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設計機械攪拌通風式發酵罐的基本依據有哪些

作者:發酵罐 時間:2017-12-27 10:12
發酵罐主要由罐體和冷卻列管,以及攪拌裝置,傳動裝置,軸封裝置,人孔和其它的一些附件組成。這次設計就是要對25M3通風發酵罐的幾何尺寸進行計算;考慮壓力,溫度,腐蝕因素,選擇罐體材料,确定罐體外形、罐體和封頭的壁厚;根據發酵微生物産生 信息摘要:
機械攪拌通風 發酵罐 設計基本依據 (1)、機械攪拌生物 發酵 罐的型式 通用式機械攪拌生物反應器,其主要結構标準如下: ①高徑比:H/D=1.7-4.0 ②攪拌器:六彎葉渦輪攪拌器,Di:di:L:B=20:15:5:4 ③攪拌器直徑:Di=D/3 ④攪拌器間距:S

設計機械攪拌通風式發酵罐的基本依據有哪些

發酵罐發酵過程中,為了能對生産過程進行必要的控制,我們需要對有關參數進行定期取樣測定或進行連續測量,以确定其參數對于發酵罐發酵過程的影響程度。

反映發酵過程變化的參數可以分為兩類:一類是可以直接采用特定的傳感器檢測的參數。它們包括反映物理環境和化學環境變化的參數,如溫度、壓力、攪拌功率、轉速、泡沫、發酵液粘度、濁度、pH、離子濃度、溶解氧、基質濃度等,稱為直接參數。

另一類是至今尚難于用傳感器來檢測的參數,包括細胞生長速率、産物合成速率和呼吸嫡等。這些參數需要根據一些直接檢測出來的參數,借助于電腦計算和特定的數學模型才能得到。因此這類參數被稱為間接參數。上述參數中,對發酵過程影響較大的有溫度、pH值和溶解氧濃度等。

一、溫度對發酵罐發酵過程的影響

但實際生産中,由于發酵液的體積很大,升降溫度都比較困難,所以在整個發酵過程中,往往采用一個比較适合的培養溫度,使得到的産物産量最高,或者在可能的條件下進行适當的調整。

發酵溫度可通過溫度計或自動記錄儀表進行檢測,通過向發酵罐的夾套或蛇形管中通人冷水、熱水或蒸汽進行調節。工業生産上,所用的大發酵罐在發酵過程中一般不需要加熱,因發酵中釋放了大量的發酵熱,在這種情況下通常還需要加以冷卻,利用自動控制或手動調整的閥門,将冷卻水通人夾套或蛇形管中,通過熱交換來降溫,保持恒溫發酵。

二、溶解氧濃度對發酵罐發酵過程的影響

對于好氧發酵,溶解氧濃度是最重要的參數之一。微生物深層培養時,需要适量的溶解氧以維持其呼吸代謝和某些産物的合成,氧的不足會造成代謝異常,産量降低。

微生物發酵的最适氧濃度與臨界氧濃度是不同的。前者是指溶解氧濃度對生長或合成有一最适的濃度範圍,後者一般指不影響菌體呼吸所允許的最低氧濃度。為了避免生物合成處在氧限制的條件下,需要考察每一發酵過程的臨界氧濃度和最适氧濃度,并使其保持在最适氧濃度範圍。

因此可以控制菌的比生長速率比臨界值略高一點,達到最适菌體濃度。這樣既能保證産物的比生産速率維持在最大值,又不會使需氧大于供氧。這可以通過控制基質的濃度來實現,如控制補糖速率。除控制補料速度外,在工業上,還可采用調節溫度(降低培養溫度可提高溶氧濃度)。液化培養基、中間補水,添加表面活性劑等工藝措施,來改善溶氧水平。

