① 發酵罐中攪拌器、擋板、消泡器、空氣分布器、換熱裝置的作用是什麼
攪拌器:讓發酵物料混合均勻
擋板:配合攪拌器使用,立式罐內形成上下混合專均勻的效果。
消泡屬器:消除發酵過程產生的泡沫,防止堵塞,一般用水沖或者機械破碎。
空氣分布器:好氧發酵罐可以用來引入空氣反應,厭氧發酵罐可以將沼氣壓縮用於攪拌。
換熱裝置:發酵罐需要維持一定的發酵溫度,換熱裝置用來控制溫度不要過高或者過低。
② 試例舉幾種啤酒發酵設備,並闡明其特點。
啤酒發酵設備-發酵罐介紹 發酵罐:承擔產物的生產任務。它必須能夠提供微生物生命活動和代謝所要求的條件,並便於操作和控制,保證工藝條件的實現,從而獲得高產。
一個優良的發酵罐裝置和組成
(1)應具有嚴密的結構
(2)良好的液體混合特性
(3)好的傳質相傳熱速率
(4)具有配套而又可靠的檢測,控制儀表啤酒發酵設備-發酵罐發展歷史 第一階段:1900年以前,是現代發酵罐的雛形,它帶有簡單的溫度和熱交換儀器。
第二階段:1900-1940年,出現了200m3的鋼制發酵罐,在麵包酵母發酵罐中開始使用空氣分布器,機械攪拌開始用在小型的發酵罐中。
第三階段:1940-1960年,機械攪拌,通風,無菌操作和純種培養等一系列技術開始完善,發酵工藝過程的參數檢測和控制方面已出現,耐蒸汽滅菌的在線連續測定的pH電極和溶氧電極,計算機開始進行發酵過程的控制。發酵產品的分離和純化設備逐步實現商品化。
第四階段:1960-1979年,機械攪拌通風發酵罐的容積增大到80-150m3。由於大規模生產單細胞蛋白的需要,又出現了壓力循環和壓力噴射型的發酵罐,它可以克服—些氣體交換和熱交換問題。計算機開始在發酵工業上得到廣泛應用。
第五階段:1979年至今。生物工程和技術的迅猛發展,給發酵工業提出了新的課題。於是,大規模細胞培養發酵罐應運而生,胰島素,干擾素等基因工程的產品走上商品化。啤酒發酵設備-發酵罐的特點 (1)發酵罐與其他工業設備的突出差別是對純種培養的要求之高,幾乎達到十分苛刻的程度。因此,發酵罐的嚴密性,運行的高度可靠性是發酵工業的顯著特點。
(2)現代發酵工業為了獲取更大的經濟利益,發酵罐更加趨向大型化和自動化發展。在發酵罐的自動化方面,作為參數檢測的眼睛如pH電極,溶解氧電極,溶解CO2電極等的在線檢測在國外巳相當成熟。發酵檢測參數還只限於溫度,壓力,空氣流量等一些最常規的參數。啤酒發酵設備-發酵罐的種類發酵工業上最常用的是通風攪拌罐。除了通風攪拌發酵罐外,其它型式的發酵罐如:氣提式發酵罐,壓力循環發酵罐,帶超濾膜的發酵罐等。
典型發酵設備:種子制備設備、主發酵設備、輔助設備(無菌空氣和培養基的制備)、發酵液預處理設備、粗產品的提取設備、產品精製與乾燥設備、流出物回收,利用和處理設備發酵罐工藝操作條件
1。溫度:25~40℃。
2。壓力:0~1kg/cm3(表壓)。
3。滅菌條件;溫度100~140℃,壓力0~3kg/cm3(表壓)。
4。pH:2~11。
5。需氧量:0。05~0。3kmo1/m3·h。
6。通氣量:0。3~2VVM。
7。功率消耗:0。5~4kW/m3。
8。發酵熱量:5000~20000kcal/m3。h。啤酒發酵設備-發酵罐的類型 1。按微生物生長代謝需要分類
好氣:抗生素,酶制劑,酵母,氨基酸,維生素等產品是在好氣發酵罐中進行的;需要強烈的通風攪拌,目的是提高氧在發酵液中的傳質系數。厭氣:丙酮丁醇,酒精,啤酒,乳酸等採用厭氣發酵罐。不需要通氣。
2。按照發酵罐設備特點分類
機械攪拌通風發酵罐:包括循環式,如伍式發酵罐,文氏管發酵罐,以及非循環式的通風式發酵罐和自吸式發酵罐等。非機械攪拌通風發酵罐:包括循環式的氣提式,液提式發酵罐,以及非循環式的排管式和噴射式發酵罐。這兩類發酵罐是採用不同的手段使發酵罐內的氣,固,液三相充分混合,從而滿足微生物生長和產物形成對氧的需求。
3。按容積分類
一般認為500L以下的是實驗室發酵罐;500-5000L是中試發酵罐;5000L以上是生產規模的發酵罐。密閉厭氧發酵罐
對這類發酵罐的要求是:能封閉;能承受一定壓力;有冷卻設備;罐內盡量減少裝置,消滅死角,便於清洗滅菌。
酒精和啤酒都屬於嫌氣發酵產物,其發酵罐因不需要通入昂貴的無菌空氣,因此在設備放大,製造和操作時,都比好氣發酵設備簡單得多。
它的容積常大於50m3,H:Dt=1-2,罐的上,下部都是錐形的。
上部有物料口,冷卻水口,CO2和氣體出口,人孔和壓力表開口等。
溫度控制採用罐內蛇管和罐外壁直接水噴淋相結合,排料管在罐的底部。
