《氣升式發(fā)酵罐》課件

氣升式發(fā)酵罐引言發(fā)酵技術(shù)發(fā)酵是生物技術(shù)領(lǐng)域的核心技術(shù)，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工等行業(yè)。氣升式發(fā)酵罐作為發(fā)酵工藝的關(guān)鍵設(shè)備，氣升式發(fā)酵罐在近年來得到了廣泛應(yīng)用和發(fā)展。本課件本課件旨在介紹氣升式發(fā)酵罐的原理、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)，為相關(guān)領(lǐng)域人員提供參考。氣升式發(fā)酵罐的定義氣升式發(fā)酵罐是一種利用氣體提升發(fā)酵液，并進(jìn)行混合和傳質(zhì)的發(fā)酵設(shè)備。其主要特點(diǎn)是將壓縮空氣從罐底通入，形成氣泡，推動(dòng)發(fā)酵液向上流動(dòng)，并與空氣進(jìn)行充分接觸，完成氧氣傳遞和混合。氣升式發(fā)酵罐廣泛應(yīng)用于生物制藥、食品飲料、發(fā)酵工業(yè)等領(lǐng)域，為生產(chǎn)微生物制品、酶制劑、抗生素、酒精等產(chǎn)品提供高效的發(fā)酵環(huán)境。氣升式發(fā)酵罐的工作原理1空氣注入壓縮空氣通過底部噴嘴注入發(fā)酵罐，形成氣泡。2氣泡上升氣泡上升帶動(dòng)培養(yǎng)液一起流動(dòng)，形成循環(huán)流動(dòng)。3混合攪拌氣泡上升和培養(yǎng)液循環(huán)，使罐內(nèi)物料得到充分混合和攪拌。4氧氣傳遞氣泡在上升過程中，將氧氣傳遞給培養(yǎng)液，滿足微生物生長(zhǎng)需求。氣升式發(fā)酵罐的特點(diǎn)高效的傳質(zhì)氣升式發(fā)酵罐通過氣體升騰，有效提高了氧氣在發(fā)酵液中的溶解效率。良好的混合效果氣體升騰帶動(dòng)發(fā)酵液循環(huán)，確保了發(fā)酵過程的均勻性。較低的能耗氣升式發(fā)酵罐無需復(fù)雜的攪拌系統(tǒng)，節(jié)省了能源消耗。較小的占地面積與傳統(tǒng)攪拌式發(fā)酵罐相比，氣升式發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)更緊湊，占地面積更小。氣升式發(fā)酵罐的應(yīng)用領(lǐng)域生物制藥生產(chǎn)抗生素、疫苗、酶等生物制品。食品發(fā)酵生產(chǎn)醬油、醋、酒等發(fā)酵食品。生物能源生產(chǎn)生物柴油、生物乙醇等生物燃料。環(huán)境保護(hù)污水處理、生物降解等環(huán)境治理應(yīng)用。氣升式發(fā)酵罐的主要結(jié)構(gòu)氣升式發(fā)酵罐主要由以下幾部分組成：發(fā)酵罐主體結(jié)構(gòu)氣相分配系統(tǒng)液相分配系統(tǒng)發(fā)酵罐出料系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)攪拌系統(tǒng)發(fā)酵罐主體結(jié)構(gòu)內(nèi)壁通常采用不銹鋼材料，表面光滑，易于清洗消毒。底部設(shè)計(jì)有錐形底部，方便物料排放，并可防止沉淀物積聚。上部設(shè)有進(jìn)料口、排氣口、取樣口等，方便操作和控制。氣相分配系統(tǒng)氣相分配系統(tǒng)是發(fā)酵罐中重要組成部分，負(fù)責(zé)將空氣均勻分布到罐體中，為微生物生長(zhǎng)提供充足的氧氣。通常采用多孔板或噴嘴式設(shè)計(jì)，保證氧氣高效傳遞，避免氧氣短缺影響發(fā)酵效果。系統(tǒng)還配備過濾裝置，去除空氣中的雜質(zhì)，防止污染發(fā)酵過程。液相分配系統(tǒng)液相分配系統(tǒng)是氣升式發(fā)酵罐的關(guān)鍵組成部分，負(fù)責(zé)將發(fā)酵液均勻地分配到各個(gè)反應(yīng)器區(qū)域，確保發(fā)酵過程的穩(wěn)定性和效率。它通常包括噴嘴、管道和閥門等部件，可以根據(jù)不同的工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和配置。發(fā)酵罐出料系統(tǒng)底部閥門出料適用于固體含量較高的發(fā)酵液，如醬油、醋等。側(cè)向出料管道適用于液體含量較高的發(fā)酵液，如酒精、抗生素等。