一、機(jī)械攪拌發(fā)酵罐定義
機(jī)械攪拌發(fā)酵罐:是利用機(jī)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(fā)酵所需要的氧氣。
.機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的基本條件
Ø 發(fā)酵罐應(yīng)具有適宜的徑高比。罐身越高，氧的利用率較高。
Ø 發(fā)酵罐能承受一定的壓力。
Ø 要保證發(fā)酵液必須的溶解氧。
Ø 發(fā)酵罐應(yīng)具有足夠的冷卻面積。
Ø 發(fā)酵罐內(nèi)應(yīng)盡量減少死角，避免藏垢積污，滅菌能*，避免染菌。
Ø 攪拌器的軸封應(yīng)嚴(yán)密，防染菌和減少泄漏。
冷卻裝置
Ø 5M3以下發(fā)酵罐一般采用夾套冷卻。
Ø 大型發(fā)酵罐采用列管冷卻
二、發(fā)酵罐的管路
1）盡量減少管路（2）消滅死角（3）消滅滲漏
冷卻管檢查方法：
- 在管內(nèi)通有一定壓力的水觀察管外滲漏與否。
- 在管內(nèi)通稀堿水，用pH試紙為檢查
- 發(fā)酵罐底防漏：在發(fā)酵罐底蒸汽、空氣進(jìn)口處裝一墊板。
三、發(fā)酵罐裝料容積
發(fā)酵罐裝料容積：在一般情況下，裝料高度據(jù)罐圓柱部分高度而定, 極少泡沫的物料可多裝料，易產(chǎn)生泡沫的物料少裝料。
“公稱容積”:是指罐的圓柱部分和底封頭容積之和。
四、機(jī)械通風(fēng)發(fā)酵罐的通風(fēng)與溶氧傳質(zhì)
（一） 雙膜理論的基本前提
1、在氣泡與包圍著氣泡的液體之間存在著界面
氣泡一側(cè)存在著一層氣膜
液體一側(cè)存在著一層液膜
o 膜內(nèi)的氣體分子和液體分子都處于層流狀態(tài)
o 氣膜以外的氣體分子和液體分子處于對流狀態(tài)
2、在雙膜之間的界面上，氧氣的分壓強(qiáng)與溶于液體中的氧的濃度處于正比狀態(tài)
3、傳質(zhì)過程處于穩(wěn)定狀態(tài)，傳質(zhì)途徑上各點(diǎn)的氧的濃度不隨時(shí)間而變。
（二） 通氣發(fā)酵罐中溶氧速率與通氣、攪拌的關(guān)系
1.計(jì)算公式 Nv=KLa（C*-C）
2、影響氧傳遞速率的因素
OTR = KLa （C* — CL）
Ø 影響氧傳遞速率的因素有溶氧系數(shù)KLa值和推動力C* — CL 。
Ø KLa與攪拌、空氣線速度、發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)、攪拌葉輪的結(jié)構(gòu)與尺寸、空氣分布器的形式、發(fā)酵液的粘度等有關(guān)；
Ø C* — CL與發(fā)酵液的深度、氧分壓、發(fā)酵液性質(zhì)有關(guān)。
A、攪拌對氧的傳遞速率的影響
（1）型式
（2）在內(nèi)的安裝位置
（3）攪拌器轉(zhuǎn)速n和葉徑d
• 對于粘度大的液體，以大d低n為好；
• 對于粘度小的液體，以小d高n為好.
B、空氣線速度
KLa ∝VS（0.4-0.72）
C、空氣分布器
D、氧分壓
E、發(fā)酵罐內(nèi)液柱高度
F、發(fā)酵罐體積
G、發(fā)酵液的理化性質(zhì)
Ø 粘度的影響
Ø 泡沫的影響
（三）機(jī)械通風(fēng)發(fā)酵罐的通風(fēng)量
1、持氣率h
定義：單位體積發(fā)酵液中所持有的氣體的體積
h=（VLG-VL）/ VL
2、通氣速率νS
空截面氣速νS表示
提高νS，攪拌功率Pg下降；
提高νS，持氣率和起泡會增加；
3.通氣強(qiáng)度VVm
每立方米發(fā)酵液每分鐘通入空氣的量.
五、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的流變特性
Ø 發(fā)酵液由三個(gè)體系組成：
液相、固相、氣相
Ø 液流模型：
液流模型指能反映流體流動特性的模型。流體流動特性常以剪應(yīng)力與速度梯度的關(guān)系來表示。
六、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的熱量計(jì)算
1、 發(fā)酵過程的熱量計(jì)算
1）生物合成的熱量計(jì)算法：
發(fā)酵熱Qt= Q1+ Q2+ Q3+ Q4
2）冷卻水帶出熱量計(jì)算法（簡單）
Qt = Wc（T2 - T2）/ VL （kJ/ m3h
2、發(fā)酵罐的換熱裝置
小罐用夾套（小于5 m3）
大罐用立式蛇管 、列管（大于5 m3）
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