【正文】 殊部件，制造要求精密。氣提式發(fā)酵罐 ? 空氣壓縮機(jī)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(guò)空氣分布器進(jìn)入液體后，最初形成的氣泡是由液體劇烈翻動(dòng)來(lái)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(diǎn)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?chē)耄? 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(zhǎng)度。? (一 )噴嘴塔式（ bcde）? 這是由一個(gè)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(gè)15000m’ 的活性污泥池中，安裝 56個(gè)噴嘴，每天可轉(zhuǎn)化 30000kg的氧。? (二 )噴嘴塔循環(huán)式 (b)? 它以?xún)上鄧娮熳鳛橥庋b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(dá)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(xì)長(zhǎng)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(dòng)能。噴嘴最窄處液體的速度最大，而靜壓最低，空氣通過(guò)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(dòng)的液體帶到罐的底部。在窄管的終端，氣體向上運(yùn)動(dòng)并離開(kāi)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(guò)已被固定化的微生物細(xì)胞?？諝馐窃诠薜讓?dǎo)入并與液體逆向流動(dòng)。它在好氧廢水處理中有著廣泛的應(yīng)用。? ? (六 )多級(jí)塔循環(huán)式? 這種罐以多孔盤(pán)管或篩孔發(fā)作為一級(jí)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(guò)— 個(gè)多孔過(guò)濾器在? 旋風(fēng)分離器中分離，最后排出系統(tǒng)。這種液流以單向通過(guò)泵和流量計(jì)。采用這種可以有很高的細(xì)胞濃度〔可達(dá) t 659(干重細(xì)胞 )／ L和高的氧傳遞速率。然而功率輸入也是相當(dāng)高的。 ? (八 )液體流化床式? 近年來(lái)，沉化床生化反應(yīng)器的研究報(bào)道很多，它主要應(yīng)用在 3個(gè)方面? ① 酶固定在固體基質(zhì)上；? ② 完整細(xì)胞固定在固體基質(zhì)上進(jìn)行純培養(yǎng)；? ③ 生化流化床廣泛應(yīng)用于廢水處理過(guò)程。氣提式發(fā)酵罐? (一 )單級(jí)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(yùn)動(dòng)，即維持一個(gè)逆向流動(dòng)的氣液流。 單級(jí)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(dāng)用于培養(yǎng)凝聚細(xì)胞時(shí)，可以得到高的細(xì)胞濃度和代謝產(chǎn)物。(二 )單級(jí)氣提循環(huán)塔式 通氣運(yùn)行時(shí)，氣泡攜帶著液體向上運(yùn)動(dòng)，有一部分液體沿罐壁向下運(yùn)動(dòng)，這種逆向液流可通過(guò)將反應(yīng)器分成向上和向下流動(dòng)兩部分來(lái)控制的。 1．內(nèi)循環(huán)式：它還可用于植物細(xì)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(xì)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(gè)區(qū)域，液體在氣體的帶動(dòng)下形成液體流動(dòng)。4．循環(huán)通道式：氣體滯留時(shí)間長(zhǎng)，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(jí)分離板塔式：塔內(nèi)裝有分離板，使氣液逆向流動(dòng)，在每一級(jí)分離板上形成氣體層和液體層。氣液層分離在每級(jí)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(jí)循環(huán)組合塔式：這類(lèi)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(xì)胞在流化時(shí)形成大塊，但酵母細(xì)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(wú)菌空氣系統(tǒng)，培養(yǎng)基配制和滅菌系統(tǒng)、發(fā)酵車(chē)間的管道及閥門(mén)等。 （一） 空氣除菌流程和設(shè)備? 空氣預(yù)過(guò)濾 空氣壓縮機(jī) 冷卻器析水器 加熱器 空氣貯罐 空氣過(guò)濾器 發(fā)酵罐。 ? 1．空氣壓縮機(jī)：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(jī)，最好選用水冷式和無(wú)油潤(rùn)滑的。渦輪空壓機(jī)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(guò)濾器：空氣過(guò)濾器的類(lèi)型很多，有棉花活性炭過(guò)濾器、管式過(guò)濾器和接送式過(guò)濾器等。? 3．過(guò)濾介質(zhì)：空氣除菌用的過(guò)濾介質(zhì)有：棉花、活性炭玻璃纖維，超細(xì)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(shù)脂、素?zé)沾赏埠途厶妓狨サ取? 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(shí)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(chēng)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(shí)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(jìn)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(shí)間，從而達(dá)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(gè)帶有上下開(kāi)口用于進(jìn)出料的立式密封容器；管式的是用無(wú)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(mén) ? 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(mén)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(mén)的選取應(yīng)考慮：① 用于什么目的；② 閥門(mén)的材料是否耐溫、耐壓等；③ 連接方式；④ 經(jīng)濟(jì)成本；⑤ 操作方式。發(fā)酵罐上常用的閥門(mén)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(yán)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(jià)格也高。使用時(shí)，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(jìn)行生長(zhǎng)和繁殖就稱(chēng)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(diǎn)原料來(lái)源廣，價(jià)格低廉。在霉菌發(fā)酵時(shí)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(fèi)用也省。? 固體發(fā)酵存在的主要工程問(wèn)題是大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的散熱比較困難，參數(shù)檢測(cè)如 pH值、溫度、菌體增殖量、產(chǎn)物生成量等是很難實(shí)現(xiàn)的。因此，實(shí)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(lái)區(qū)分? 1．淺盤(pán)式：國(guó)內(nèi)廣大農(nóng)村的個(gè)體生產(chǎn)中，采用曲盤(pán)、簾子和曲架就可以進(jìn)行生產(chǎn)。工業(yè)上是用多層鋁制淺盤(pán)放在架子上進(jìn)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(guò)程中，整個(gè)發(fā)酵罐以低速間歇旋轉(zhuǎn)，罐內(nèi)的小固體顆粒會(huì)沿著罐壁滑動(dòng)，達(dá)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(fēng)道傾斜形，可使平行流動(dòng)的氣流變成垂直流動(dòng)。曲層厚度可以是 300350mm。無(wú)菌的壓縮空氣需調(diào)節(jié)好溫度和濕度，空氣的相對(duì)濕度一般為 92％，空氣風(fēng)壓常為 200mmHg，這種裝置的進(jìn)出料和翻曲可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，在工業(yè)生產(chǎn)上已有應(yīng)用。