一,酒精發酵罐
酵母將糖轉化為酒精高轉化率條件
(1)滿足酵母生長和代謝的必要工藝條件
(2)一定的生化反應時間
(3)及時移走在生化反應過程中將釋放的生物熱
酒精發酵罐的結構要求:滿足工藝要求,有利於發酵熱的排出,從結構上有利於發酵液的排出,有利於設備清洗,維修以及設備製造安裝方便等問題。
啤酒發酵設備-發展趨勢 近年來,啤酒發酵設備向大型,室外,聯合的方向發展,迄今為止,使用的大型發酵罐容量已達1500噸。大型化的目的是:
(1)由於大型化,使啤酒質量均一化;由於啤酒生產的罐數減少,使生產合理化,降低了主要設備的投資。
發酵容器材料的變化。由陶器向木材---水泥----金屬材料演變。現在的啤酒生產,後兩種材料都在使用。我國大多數啤酒發酵容器為內有塗料的鋼筋水泥槽,新建的大型容器一般使用不銹鋼。
(2)開放式發酵容器向密閉式轉變。
小規模生產時,一般用開放式,對發酵的管理,泡沫形態的觀察和醪液濃度的測定等比較方便。隨著啤酒生產規模的擴大,發酵容器大型化,並為密閉式。從開放式轉向密閉發酵的最大問題是發酵時被氣泡帶到表面的泡蓋的處理。可用吸取法分離泡蓋。
(3)密閉容器的演變。
原來是在開放式長方形容器上面加弓形蓋子的密閉發酵槽;隨著技術革新過渡到用鋼板,不銹鋼或鋁制的卧式圓筒形發酵罐。後來出現的是立式圓筒體錐底發酵罐。目前使用的大型發酵罐主要是立式罐,如奈坦罐,聯合罐,朝日罐等。由於發酵罐容量的增大,要求清洗設備裝置也有很大的改進,大都採用CIP自動清洗系統。啤酒前,後發酵設備及計算。啤酒發酵設備-前後發酵設備(一)前發酵設備
傳統的前發酵槽均置於發酵室內,發酵槽大部分為開口式。前發酵槽可為鋼板制,常見的採用鋼筋混凝上製成,也有用磚砌,外面抹水泥的發酵槽。形式以長方形或正方形為主。前發酵槽內要塗布一層特殊塗料作為保護層。採用不飽和聚脂樹脂,環氧樹脂或其他特殊塗料較為廣泛,但還未完全符合啤酒低溫發酵的防腐要求。
前發酵槽的底略有傾斜,利於廢水排出離槽底10-15cm處,伸出有嫩啤酒放出管為了維持發酵槽內醪液的低溫,在槽中裝有冷卻蛇管或排管。前發酵槽的冷卻面積,根據經驗,對下面啤酒發酵取每立方米發酵液約為0。2平方米冷卻面積,蛇管內通入0-2度的冰水。注意CO2的排放,防止中毒。
後發酵設備
主要完成嫩啤酒的繼續發酵,並飽和二氧化碳,促進啤酒的穩定,澄清和成熟。
根據工藝要求,貯酒室內要維持比前發酵室更低的溫度,一般要求0-2℃,特殊產品要求達到-2℃左右。後發酵過程殘糖較低,發酵溫和,故槽內一般無須再裝置冷卻蛇管。貯酒室的建築結構和保溫要求,均不能低於前發酵,室內低溫的維持,是借室內冷卻排管或通入冷風循環而得。後發酵槽是金屬的圓筒形密閉容器,有卧式和立式兩種。工廠大多數採用卧式。發酵過程中需飽和CO2,後發酵槽應製成耐壓0。1-0。2MPa表壓的容器。後發酵槽槽身裝有人孔,取樣閥,進出啤酒接管,排出二氧化碳接管,壓縮空氣接管,溫度計,壓力表和安全閥等附屬裝置。後發酵槽的材料,一般用A3鋼板製造,內壁塗以防腐層。貯酒槽全部放置在隔熱的貯酒室內,維持一定的後酵溫度。毗鄰貯酒室外建有絕熱保暖的操作通道,在通道內進行後發酵過程的調節和操作。貯酒室和通道相隔的牆壁上開有一定直徑和數量的玻璃窺察窗,便於觀察後發酵室內部情況。通道內保持常溫,開啟發酵液的管道和閥門都接通到通道里。啤酒發酵設備-新型啤酒發酵設備1。圓筒體錐底發酵耀
圓簡體錐底立式發酵罐(簡稱錐形罐),已廣泛用於上面或下面發酵啤酒生產。錐形罐可單獨用於前發酵或後發酵,還可以將前,後發酵合並在該罐進行(一罐法)。這種設備的優點:在於能縮短發酵時間,而且具有生產上的靈活性,故能適合於生產各種類型啤酒的要求。
設備特點
這種設備一般置於室外。已滅菌的新鮮麥汁與酵母由底部進入罐內;發酵最旺盛時,使用全部冷卻夾套,維持適宜的發酵溫度。冷媒多採用乙二醇或酒精溶液,也可使用氨(直接蒸發)作冷媒;CO2氣體由罐頂排出。罐身和罐蓋上均裝有人孔,罐頂裝有壓力表,安全閥和玻璃視鏡。在罐底裝有凈化的CO2充氣管。罐身裝有取樣管和溫度計接管。設備外部包紮良好的保溫層,以減少冷量損耗。
優點:
(1)是能耗低,採用的管徑小,生產費用可以降低。
(2)最終沉積在錐底的酵母,可打開錐底閥門,把酵母排出罐外,部分酵母留作下次待用。
影響發酵設備造價的因素
發酵設備大小,形式,操作壓力及所需的冷卻工作負荷。容器的形式主要指其單位容積所需的表面積,以m2/100L表示,這是影響造價的主要因素。2.通用罐
