常见的发酵罐冷却装置的结构及特点
发酵过程中产生的发酵热会造成发酵液温度升高,影响发酵的正常进行,因此发酵过程中必须有冷却装置来控制温度。发酵罐的冷却装置多种多样,常见的有以下几种:
a.夹套式冷却装置:结构简单,易于制造,罐内无冷却设备,死角少,易进行清洁灭菌,有利于发酵。但因传热壁较厚,冷却介质流速低,闪蒸罐,传热系数较低,降温效果差。这种冷却装置应用于容积较小的发酵罐、种子罐,夹套的高度比静止液面高度稍高。
b.竖式蛇管冷却装置:竖式的蛇管分组安装于发酵罐内,有四组、六组、八组不等。传热系数高,管内冷却水流速高,传热系数为1200~4100kj/(m2.h.℃),用水量较少,但清洗不方便。多用于容积在5m3以上的罐,适用于冷却水温度较低的地区。对于水温高的地区则发酵时降温困难,必须采用冷冻盐水或冷冻水冷却,增加了设备投资及生产成本。
c.竖式列管冷却装置:这种装置在罐内分组装有多根列管,适用于气温较高、水源充足的南方地区。其管内水流速快,加工方便,对于机械搅拌罐列管式可充当挡板。但用水量大,闪蒸罐报价,传热系数较蛇管低,一般为1260~1880kl/m2.h.℃)。
d.罐外冷却设备:在发酵过程中把发酵液引出,进入外部冷却设备冷却再回发酵罐发酵,即为罐外冷却。这种形式死角少,清洗、维修方便,冷却较均匀,但必须添加泵来完成。
发酵罐搅拌叶轮的特点
发酵罐内装置拌和器首先用来涣散气泡以得到尽可能高的传质系数kla。此外还要使被拌和的发酵液循环来添加气泡的均匀停留时间,并在整个体系中均匀分布,阻止其聚并。
早先在机械拌和式发酵罐一般装有数个径向圆盘涡轮拌和器,但简单使被拌和的介质分层而构成儿个区,因而在罐下部和上部之间构成氧分压梯度,导致罐内上、下部之问的kla值的区别。
近来发酵罐的拌和体系多采用在罐底部装置一个用来涣散空气的涡轮拌和器,其上再装置一组轴流式拌和器,用来循环培育介质、均匀分布气泡、加强热量传递和消除罐内上、下部之问含氧量梯度差。2. 2. 3. 1拌和叶型式
发酵罐的重要系数的分析
一般发酵罐的高径比为1.7-2.5之间,高径比大有利于传热和溶氧,搅拌剪切力大。发酵罐的搅拌装置包括机械搅拌和非机械搅拌。通风发酵的搅拌装置包括电动机、传动装置、搅拌轴、轴密封装置和搅拌桨。机械搅拌的目的是迅速分散气泡和混合加入物料。一个搅拌桨要同时达到这两个目的,有时是矛盾的。例如,达到混合功能需要大直径的搅拌器和采用低转速运转,真空闪蒸罐原理,而提高分散气泡效果则需要多叶片、小直径和大的转速。电动机输入功率决定于搅拌桨形式和其他发酵罐部件。发酵罐内常安装4块挡板以增加混合、传热和传质效率。挡板之宽度为发酵罐直径的10%~12%,挡板越宽则混合效果越好。在好气深层发酵罐中,来自无菌空气系统的压缩空气通过空气分布器射入发酵罐内,分布器有单孔管式和多孔管式。
微生物在繁殖和耗氧发酵过程中都需要氧气,通常以空气作为氧源。空气中含有各式各样的微生物,这些微生物随着空气进入培养液,在适宜的条件下,它们会大量繁殖,消耗大量的营养物质,以及产生各种代谢产物,蒸汽闪蒸罐,干扰甚至破坏预定发酵的正常进行,使发酵产品的效价降低,产量下降,甚至造成发酵失败等---事故。
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