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對發酵罐的傳動裝置/軸封/穩定器的改進使其效率更穩定高效

作者:發酵罐 時間:2018-02-21 10:06
對發酵罐的傳動裝置/軸封/穩定器的改進使其效率更穩定高效 随着生物高新技術的發展,菌種不斷改進,對生物發酵罐提出了更高的要求, 因而對通用的它各部分結構進行改進, 使它的結構更為簡 信息摘要:
對 發酵罐 的傳動裝置/軸封/穩定器的改進使其效率更穩定高效 随着生物高新技術的發展,菌種不斷改進,對生物 發酵 罐提出了更高的要求, 因而對通用的它各部分結構進行改進, 使它的結構更為簡單、合理, 維修方便, 使用壽命長,

對發酵罐的傳動裝置/軸封/穩定器的改進使其效率更穩定高效

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

 

對發酵罐的傳動裝置/軸封/穩定器的改進使其效率更穩定高效

發酵罐的傳動裝置/軸封/穩定器的改進使其效率更穩定高效

随着生物高新技術的發展,菌種不斷改進,對生物發酵罐提出了更高的要求, 因而對通用的它各部分結構進行改進, 使它的結構更為簡單、合理, 維修方便, 使用壽命長, 能耗低, 産量高, 經濟效益好, 結構改進後的它可廣泛應用于食品、制藥、輕化工等行業。

傳動裝置的改進:

舊式的一直采用三角皮帶減速傳動,盡管結構簡單,但噪音較大,更換機械密封零件時比較麻煩,且大皮帶輪覆蓋罐頂,操作空間變得狹窄。如今許多工廠都采用行星齒輪減速裝置,此裝置傳動比大,體積小,承載能力大,運轉平穩可靠,更适合大容量的它減速傳動。

近年來一種高新技術産品交流變頻調速器的應用頗受注目,此變頻調速器應用通用性強,可靠性高,安裝方便,可滿足攪拌過程中需要調速的生産工藝場合;更重要的是其顯著的節能效果,提高了産品的經濟效益。

軸封的改進:

軸封的主要作用是防止洩漏和染菌。軸封處機械密封結構由動環、靜環、彈簧加荷裝置和輔助密封圈四部分組成。當軸旋轉時靜環不動、動環與軸一起運動,通過彈簧力作用動環與靜環緊密接觸,從而阻止介質的洩漏,達到密封的目的。攪拌軸的軸封常采用單端面非平衡型的機械軸封,這種軸封基本上能滿足它的要求, 但軸封液會不可避免地漏入罐内, 造成對發酵液的污染。設計的大型機械軸封,在結構上作了改進,即增加一隻收集器,可确保軸封液不漏入生物發酵罐内而被引至罐外。

改進方法:舊式傳動軸采用夾殼聯軸器與攪拌軸聯接,在更換機械密封時,需拆除傳動裝置,維修工作量很大。現傳動裝置出軸端與攪拌軸連接選用三分式聯軸器。三分式聯軸器由上聯軸器和兩個下聯軸器組成, 當需要更換機械密封時,隻需拆開兩個下半聯軸器,攪拌軸稍微下移落在軸座架上,利用兩軸端之間的空擋可對機械密封進行拆裝, 這樣不需進罐内拆裝攪拌軸便可更換機械密封,省去大量吊裝工作量。

穩定器的改進:

舊式的生物發酵罐,不鏽鋼發酵罐通常在罐内設置兩檔中間軸承或一個中間軸承和一個底軸承來控制攪拌軸的撓度與偏擺量, 這勢必造成攪拌對中困難, 同時中間軸承要依靠物料來潤滑, 當物料中帶有固體時, 磨損加劇, 同時結構縫隙和死角, 容易染菌影響質量。

改進方法:是取消了中間軸承或底軸承, 在攪拌器下面配置穩定器,在攪拌過程中利用穩定器對流體産生的阻尼作用抵消攪拌器的部分徑向力,從而減小攪拌軸的撓度,用穩定器替代中間軸承或底軸承,可減小染菌率,減輕電機負荷, 減少維修工作量,節省費用。

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