用於多罐法及一罐法生產。因而它適合多方面的需要,故又稱該類型罐為通用罐。
結構:主體是一圓柱體,是由7層1。2m寬的鋼板組成。總的表面積是378m3,總體積765m3。
聯合罐是由帶人孔的薄殼垂直圓柱體,拱形頂及有足夠斜度以除去酵母的錐底所組成。錐底的形式可與浸麥槽的錐底相似。聯合罐的基礎是一鋼筋混凝土圓柱體,其外壁約3m高,20cm厚。基礎圓柱體壁上部的形狀是按照罐底的斜度來確定的。有30個鐵錨均勻地分埋入圓柱體壁中,並與罐焊接。圓柱體與罐底之間填入堅固結實的水泥沙漿,在填充料與罐底之間留25。4cm厚的空心層以絕緣。
3。朝日罐
前發酵和後發酵合一的室外大型發酵罐朝日罐是用4—6mm的不綉鋼板製成的斜底圓柱型發酵罐。其高度與直徑比為1:1-2:1外部設有冷卻夾套,冷卻夾套包圍罐身與罐底。外面用泡沫塑料保溫內部設有帶轉軸的可動排油管,用來排出酒液,並有保持酒液中CO2含量均一的作用。
朝日罐特點
朝日罐與錐形罐具有相同的功能,但生產工藝不同。
(1)利用離心機回收酵母
(2)利用薄板換熱器控制發酵溫度
(3)利用循環泵把發酵液抽出又送回去。
優點:
三種設備互相組合,解決了前,後發酵溫度控制和酵母濃度的控制問題,加速了酵母的成熟。使用酵母離心機分離發酵液的酵母,可以解決酵母沉澱慢的缺點利用凝聚性弱的酵母進行發酵,增加酵母與發酵濃接觸時間,促進發酵液中乙醛和雙乙醯的還原,減少其含量。啤酒發酵設備-啤酒的連續發酵罐種類1。兩個攪拌罐和一個酵母分離罐串聯起來,加入酒花的麥芽汁流加入第一個攪拌罐,經發酵後,成熟啤酒從分離罐中流出。這種流程已達到日產100m2的規模。
2。由數個高度6~9m的塔式發酵罐串聯起來,附加一些酵母分離和啤酒貯藏設備。
還有一個由主發酵塔和一個發酵塔組成,發酵周期40,50小時,連續發酵兩個月,各項經濟指標均優於間歇法。
丙酮—丁醇發酵罐
生產丙酮,丁醇的發酵罐比酒精發酵罐高,罐身需承受高壓,罐壁較厚,用鋼板製成。頂蓋和底部採用球形封頭,罐內表面平整光滑,無內部件,採用表面噴淋冷卻。種子罐採用夾套冷卻。一,機械攪拌發酵罐
機械攪拌發酵罐是發酵工廠常用類型之一。它是利用機械攪拌器的作用,使空氣和醪液充分混合促使氧在醪液中溶解,以保證供給微生物生長繁殖,發酵所需要的氧氣。
啤酒發酵設備-發酵罐的結構1,罐體
2,攪拌器和擋板
3,消泡器
4,聯軸器及軸承
5,變速裝置
6,空氣分布裝置
7,軸封
8,冷卻裝置
罐體
由圓柱體及橢圓形或碟形封頭焊接而成,材料為碳鋼或不銹鋼,對於大型發酵罐可用襯不銹鋼板或復合不銹鋼製成,襯里用的不銹鋼板厚為2-3毫米。為了滿足工業要求,在一定壓力下操作,空消或實消,罐為一個受壓容器,通常滅菌的壓力為2。5公斤/厘米2(絕對壓力)。
攪拌器
攪拌器有平葉式,彎葉式,箭葉式三種其作用是打碎氣泡,使氧溶解於醪液中,從攪拌程度來說,以平葉渦輪最為激烈,功率消耗也最大,彎葉次之,箭葉最小。為了拆裝方便,大型攪拌器可做成兩半型,用螺栓聯成整體。
通用發酵罐的攪拌槳類型
(1)通用發酵罐的攪拌槳最廣泛使用的是平葉渦輪攪拌槳,國內採用的大多數是六平葉式,其各部分尺寸比例已規范化。這種攪拌槳具有很大的循環液體輸送量,功率消耗大。因此特別適用於絲狀菌發酵。
(2)船用螺旋攪拌器,它具有比渦輪槳更為強烈的軸向流動,但是氧傳遞效率低。
(3)振動混合器,盡管可以提供較高的氧傳遞效率,但剪切力較低。
(4)多棒攪拌槳,已用於粘稠的絲狀鏈黴菌發酵的發酵罐中。這種攪拌槳具有較好的剪切分散能力和較低的功率消耗,在整個發酵過程中功率變化相對渦輪槳要小的多。
(5)氣體導入式攪拌器,是由一個空心的攪拌槳組成,安裝在空心的攪拌軸上。攪拌槳上至少有一個暴露在液體中的開口。由於攪拌槳轉動,開口處的壓力隨之減少,使導入的氣體沿著攪拌軸向下流動。它適應於低粘度的發酵液。
消泡裝置
消泡方式有兩種:一是加入化學消泡劑消除泡沫,但高濃度的化學消泡劑會對發酵產生抑製作用,故不能添加太多;第二種方式,即機械消泡。機械消泡裝置主要有四種。
一是鋸齒式消泡槳。它安裝於罐內頂部,高出液面的位置,固定在攪拌軸上,隨攪拌軸轉動,不斷將泡沫打破。
二是半封閉式渦輪消泡器,它是由前者發展改進而來,泡沫可直接被渦輪打碎或被渦輪拋出撞擊到罐壁而破碎。
三是離心式消泡器,它們置於發酵罐的頂部,利用高速旋轉產生的離心力將泡沫破碎,液體仍然返回罐內。
第四種是刮板式消泡器,它安裝於發酵罐的排氣口處,泡沫從氣液進口進到高速旋轉的刮板中,刮板轉速為1000—1450rpm,泡沫迅速被打碎,由於離心力作用,液體披甩向殼體壁上,返回罐內,氣體則由汽孔排出。
