生物工程設(shè)備復(fù)習(xí)資料

1、11生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1、發(fā)酵罐數(shù)的確定。、發(fā)酵罐數(shù)的確定。12通風(fēng)發(fā)酵罐通風(fēng)發(fā)酵罐1、通風(fēng)發(fā)酵罐的主要類型及其原理、優(yōu)缺點(diǎn)或特點(diǎn)。通風(fēng)發(fā)酵罐的主要類型及其原理、優(yōu)缺點(diǎn)或特點(diǎn)。高效生物反應(yīng)器的特點(diǎn)：(1)傳質(zhì)和傳熱性能好；(2)結(jié)構(gòu)密封、防雜菌污染；(3)設(shè)備簡(jiǎn)單、維修方便；(4)生產(chǎn)能力高(5)能耗低；(6)檢測(cè)控制系統(tǒng)完善；(7)易放大；(8)生產(chǎn)安全1）主要類型①機(jī)械攪拌發(fā)酵罐(TRC)A.工作原理：利用機(jī)械攪拌

2、器的作用，使空氣和發(fā)酵液充分混合促使氧在發(fā)酵液中溶解，以保證供給微生物生長(zhǎng)繁殖、發(fā)酵所需要的氧氣。發(fā)酵罐的基本條件:(1)具有適宜的徑高比；(2)能夠承擔(dān)一定壓力；(3)保證必需的溶解氧；(4)具有足夠的冷卻面積；(5)盡量減少死角，滅菌徹底，避免染菌；(6)軸封嚴(yán)密。B.特點(diǎn)②氣升式發(fā)酵罐（類型：氣升環(huán)流式、塔式、空氣噴射式等。）A.工作原理把無(wú)菌空氣通過(guò)噴嘴或噴孔噴射進(jìn)入發(fā)酵液中，通過(guò)氣液混合物的湍流作用而使空氣泡分割細(xì)碎，同時(shí)由于

3、形成的氣液混合物密度降低故向上運(yùn)動(dòng)，而氣含率小的發(fā)酵液則下沉，形成循環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)混合與溶氧傳質(zhì)。B.特點(diǎn)（8）反應(yīng)溶液分布均勻；較高的溶氧速率和溶氧效率；剪切力??；傳熱良好；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；能耗??；不易染菌；操作和維修方便③自吸式發(fā)酵罐A.不需空氣壓縮機(jī)提供加壓空氣，而依靠特設(shè)的機(jī)械吸氣裝置或液體噴射吸氣裝置吸入無(wú)菌空氣，實(shí)現(xiàn)混合攪拌與溶氧傳質(zhì)的發(fā)酵罐。B.優(yōu)點(diǎn)：不必配備空氣壓縮機(jī)及其附屬設(shè)備，節(jié)約設(shè)備投資，減少?gòu)S房面積；溶氧速率高，溶氧效率

4、高，能耗較低；生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟(jì)效率高設(shè)備便于自動(dòng)化、連續(xù)化。缺點(diǎn)：較易產(chǎn)生雜菌污染，需配備低阻力損失低高效空氣過(guò)濾系統(tǒng)，罐壓較低，裝料系數(shù)約為40％。C.噴射自吸式發(fā)酵罐：利用文氏罐噴射吸氣裝置或溢流噴射吸氣裝置進(jìn)行混合和溶氧傳質(zhì)。④通風(fēng)固相發(fā)酵設(shè)備2、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐裝配圖、各部件作用及原理。機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐裝配圖、各部件作用及原理。①罐體（壁厚計(jì)算）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。為了滿足工業(yè)要求，在一定

5、壓力和溫度下操作，罐為一個(gè)受壓耐溫容器，通常要求耐受130℃和0.25MPa(絕對(duì)⑨冷卻裝置（豎式蛇管冷卻和豎式列管冷卻器可以起到檔板的作用。）3、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐軸功率的計(jì)算（非通氣狀態(tài)和通氣、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐軸功率的計(jì)算（非通氣狀態(tài)和通氣狀態(tài)注意參數(shù)單位）狀態(tài)注意參數(shù)單位）。（單只攪拌槳）在具有擋板且滿足全擋板的情況下，攪拌準(zhǔn)數(shù)是攪拌雷諾準(zhǔn)數(shù)的函數(shù)。即雷諾數(shù)表示作用于流體微團(tuán)的慣性力與粘性力之比。當(dāng)液體處于湍流狀態(tài)時(shí)1.不通氣條

6、件下的軸功率P0計(jì)算（魯士頓(RushtonJ.H.)公式：）P0－無(wú)通氣攪拌輸入的功率（W）；NP－功率準(zhǔn)數(shù)，是攪拌雷諾數(shù)ReM的函數(shù)（圓盤六平直葉渦輪，NP≈6；圓盤六彎葉渦輪，NP≈4.7；圓盤六箭葉渦輪，NP≈3.7）；ω－渦輪轉(zhuǎn)速（rs）；ρL－液體密度（kgm3）；μ－液體粘度（N.sm2）；D－渦輪直徑（m）；2.通氣攪拌功率Pg的計(jì)算（修正的邁凱爾公式）P0－無(wú)通氣攪拌輸入的功率（kW）；ω－渦輪轉(zhuǎn)速（rmin）；Di－

7、渦輪直徑（cm）Q－通氣量（mLmin）例題：某酶制劑廠10m3機(jī)械攪拌發(fā)酵罐，發(fā)酵罐直徑D=1.8m，一只圓盤六彎葉渦輪攪拌器直徑D=0.6m，罐內(nèi)裝有四塊標(biāo)準(zhǔn)擋板，裝液量VL為6m3，攪拌轉(zhuǎn)速ω=168rpm，通氣量Q=1.42m3min，醪液粘度μ=1.96103Nsm2，醪液密度ρ=1020kgm3，三角皮帶的效率是0.92，滾動(dòng)軸承的效率是0.99，滑動(dòng)軸承的效率是0.98，端面軸封增加的功率為1%，求軸功率Pg和kLα，并選

8、擇合適的電機(jī)。（已知在充分湍流狀態(tài)時(shí)，圓盤彎葉渦輪攪拌器的功率準(zhǔn)數(shù)NP=4.7）解：1.先求出Re：2.因Re≥104，所以發(fā)酵系統(tǒng)在充分湍流狀態(tài)，即有功率系數(shù)NP=4.7，故葉輪的不通氣時(shí)攪拌功率P0為：3.求通氣時(shí)攪拌功率Pg：4.所需電動(dòng)機(jī)功率為：()xPeMNKR?PNK?5i30DNPLP???39.008.03i23g)1025.20QDPP?（???4321025.51096.110206.0)60168(Re??????