三、PH值對發酵罐發酵過程的影響

發酵過程中,pH值的變化取決于所用的菌種、培養基的成分和培養條件。培養基中的營養物質的代謝,是引起pH值變化的重要原因,發酵液的pH值變化乃是菌體産酸和産堿的代謝反應的綜合結果。每一類微生物都有其最适的和能耐受的pH值範圍,而且微生物生長階段和産物合成階段的最适pH值往往不一樣,需要根據實驗結果來确定。

PH值對發酵罐發酵過程的影響主要表現在以下幾個方面:

影響酶的活性,當pH值抑制菌體中某些酶的活性時,會阻礙菌體的新陳代謝;

2.影響培養基中某些組分和中間代謝産物的離解,從而影響微生物對這些物質的利用;

3.影響微生物細胞膜所帶電荷的狀态,改變細胞膜的通透性,影響微生物對營養物質的吸收及代謝産物的排洩;

4.PH值不同,往往引起菌體代謝過程的不同,使代謝産物的質量和比例發生改變。

5.pH值還會影響某些黴菌的形态。

為了确保發酵罐發酵的順利進行,必須使其各個階段經常處于最适pH值範圍之内,這就需要在發酵過程中不斷地調節和控制pH值的變化。

首先需要考慮和試驗發酵培養基的基礎配方,使它們有個适當的配比,使發酵過程中的pH值變化在合适的範圍内。如果達不到要求,還可在發酵過程中補加酸或堿。

不鏽鋼儲罐

 

設計機械攪拌通風式發酵罐的基本依據有哪些

機械攪拌通風發酵罐設計基本依據

(1)、機械攪拌生物發酵罐的型式

通用式機械攪拌生物反應器,其主要結構标準如下:

①高徑比:H/D=1.7-4.0

②攪拌器:六彎葉渦輪攪拌器,Di:di:L:B=20:15:5:4

③攪拌器直徑:Di=D/3

④攪拌器間距:S=(0.95-1.05)D

⑤最下一組攪拌器與罐底的距離:C=(0.8-1.0)D

⑥擋闆寬度:B=0.1D,當采用列管式冷卻時,可用列管冷卻代替擋闆

(2)、小型發酵罐反應器用途

用于味精生産的各級種子罐或發酵罐,有關設計參數如下:

①裝料系數:種子罐0.50-0.65

發酵罐0.65-0.8

②發酵液物性參數:密度1080kg/m3

粘度2.0×10-3N.s/m2

導熱系數0.621W/m.℃

比熱4.174kJ/kg.℃

③高峰期發酵熱3-3.5×104kJ/h.m3

④溶氧系數:種子罐5-7×10-6molO2/ml.min.atm

發酵罐6-9×10-6molO2/ml.min.atm

⑤标準空氣通風量:種子罐0.4-0.6vvm

發酵罐0.2-0.4vvm

(3)、發酵罐冷卻水及冷卻裝置

冷卻水:地下水18-20℃

冷卻水出口溫度:23-26℃

發酵溫度:32-33℃

冷卻裝置:種子罐用夾套式冷卻,發酵罐用列管冷卻。

(4)、發酵罐設計壓力罐内0.4MPa;夾套0.25 MPa

發酵罐主要由罐體和冷卻列管,以及攪拌裝置,傳動裝置,軸封裝置,人孔和其它的一些附件組成。這次設計就是要對25M3通風發酵罐的幾何尺寸進行計算;考慮壓力,溫度,腐蝕因素,選擇罐體材料,确定罐體外形、罐體和封頭的壁厚;根據發酵微生物産生的發酵熱、發酵罐的裝液量、冷卻方式等進行冷卻裝置的設計、計算;根據上面的一系列計算選擇适合的攪拌裝置,傳動裝置,和人孔等一些附件的确定,完成整個裝備圖,完成這次設計。

這次設計包括一套圖樣,主要是裝配圖,還有一份說明書。而繪制裝配圖是生物工程設備的機械設計核心内容,繪制裝配圖要有合理的選擇基本視圖,和各種表達方式,有合理的選擇比例,大小,和合理的安排幅面。說明書就是要寫清楚設計的思路和步驟。

 

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