擋板
擋板的作用是改變液流的方向,由徑向流改為軸向流,促使液體激烈翻動,增加溶解氧。通常擋板寬度取(0。1-0。12)D,裝設4-6塊即可滿足全擋板條件。所謂"全擋板條件"是指在一定轉速下再增加罐內附件而軸功率仍保持不變。要達到全擋板條件必須滿足下式要求:
D—罐的直徑(mm)
Z—擋板數
W—擋板寬度(mm)
豎立的列管,排管,也可以起擋板作用,故一般具有冷卻列管或排管的發酵罐內不另設擋板。(但冷卻管為盤管時,則應設擋板。)擋板的長度自液面起到罐底為止。擋板與罐壁之間的距離為(1/5~1/9)W,避免形成死角,防止物料與菌體堆積。
聯軸器及軸承
大型發酵罐攪拌軸較長,常分為二至三段,用聯軸器使上下攪拌軸成牢固的剛性聯接。常用的聯軸器有鼓形及夾殼形兩種。小型的發酵罐可採用法蘭將攪拌軸連接,軸的連接應垂直,中心線對正。為了減少震動,中型發酵罐一般在罐內裝有底軸承,而大型發酵罐裝有中間軸承,底軸承和中間軸承的水平位置應能適當調節。罐內軸承不能加潤滑油,應採用液體潤滑的塑料軸瓦(如石棉酚醛塑料,聚四氟乙烯等)。軸瓦與軸之間的間隙常取軸徑的0。4-0。7%,以適應溫度差的變化。罐內軸承接觸處的軸頸極易磨損,尤其是底軸承處的磨損更為嚴重,可以在與軸承接觸處的軸上增加一個軸套,用緊固螺釘與軸固定,這樣僅磨損軸套而軸不會磨損,檢修時只要更換軸套就可以了。
變速裝置
試驗罐採用無級變速裝置,發酵罐常用的變速裝置有三角皮帶伸展動,圓柱或螺旋圓錐齒輪減速裝置,其中以三角皮帶變速傳動效率較高,但加工,安裝精度要求高。採用變極電動機作階段變速,即在需氧高峰時採用高轉速,而在不需較高溶解氧的階段適當降低轉速。這樣,發酵產率並不降低,而動力消耗則有所節約。自動化程度較高的發酵罐,採用可控硅變頻裝置,根據溶氧測定儀連續測定發酵液中溶解氧濃度的情況,並按照微生物生長需要的耗氧及發酵情況,隨時自動變更轉速,這種裝置進一步節約了動力消耗,並可相應提高發酵產率,但其裝置頗為復雜。
空氣分布裝置
空氣分布裝置的作用是吹入無菌空氣,並使空氣均勻分布。分布裝置的形式有單管及環形管等。常用的為單管式,管口對正罐底中央,裝於最低一擋攪拌器下面,管口與罐低的距離約40mm,並且空氣分散效果較好。若距離過大,空氣分散效果較差。該距離可根據溶氧情況適當調整,空氣由分布管噴出上升時,被攪拌器打碎成小氣泡,並與醪液充分混合,增加了氣液傳質效果。通常通風管的空氣流速取20米/秒。為了防止吹管吹入的空氣直接噴擊罐底,加速罐底腐蝕,在空氣分布器下部罐底上加焊一塊不銹鋼補強。可延長罐底壽命。通風量在0。02~0。5ml/sec時,氣泡的直徑與空氣噴口直徑的1/3次方成正比。也就是說,噴口直徑越小,氣泡直徑也越小。因而氧的傳質系數也越大。但是生產實際的通風量均超過上述范圍,因此氣泡直徑僅與通風量有關,而與噴口直徑無關。
軸封
軸封的作用:使罐頂或罐底與軸之間的縫隙加以密封,防止泄露和污染雜菌。常用的軸封有填料函軸封和端面軸封兩種。填料函軸封是由填料箱體,填料底襯套,填料壓蓋和壓緊螺栓待零件構成,使旋轉軸達到密封的效果。安裝在旋轉軸與設備之間的部件,它的作用是阻止工作介質(液體,氣體)沿轉動軸伸出設備之處泄漏冷卻裝置
5M3以下發酵罐一般採用夾套冷卻。大型發酵罐採用列管冷卻(四至八組)。帶夾套的發酵罐罐體壁厚要按外壓計算[即3。5Kg/厘米2(絕對壓力)]夾套內設置螺旋片導板,來增加換熱效果,同時對罐身起加強作用。冷卻列管極易腐蝕或磨損穿孔,最好用不銹鋼製造。啤酒發酵設備-標准通用式發酵罐編輯本段 通用式發酵罐是最廣泛應用的深層好氣培養設備。
在工業生產中,尤其是制葯工業中,使用得最廣泛的就是通用式發酵罐。這種發酵繞既具有機械攪拌裝置,又具有壓縮空氣分布裝置。發酵罐的攪拌軸既可置於發酵罐的頂部,也可置於其底部,其高徑比為2:1-6:19有關的重要因素是氧傳遞效率,功率輸入,混合質量,攪拌槳形式和發酵罐的幾何比例等。
自吸式發酵罐
它與通用發酵罐的主要區別是:①有一個特殊的攪拌器,攪拌器由轉子和定子組成;②沒有通氣管。
具有轉子和定子的攪拌器的吸氣原理:浸在發酵液中的轉子迅速旋轉,液體和空氣在離心力的作用下,被甩向葉輪外緣。這時,轉子中心處形成負壓,轉子轉速愈大,所造成的負壓也愈大。由於轉子的空膛與大氣相通,發酵罐外的空氣通過過濾器不斷地被吸入,隨即甩向葉輪外緣,再通過異向葉輪使氣液均勻分布甩出。轉子的攪拌,又使氣液在葉輪周圍形成強烈的混合流,空氣泡被粉碎,氣液充分混合。