溫度控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)是發(fā)酵罐的關(guān)鍵組成部分，確保發(fā)酵過程在最佳溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。系統(tǒng)通常包括溫度傳感器、控制器、加熱器和冷卻器等設(shè)備。溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)酵罐內(nèi)溫度，并將信號(hào)傳遞給控制器?？刂破鞲鶕?jù)預(yù)設(shè)溫度參數(shù)，控制加熱器或冷卻器，以維持罐內(nèi)溫度穩(wěn)定。攪拌系統(tǒng)氣升式發(fā)酵罐通常采用氣升式攪拌，利用壓縮空氣在罐體內(nèi)形成氣泡，推動(dòng)培養(yǎng)液循環(huán)流動(dòng)，達(dá)到攪拌效果。氣升式攪拌系統(tǒng)主要由空氣壓縮機(jī)、氣體分配器、導(dǎo)流板等組成，通過調(diào)節(jié)壓縮空氣量和氣體分配器結(jié)構(gòu)，可以控制培養(yǎng)液的循環(huán)速度和攪拌強(qiáng)度。發(fā)酵罐的材質(zhì)選擇不銹鋼耐腐蝕，易于清潔，可耐高溫高壓，是發(fā)酵罐最常用的材質(zhì)。玻璃透明度高，便于觀察發(fā)酵過程，但耐壓性較差。復(fù)合材料輕便，抗腐蝕性強(qiáng)，但價(jià)格較高。發(fā)酵罐系統(tǒng)主要流程1原料進(jìn)料2發(fā)酵過程3出料4清洗原料進(jìn)料1原材料預(yù)處理對(duì)原材料進(jìn)行清洗、粉碎、滅菌等預(yù)處理，確保原料質(zhì)量符合要求。2配料根據(jù)配方比例，將處理后的原材料按照一定比例混合。3進(jìn)料將混合后的配料通過進(jìn)料管道送入發(fā)酵罐。發(fā)酵過程菌種接種將培養(yǎng)好的菌種接種到發(fā)酵罐中，開始發(fā)酵過程。溫度控制嚴(yán)格控制發(fā)酵溫度，保證菌種最佳生長(zhǎng)狀態(tài)。通風(fēng)攪拌通過通風(fēng)和攪拌，保證罐內(nèi)氧氣供應(yīng)和均勻混合。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)補(bǔ)充根據(jù)發(fā)酵過程需求，及時(shí)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。發(fā)酵監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)酵過程參數(shù)，如溫度、pH值、溶解氧等。出料1分離將發(fā)酵液中的菌體和發(fā)酵產(chǎn)物分離。2過濾去除殘留的固體顆粒。3收集收集純凈的發(fā)酵產(chǎn)物。清洗1沖洗使用清水沖洗發(fā)酵罐內(nèi)部，去除殘留的發(fā)酵液和雜質(zhì)。2消毒使用消毒劑對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行消毒，確保罐體無菌，防止污染。3干燥對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行干燥，去除水分，為下次發(fā)酵做好準(zhǔn)備。氣升式發(fā)酵罐的優(yōu)勢(shì)高效換熱氣升式發(fā)酵罐擁有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的熱量傳遞，確保發(fā)酵過程的溫度控制。均勻的菌種分布?xì)馍桨l(fā)酵罐利用氣泡的上升流動(dòng)，將菌種均勻地分布在整個(gè)罐體中，確保發(fā)酵過程的穩(wěn)定性。良好的氣固接觸氣泡的上升和下降流動(dòng)，增加了氣體與固體物料的接觸面積，提高了發(fā)酵效率。高效換熱氣升式發(fā)酵罐通過循環(huán)的空氣進(jìn)行加熱，可以有效地控制發(fā)酵溫度，保證菌種最佳生長(zhǎng)條件。高效的換熱系統(tǒng)減少能量損耗，降低生產(chǎn)成本。均勻的菌種分布?xì)馍h(huán)氣升式發(fā)酵罐利用氣體升力將培養(yǎng)液循環(huán)，確保菌種在整個(gè)發(fā)酵罐內(nèi)均勻分布。避免死角循環(huán)流動(dòng)有效避免發(fā)酵罐內(nèi)出現(xiàn)死角，防止菌種濃度不均。良好的氣固接觸氣體分布均勻氣升式發(fā)酵罐中的氣體分布更均勻，提高了氣固之間的接觸效率。