3m，料液在塔中的流速是 ／ s，因此料液在塔內(nèi)的滯留時間為 2～ 30s。它是有 — 多孔導(dǎo)入管和一外套管組成，多孔管的孔徑是 5～ 8mm。? 噴射式加熱器有一噴嘴，蒸汽由噴嘴噴出，料液從側(cè)面進入加熱器而被蒸汽加熱。（二）培養(yǎng)基滅菌設(shè)備? （三）維持設(shè)備? 維持設(shè)備使加熱后的培養(yǎng)基保溫 — 定的時間，從而達到滅菌的目的。? 維持設(shè)備有兩種：罐式和管式。罐式的是一個帶有上下開口用于進出料的立式密封容器；管式的是用無縫鋼管焊成，管內(nèi)流速可取 ～／ s。(四 )、冷卻設(shè)備 ① 噴淋冷卻器 ② 套管冷卻器 ③ 板式換熱器 ④ 螺旋板換熱器三、管道及閥門 ? 與發(fā)酵罐連接的管道有水管、料管、空氣管和蒸汽管 發(fā)酵罐內(nèi)的冷卻蛇管與發(fā)酵罐內(nèi)直接相連的料管等，最好采用不銹鋼管。 管徑選取的流速是：上水管 1～ 2m／ s；料管 ～ ／ s；空氣管 10～ 15m／ s；蒸汽15～ 20m／ s。 閥門是發(fā)酵罐的重要組成，它被用于調(diào)節(jié)控制氣體和液體的流量。閥門的選取應(yīng)考慮：① 用于什么目的；② 閥門的材料是否耐溫、耐壓等；③ 連接方式；④ 經(jīng)濟成本；⑤ 操作方式。發(fā)酵罐上常用的閥門有：閘閥、球閥、活塞閥、針型閥、蝶形閥、球心閥、隔膜閥，單向閥 (止逆閥 )、安全閥、壓力控制閥等。? 隔膜閥既嚴密可靠，閥桿又不與物料接觸，因此在發(fā)酵罐上的用處很大。隔膜由氯丁橡膠與天然膠混合制成，可耐高溫，價格也高。使用時，隔膜閥需要定期檢查和更換。第四節(jié) 固體發(fā)酵設(shè)備 （一）固體發(fā)酵 ? 微生物在具有一定溫度和濕度的固體表面進行生長和繁殖就稱作為固體發(fā)酵。? 固體發(fā)酵主要適合于霉菌。固體發(fā)酵的優(yōu)缺點原料來源廣，價格低廉。在霉菌發(fā)酵時就可以防止污染雜菌。能耗低。固體發(fā)酵的產(chǎn)物回收 — 般步驟少，費用也省。? 固體發(fā)酵存在的主要工程問題是大規(guī)模生產(chǎn)時的散熱比較困難，參數(shù)檢測如 pH值、溫度、菌體增殖量、產(chǎn)物生成量等是很難實現(xiàn)的。因此，實現(xiàn)固體發(fā)酵的最優(yōu)化困難重重。（二）固體發(fā)酵設(shè)備? 按照固體培養(yǎng)方式來區(qū)分? 1．淺盤式：國內(nèi)廣大農(nóng)村的個體生產(chǎn)中，采用曲盤、簾子和曲架就可以進行生產(chǎn)。工業(yè)上是用多層鋁制淺盤放在架子上進行培養(yǎng)，培養(yǎng)室保持一定的溫度和濕度。? 2．旋轉(zhuǎn)式：旋轉(zhuǎn)式固體發(fā)酵罐有鼓形和管形，培養(yǎng)過程中，整個發(fā)酵罐以低速間歇旋轉(zhuǎn)，罐內(nèi)的小固體顆粒會沿著罐壁滑動，達到散熱和與空氣接觸之目的。 3． 厚層式：固體發(fā)酵床的底部為多孔篩板，風道傾斜形，可使平行流動的氣流變成垂直流動。曲層厚度可以是 300350mm。無菌的壓縮空氣需調(diào)節(jié)好溫度和濕度，空氣的相對濕度一般為 92％，空氣風壓常為 200mmHg，這種裝置的進出料和翻曲可以實現(xiàn)機械化和自動化，在工業(yè)生產(chǎn)上已有應(yīng)用。