自吸式發酵罐的攪拌器
①回轉翼片式自吸攪拌器;
②噴射式自吸攪拌器;
③具有轉子和定子的自吸攪拌器。
氣泡塔式發酵罐
塔式發酵罐系一直立長圓筒,筒內安裝孔板,有的還在罐內安裝攪拌器,罐壁四周裝擋板。與分批的機械攪拌發酵罐類似,有的塔頂橫截面擴大,供以降低流速,截留液體夾帶的懸浮物。發酵液和空氣可以並流,也可逆流。
_罐的特點是:罐身高,高徑比為6;土黴素等生產用的設備,高徑比達到7。由於液位高,空氣利用率高,節省空氣約5%,節省動力約30%,但底部存在沉澱現象;溫度高時降溫較難。
現代發酵罐的大型化給STF帶來—系列難以克服的困難。要大於1000kW的機械攪拌;大量的冷卻水和排除熱量;能量的均勻分布;溶解氧,碳源和其它營養與pH控制等。
帶升式發酵罐
帶升式發酵罐也稱為氣流攪拌發酵罐,不用機械攪拌,借通風起到攪拌作用並供給氧氣。
特點:結構簡單,冷卻面積小,無攪拌傳動設備,料液充滿系數大,無須加消泡劑,維修,操作及清洗簡便,節省動力,減少染菌等。
工作原理:外循環氣流攪拌罐是將空氣上升管裝在罐外,下端與罐底連通,管底裝空氣噴嘴,壓縮空氣以250~300m/s高速噴出,與上升管內醪液接觸,由於氣液混合體密度小於罐內醪液,所以在管內上升,管上端與罐身切線相連,液體由切線進入在罐內迴旋下降,形成激烈循環。
液提式發酵罐
液提發酵罐是液體藉助於一個液體泵進行輸送,同時氣體在液體的噴嘴處被吸入發酵罐。
噴嘴是這類發酵罐的一個特殊部件,製造要求精密。
氣提式發酵罐
空氣壓縮機是氣提式發酵罐的重要組成部分,它的效率決定於它的形式。
壓縮氣體通過空氣分布器進入液體後,最初形成的氣泡是由液體劇烈翻動來分散的,所以氣泡的分散程度決定於功率消耗速率。
(一)噴嘴塔式
這是由一個兩相噴嘴和鼓泡柱組成的發醉罐,它的通氣效率比多孔管式或多孔板式好得多。
這種形式的反應器常用於廢水處理,如在一個15000m'的活性污泥池中,安裝56個噴嘴,每天可轉化30000kg的氧。
(二)噴嘴塔循環式
它以兩相噴嘴作為通氣裝置,具有高的液體循環速度。
(三)噴璃循環式
它利用噴嘴的噴射力,吸入氣體,使氣體在罐體內部循環,達到較好的傳氧效果。
的傳氧效果。
(四)噴射通道式
在這種反應器里,液體在細長形的噴嘴裡被加速,使循環液體的位能更有效地轉變成動能。噴嘴最窄處液體的速度最大,而靜壓最低,空氣通過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的液體帶到罐的底部。在窄管的終端,氣體向上運動並離開液體排出。
(五)滴流床式
液體在罐頂部被分散,然後向下滴流通過已被固定化的微生物細胞。空氣是在罐底導入並與液體逆向流動。它在好氧廢水處理中有著廣泛的應用。
(六)多級塔循環式
這種罐以多孔盤管或篩孔發作為一級分離器。液休平面由溢流管控制。(七)管道循環式
空氣以3-4m/s的速度導入液體流中,然後通過—個多孔過濾器在
旋風分離器中分離,最後排出系統。這種液流以單向通過泵和流量計。採用這種可以有很高的細胞濃度〔可達t659(乾重細胞)/L和高的氧傳遞速率。然而功率輸入也是相當高的。(八)液體流化床式
近年來,沉化床生化反應器的研究報道很多,它主要應用在3個方面
①酶固定在固體基質上;
②完整細胞固定在固體基質上進行純培養;
③生化流化床廣泛應用於廢水處理過程。
③ 攪拌釜式反應器的傳熱裝置有哪些各有什麼特點
攪拌設備常用的傳熱元件有夾套、蛇管(橫向盤管和豎式盤管)、內附件(導流筒和擋板)以及攪拌器本身。根據所需換熱面積的大小,選擇傳熱元件的一般順序為:當夾套換熱面積能滿足傳熱要求時,首先選用夾套,這樣可減少容器內構件,便於清洗,且不佔用容器的有效面積;當夾套的換熱面積不足時,可在容器內設置增加內盤管(橫向盤管和豎式盤管,當橫向盤管的螺距設計較小時可起導流筒的作用,而豎式盤管可起導流筒的作用,而豎式盤管可起擋板作用);當換熱面積仍不足時,可選用擋板或攪拌器本身做成空心結構,內通入再熱介質進行換熱。
④ ⑴ 機械攪拌式通風發酵罐內的攪拌器和擋板的主要作用是什麼簡要說明
機械攪拌式通風發酵罐內的攪拌器和擋板的主要作用是什麼
微生物的生長內引起培養物混濁度的增容高。通過紫外分光光度計測定一定波長下的吸光值,判斷微生物的生長狀況。對某一培養物內的菌體生長作定時跟蹤時,可採用一種特製的有側臂的三角燒瓶。將側臂插入光電比色計的比色座孔中,即可隨時測定其生長情況,而不必取菌液。該法主要用於發酵工業菌體生長監測。如我所使用UNICO公司的紫外-可見分光光度計,在波長600nm 處用比色管定時測定發酵液的吸光光度值OD600,以此監控E.Coli的生長及誘導時間。