氣體利用率高有效地促進(jìn)了氣體與菌體的接觸，提高了氧氣吸收率。發(fā)酵效率提升良好的氣固接觸，促進(jìn)發(fā)酵反應(yīng)的順利進(jìn)行。高產(chǎn)出率優(yōu)化發(fā)酵條件氣升式發(fā)酵罐可以提供更加均勻的氧氣分布，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)和代謝，提高發(fā)酵效率。高效的物質(zhì)傳遞氣升式發(fā)酵罐的氣液混合效果更佳，提高了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝產(chǎn)物的釋放，從而提高發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量。降低生產(chǎn)成本氣升式發(fā)酵罐的節(jié)能性能突出，可以減少能源消耗，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)酵罐的應(yīng)用案例制藥公司抗生素、疫苗、酶等生物制品的生產(chǎn)。酒廠啤酒、葡萄酒、白酒等酒精飲料的發(fā)酵。食品公司酸奶、醬油、醋等食品的發(fā)酵。某制藥公司發(fā)酵項(xiàng)目項(xiàng)目背景某制藥公司需要進(jìn)行大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)，以滿足其藥物生產(chǎn)需求。氣升式發(fā)酵罐的應(yīng)用選擇氣升式發(fā)酵罐進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)，以提高發(fā)酵效率和產(chǎn)出。某酒廠酒精發(fā)酵項(xiàng)目高濃度酒精生產(chǎn)采用氣升式發(fā)酵罐進(jìn)行酒精發(fā)酵，可實(shí)現(xiàn)高濃度酒精生產(chǎn)，提升產(chǎn)量。節(jié)能減排氣升式發(fā)酵罐具有高效換熱的特點(diǎn)，可降低能耗，減少?gòu)U水排放。自動(dòng)化控制自動(dòng)化控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。某食品公司發(fā)酵項(xiàng)目利用氣升式發(fā)酵罐生產(chǎn)酵母生產(chǎn)乳酸菌發(fā)酵飲料生產(chǎn)酸奶等發(fā)酵乳制品氣升式發(fā)酵罐的發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)升級(jí)不斷改進(jìn)發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)和工藝，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。應(yīng)用范圍拓展從傳統(tǒng)的食品發(fā)酵擴(kuò)展到生物制藥、生物能源等新領(lǐng)域。自動(dòng)化程度提升采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過程的智能化管理。技術(shù)升級(jí)控制系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)代控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的發(fā)酵參數(shù)調(diào)節(jié)和過程監(jiān)控。傳感器技術(shù)采用更精確的傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)酵過程中的關(guān)鍵參數(shù)，提高發(fā)酵效率。材料工藝開發(fā)新型耐腐蝕、耐高溫的材料，延長(zhǎng)發(fā)酵罐的使用壽命。應(yīng)用范圍拓展1食品行業(yè)廣泛應(yīng)用于發(fā)酵乳制品、釀酒、醬油、醋、調(diào)味品等食品的生產(chǎn)。2醫(yī)藥行業(yè)用于生產(chǎn)抗生素、疫苗、酶制劑、激素等醫(yī)藥產(chǎn)品。3環(huán)保領(lǐng)域用于污水處理、生物降解、生物燃料等環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目。自動(dòng)化程度提升智