发酵罐的结构
(2009-02-16 09:25:05)
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发酵罐杂谈 |
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发酵罐的结构组成:
1.罐体
2.搅拌器和挡板
3.消泡器
4.联轴器及轴承
5.变速装置
6.空气分布装置
7.轴封
8.冷却装置
罐体
由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成,材料为碳钢或不锈钢,对于大型发酵罐可用衬不锈钢板或复合不锈钢制成,衬里用的不锈钢板厚为2 -3毫米。为了满足工业要求,在一定压力下操作,空消或实消,罐为一个受压容器,通常灭菌的压力为2。5公斤/厘米2(绝对压力)。
搅拌器
搅拌器有平叶式,弯叶式,箭叶式三种其作用是打碎气泡,使氧溶解于醪液中,从搅拌程度来说,以平叶涡轮最为激烈,功率消耗也最大,弯叶次之,箭叶最小。为了拆装方便,大型搅拌器可做成两半型,用螺栓联成整体。
通用发酵罐的搅拌桨类型
(1)通用发酵罐的搅拌桨最广泛使用的是平叶涡轮搅拌桨,国内采用的大多数是六平叶式,其各部分尺寸比例已规范化。这种搅拌桨具有很大的循环液体输送量,功率消耗大。因此特别适用于丝状菌发酵。
(2)船用螺旋搅拌器,它具有比涡轮桨更为强烈的轴向流动,但是氧传递效率低。
(3)振动混合器,尽管可以提供较高的氧传递效率,但剪切力较低。
(4)多棒搅拌桨,已用于粘稠的丝状链霉菌发酵的发酵罐中。这种搅拌桨具有较好的剪切分散能力和较低的功率消耗,在整个发酵过程中功率变化相对涡轮桨要小的多。
(5)气体导入式搅拌器,是由一个空心的搅拌桨组成,安装在空心的搅拌轴上。搅拌桨上至少有一个暴露在液体中的开口。由于搅拌桨转动,开口处的压力随之减少,使导入的气体沿着搅拌轴向下流动。它适应于低粘度的发酵液。
消泡装置
消泡方式有两种:一是加入化学消泡剂消除泡沫,但高浓度的化学消泡剂会对发酵产生抑制作用,故不能添加太多;第二种方式,即机械消泡。机械消泡装置主要有四种。
一是锯齿式消泡桨。它安装于罐内顶部,高出液面的位置,固定在搅拌轴上,随搅拌轴转动,不断将泡沫打破。
二是半封闭式涡轮消泡器,它是由前者发展改进而来,泡沫可直接被涡轮打碎或被涡轮抛出撞击到罐壁而破碎。
三是离心式消泡器,它们置于发酵罐的顶部,利用高速旋转产生的离心力将泡沫破碎,液体仍然返回罐内。
第四种是刮板式消泡器,它安装于发酵罐的排气口处,泡沫从气液进口进到高速旋转的刮板中,刮板转速为1000—1450rpm,泡沫迅速被打碎,由于离心力作用,液体披甩向壳体壁上,返回罐内,气体则由汽孔排出。
挡板
挡板的作用是改变液流的方向,由径向流改为轴向流,促使液体激烈翻动,增加溶解氧。通常挡板宽度取(0。1-0。12)D,装设4-6块即可满足全挡板条件。所谓"全挡板条件"是指在一定转速下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。要达到全挡板条件必须满足下式要求:
D—罐的直径(mm)
Z—挡板数
W—挡板宽度(mm)
竖立的列管,排管,也可以起挡板作用,故一般具有冷却列管或排管的发酵罐内不另设挡板。(但冷却管为盘管时,则应设挡板。)挡板的长度自液面起到罐底为止。挡板与罐壁之间的距离为(1/5~1/9)W,避免形成死角,防止物料与菌体堆积。
轴封
轴封的作用:使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封,防止泄露和污染杂菌。常用的轴封有填料函轴封和端面轴封两种。填料函轴封是由填料箱体,填料底衬套,填料压盖和压紧螺栓待零件构成,使旋转轴达到密封的效果。安装在旋转轴与设备之间的部件,它的作用是阻止工作介质(液体,气体)沿转动轴伸出设备之处泄漏冷却装置
5M3以下发酵罐一般采用夹套冷却。大型发酵罐采用列管冷却(四至八组)。带夹套的发酵罐罐体壁厚要按外压计算[即3。5Kg/厘米2(绝对压力)]夹套内设置螺旋片导板,来增加换热效果,同时对罐身起加强作用。冷却列管极易腐蚀或磨损穿孔,最好用不锈钢制造。
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