⑤ 機械攪拌式浮遠機的攪拌裝置通常由哪些構件組成各起什麼作用
機械構件:
攪拌器
攪拌器又被稱作葉輪或槳葉,它是攪拌設備的核心部件根據攪拌器的攪拌釜內產生的流型,攪拌器基本上可以分為軸向流和徑向流兩種例如,推進式葉輪新型翼型葉輪等屬於軸向流攪拌器,而各種直葉彎葉渦輪葉輪則屬於徑向流攪拌器攪拌器通常自攪拌釜頂部中心垂直**釜內,有時也採用側面**,底部伸入或側面伸入方式應依據不同的攪拌要求選擇不同的安裝方式
攪拌軸
攪拌設備中的電動機輸出的動力是通過攪拌軸傳遞給攪拌器的,因此攪拌軸必須足夠的強度同時,攪拌軸既要與攪拌器連接,又要穿過軸封裝置以及軸承聯軸器等零件,所以攪拌軸還應有合理的結構較高的加工精度和配合公差按支承情況,攪拌軸可分為懸臂式和單跨式懸臂式攪拌軸在攪拌設備內部不設置中間軸承或底軸承,因而維護檢修方便,特別對潔凈度要求較高的生物食品或葯品攪拌設備,減少了設備內的構件,故應優先選用
內構件
包括擋板盤管導流筒氣體分布器等為消除攪拌容器內液體的打旋現象,使被攪拌的液體上下翻騰而達到均勻的混合,通常需要再攪拌容器內加擋板通常擋板的寬度約為容器內直徑的1/12~1/10,其中設備內的附件如溫度計傳熱蛇管或各種支撐體也可以起到一定的擋板作用的,但往往達不到全擋板條件通常增加擋板數計其寬度,功率消耗也會增加,但增加到一定值以後,功率消耗就不會再增加,此時的工況就稱為全擋板條件在攪拌容器內,流體可沿各個方向流向攪拌器,流體的行程長短不一,在需要控制迴流的速度和方向,用於確定某一流況時可使用導流筒導流筒是上下開口的圓筒,安裝在容器內,在攪拌混合中起導流作用,既可提高容器內流體的攪拌程度,加強攪拌器對流體的直接剪切作用,又造成一定的循環流,使容器內流體均可通過導流筒內強烈混合區,提高混合效率安裝導流筒後,限定了循環路徑,減少了流體短路的機會導流筒主要用於推進式螺桿式以及渦輪式攪拌器的導流
軸封
軸封是攪拌設備的重要組成部分軸封屬於動密封,其作用是保證攪拌設備內處於一定的正壓或真空狀態,防止被攪拌的物料逸出和雜質的滲入,因而不是所有的轉軸密封型式都能用於攪拌設備在攪拌設備中,最常用的軸封有液封填料密封和機械密封等液封
當攪拌設備內工作壓力為常壓,軸封的作用僅是為了防止灰塵與雜質進人內部工作介質,或者隔離工作介質與攪拌設備周圍的環境介質相互接觸時,可選用液封液封結構簡單,沒有與傳動軸直接接觸引起摩擦的零件但為保證圓柱形殼體或靜止元件與旋轉元件之間的間隙符合設計要求,其密封部位零件的加工安裝要求較高
同時,受結構特點的影響,液封的使用范圍較窄一般適用於工作介質為非易燃易爆或毒性程度輕度危害,設備內工作壓力等於大氣壓力,且溫度范圍在20-80的場合
值得注意的是,液體工作介質不可充滿攪拌設備;而且封液應盡可能採用攪拌設備內工作介質,或與工作介質不發生物理化學作用的中性液體,同時必須極少揮發且不污染大氣
填料密封
是攪拌設備較早採用的一種轉軸密封結構,具有結構簡單製造要求低維護保養方便等優點但其填料易磨損,密封可靠性較差,一般只適用於常壓或低壓低轉速非腐蝕性和弱腐蝕性介質,並允許定期維護的攪拌設
機械密封
機械密封是把轉軸的密封面從軸向改為徑向,通過動環和靜環兩個端面的相互貼合,並作相對運動達到密封的裝置,又稱端面密封機械密封的泄漏率低,密封性能可靠,功耗小,使用壽命長,無需經常維修,且能滿足生產過程自動化和高溫低溫高壓高真空高速以及各種易燃易爆腐蝕性磨蝕性介質和含固體顆粒介質的密封要求
⑥ 通氣攪拌發酵罐基本結構包括哪些
一、機械攪拌式發酵罐其基本結構是在高徑比為2~4的罐體的頂或底部安上向內罐內延伸的攪容拌軸,軸上裝上2~4個攪拌槳(常用的攪拌槳是帶有圓盤和6個矩形與扭成法向分布葉片的稱為Rushton渦輪的槳,槳葉外徑約為罐徑的1/3)。罐底裝有無菌空氣的分布器(也有用單孔管的)。
二、機械攪拌罐結構設備主要部件包括罐身、攪拌器、軸封、消泡器中間軸承,空氣噴射器、擋板、冷卻裝置、人孔。
1、罐體由圓柱體及橢圓形或碟形封頭焊接成,材料為碳鋼或不銹鋼。為滿足工藝要求,罐需承受一定壓力,通常滅菌壓力0.25MPa(絕對大氣壓);
2、攪拌器和擋板渦輪式攪拌器的葉片有平葉式、彎葉式、箭葉式三種,其主要是打碎氣泡,加速和提高溶氧。平葉式功率消耗較大,彎葉式較小,箭葉式又次之。擋板的作用是防止液面中央產生旋渦,促使液體激烈翻動,提高溶氧。擋板寬度約為(0.1-0.12)D。裝設6-4塊擋板,可滿足全擋板條件。全擋板條件是指在一定轉速下,再增加罐內附件,軸功率仍保持不變。要達到全擋板條件必須
溫馨提示:工業上約80%採用了通氣式攪拌器。通氣式常採用各種渦輪攪拌器,主要由氣體分布器、攪拌器、攪拌槽構成。
⑦ 攪拌罐的部件組成
攪拌設備中的電動機輸出的動力是通過攪拌軸傳遞給攪拌器的,因此攪拌軸必須足夠的強度。同時,攪拌軸既要與攪拌器連接,又要穿過軸封裝置以及軸承、聯軸器等零件,所以攪拌軸還應有合理的結構、較高的加工精度和配合公差。
按支承情況,攪拌軸可分為懸臂式和單跨式。懸臂式攪拌軸在攪拌設備內部不設置中間軸承或底軸承,因而維護檢修方便,特別對潔凈度要求較高的生物、食品或葯品攪拌設備,減少了設備內的構件,故應優先選用。 包括擋板、盤管、導流筒、氣體分布器等。
為消除攪拌容器內液體的打旋現象,使被攪拌的液體上下翻騰而達到均勻的混合,通常需要再攪拌容器內加擋板。通常擋板的寬度約為容器內直徑的1/12~1/10,其中設備內的附件如溫度計、傳熱蛇管或各種支撐體也可以起到一定的擋板作用的,但往往達不到「全擋板條件」。通常增加擋板數計其寬度,功率消耗也會增加,但增加到一定值以後,功率消耗就不會再增加,此時的工況就稱為「全擋板條件」。
在攪拌容器內,流體可沿各個方向流向攪拌器,流體的行程長短不一,在需要控制迴流的速度和方向,用於確定某一流況時可使用導流筒。導流筒是上下開口的圓筒,安裝在容器內,在攪拌混合中起導流作用,既可提高容器內流體的攪拌程度,加強攪拌器對流體的直接剪切作用,又造成一定的循環流,使容器內流體均可通過導流筒內強烈混合區,提高混合效率。安裝導流筒後,限定了循環路徑,減少了流體短路的機會。導流筒主要用於推進式、螺桿式以及渦輪式攪拌器的導流。 當攪拌設備內工作壓力為常壓,軸封的作用僅是為了防止灰塵與雜質進人內部工作介質,或者隔離工作介質與攪拌設備周圍的環境介質相互接觸時,可選用液封。液封結構簡單,沒有與傳動軸直接接觸引起摩擦的零件。但為保證圓柱形殼體或靜止元件與旋轉元件之間的間隙符合設計要求,其密封部位零件的加工、安裝要求較高。
同時,受結構特點的影響,液封的使用范圍較窄。一般適用於工作介質為非易燃易爆或毒性程度輕度危害,設備內工作壓力等於大氣壓力,且溫度范圍在20-80℃的場合。
值得注意的是,液體工作介質不可充滿攪拌設備;而且封液應盡可能採用攪拌設備內工作介質,或與工作介質不發生物理化學作用的中性液體,同時必須極少揮發且不污染大氣。 機械密封是把轉軸的密封面從軸向改為徑向,通過動環和靜環兩個端面的相互貼合,並作相對運動達到密封的裝置,又稱端面密封。機械密封的泄漏率低,密封性能可靠,功耗小,使用壽命長,無需經常維修,且能滿足生產過程自動化和高溫、低溫、高壓、高真空、高速以及各種易燃、易爆、腐蝕性、磨蝕性介質和含固體顆粒介質的密封要求。
與填料密封相比,機械密封具有以下優點:
1、密封可靠,在長期運轉中密封狀態穩定,泄漏量很小,其泄漏量僅為填料密封的1%左右;
2、使用壽命長,在油、水介質中一般可達1-2年或更長,在化工介質中一般能工作半年以上;
3、摩擦功率消耗低,其摩擦功率僅為填料密封的10-50%;
4、軸或軸套基本上不磨損;
5、維修周期長,端面磨損後可自動補償,一般情況下不需經常性維修;
6、抗振性好,對旋轉軸的振動、偏擺以及軸對密封腔的偏斜不敏感;
7、適用范圍廣,能用於高溫、低溫、高壓、真空、不同旋轉頻率,以及各種腐蝕性介質和含磨粒介質的密封。
正是由於機械密封的上述優點,其在攪拌設備上已被廣泛使用。
機械密封有單端面機械密封和雙端面機械密封兩種,單端面機械密封價格較低,當單端面機械密封不能達到要求時,需用雙端面機械密封。
當攪拌介質為劇毒、易燃、易爆,或較為昂貴的高純度物料,或者需要在高真空狀態下操作,對密封要求很高,且填料密封和機械密封均無法滿足時,可選用全封閉的磁力傳動裝置。 攪拌設備的傳動裝置包括電動機、變速器、聯軸器、軸承及機架等。其中攪拌驅動機構通常採用電動機和變速器的組合或選用帶變頻器的電機,使攪拌達到需要的轉速。
傳動裝置的作用是使攪拌軸以所需的轉速轉動,並保證攪拌軸獲得所需的扭矩。在大多數攪拌設備中,攪拌軸只有一根,且攪拌器以恆定的速度向一個方向旋轉。然而也有一些特殊的攪拌設備,為獲得更佳的混合效果,可以在一個攪拌設備內使用兩根攪拌軸,並讓攪拌器進行的復雜的運動,如往復動式、往復式、行星式等。 攪拌器又被稱作葉輪或槳葉,它是攪拌設備的核心部件。根據攪拌器的攪拌釜內產生的流型,攪拌器基本上可以分為軸向流和徑向流兩種。例如,推進式葉輪、新型翼型葉輪等屬於軸向流攪拌器,而各種直葉、彎葉渦輪葉輪則屬於徑向流攪拌器。
攪拌器通常自攪拌釜頂部中心垂直插入釜內,有時也採用側面插入,底部伸入或側面伸入方式。應依據不同的攪拌要求選擇不同的安裝方式。 ①旋槳式攪拌器由2~3片推進式螺旋槳葉構成(圖2),工作轉速較高,葉片外緣的圓周速度一般為5~15m/s。旋槳式攪拌器主要造成軸向液流,產生較大的循環量,適用於攪拌低粘度 (<2Pa·s)液體、乳濁液及固體微粒含量低於10%的懸浮液。攪拌器的轉軸也可水平或斜向插入槽內,此時液流的循環迴路不對稱,可增加湍動,防止液面凹陷。
②渦輪式攪拌器由在水平圓盤上安裝2~4片平直的或彎曲的葉片所構成(圖3)。槳葉的外徑、寬度與高度的比例,一般為20:5:4,圓周速度一般為 3~8m/s。渦輪在旋轉時造成高度湍動的徑向流動,適用於氣體及不互溶液體的分散和液液相反應過程。被攪拌液體的粘度一般不超過25Pa·s。
③槳式攪拌器有平槳式和斜槳式兩種。平槳式攪拌器由兩片平直槳葉構成。槳葉直徑與高度之比為 4~10,圓周速度為1.5~3m/s,所產生的徑向液流速度較小。斜槳式攪拌器(圖4)的兩葉相反折轉45°或60°,因而產生軸向液流。槳式攪拌器結構簡單,常用於低粘度液體的混合以及固體微粒的溶解和懸浮。
④錨式攪拌器槳葉外緣形狀與攪拌槽內壁要一致(圖5),其間僅有很小間隙,可清除附在槽壁上的粘性反應產物或堆積於槽底的固體物,保持較好的傳熱效果。槳葉外緣的圓周速度為0.5~1.5m/s,可用於攪拌粘度高達 200Pa·s的牛頓型流體和擬塑性流體(見粘性流體流動。唯攪拌高粘度液體時,液層中有較大的停滯區。
⑤螺帶式攪拌器螺帶的外徑與螺距相等(圖6),專門用於攪拌高粘度液體(200~500Pa·s)及擬塑性流體,通常在層流狀態下操作。
⑥磁力攪拌器 Corning數字式加熱器帶有一個閉路旋鈕來監控與調節攪拌速度。 微處理器自動調節馬達動力去適應水質、粘性溶液與半固體溶液。
⑦磁力加熱攪拌器 Corning數字式加熱攪拌器帶有可選的外部溫度控制器 (Cat. No. 6795PR) ,他們還可以監控與控制容器中的溫度。
⑧ 發酵罐的結構及其各部分的功能
通用式發酵罐復:具有通氣制和攪拌裝置的立式圓筒形發酵罐.是目前大生產中最常用的發酵罐.其容積可從幾升到幾百噸不等.包括罐體、攪拌系統、傳熱系統、通氣系統.
(1)罐體
(2)攪拌系統包括:驅動電機、攪拌軸;渦輪攪拌器、攪拌葉;擋板;軸封(端面軸封)
(3)傳熱系統包括夾層傳熱、蛇管傳熱(一般有4組、6組、8組).
(4)通氣系統包括單孔管、多孔環管
⑨ 反應器中,當有冷卻盤管時,擋板應如何安裝,為什麼
摘要 反應釜若沒有設置擋板,在電機啟動約一分鍾的時間後,物料會隨攪拌軸的旋轉而產生離心力,形成攪拌軸中心物料液面低,靠近反應釜內壁處物料液面高,就是我們通常所說的「漩渦」現象。為了解決上述現象,我們應該在設計和製造反應釜的時候,在內壁增設多個擋板(一般為2-6個)。反應釜增加擋板後觀察在混合狀態下的物料,發現原本靠近設備內壁處的物料高度明顯降低,即「漩渦」被大大減弱,這說明在一定程度上提高的攪拌混合的效率。如反應釜內有加熱或冷卻盤管,此盤管在某種意義上也可代替擋板的作用,就無需再另外增加擋板。如果在進行固體懸浮操作時,應在攪拌設備底部增加擋板。
⑩ 附件名詞解釋
附件為女性生殖器官。在女性子宮左右兩側的輸卵管和卵巢統稱為「子宮附件」,簡稱「附件」。輸卵管為卵子與精子結合場所及運送受精卵的管道,細長而彎曲。卵巢是卵子產生排出、並分泌甾體激素的性器官。其中輸卵管又分為輸卵管間質部、輸卵管峽部、輸卵管壺腹部、輸卵管傘部。
補充
常見疾病
1.子宮附件炎
子宮附件炎是指輸卵管和卵巢的炎症。但輸卵管、卵巢炎常常合並有宮旁結締組織炎、盆腔腹膜炎,且在診斷時也不易區分。因此,盆腔腹膜炎、宮旁結締組織炎,也被劃入附件炎范圍。其中以輸卵管炎最常見。
2. 附件包塊
附件區的包塊診斷有多種可能。引起附件區腫塊原因可以是宮外孕、腫瘤、炎性包塊。卵巢囊腫是最常見的附件包塊,是婦科常見病,各種年齡均可患病,以20~50歲最多見。卵巢囊腫多為良性腫瘤,但其內如果含有乳頭或實性成分則需注意惡性可能。發病原因目前還不是很清楚,可能和遺傳、環境及生活方式、內分泌因素等原因有關。