发酵罐的构造认识及空消

实验十　发酵罐的构造认识及空消

一、目的要求

1.了解通用机械搅拌式发酵罐的构造与管道布置。

2.掌握发酵罐空消的操作过程。

二、实验原理

图2-13　通用机械搅拌式发酵罐的构造

1.通用机械搅拌式发酵罐的构造

通用式发酵罐是指既具有机械搅拌又有压缩空气分布装置的发酵罐，是广泛应用的深层好氧培养设备，也是目前大多数发酵工厂最常用的。容积一般为20～200m³，有的甚至可达500m³。结构示意图见图2-13。

发酵罐为封闭式，一般都在一定罐压下操作。装于罐顶的接管有进料口、补料口、排气口、接种口和压力表等。装于罐身的接管有冷却水进出口、空气进口、温度和其他测控仪表的接口。取样口则视操作情况装于罐身或罐顶，放料可利用通风管压出，也可在罐底另设放料口。发酵罐一般有夹套或蛇管两种传热装置。通用式发酵罐大多采用涡轮式搅拌器，其首要作用是打碎空气泡，增加气-液接触面积，以提高气-液间的传质速率。其次是为了使发酵液充分混合，使液体中的固形物料保持悬浮状态。对于大型发酵罐，在同一搅拌轴上需配置多个搅拌器。通用式发酵罐内的空气分布管是将无菌空气引入到发酵液中的装置，一般装于最低一挡搅拌器的下面，喷孔向下，以利于罐底部分液体的搅动，使固形物不易沉积于罐底，同时加强了气液的接触效果。

2.空消

空消也称空罐灭菌，是指将饱和蒸汽通入未加培养基的发酵罐（种子罐）内，进行罐体的湿热灭菌过程。空消的罐压、罐温可稍高于实消，保温时间也可延长。

图2-14　10L机械搅拌式发酵罐

三、器材

主要仪器设备:10L机械搅拌式发酵罐，配套设备（空压机、过滤器、蒸汽发生器等）。

四、实验步骤

1.认识机械搅拌式发酵罐的基本构造和管道分布

罐体、夹套、搅拌器、挡板、空气分布管、接种口、加料口、排料口、测量电极和压力表等，以及蒸汽管道、进水、出水管道和空气管道。

2.熟悉无菌空气制备的设备流程

压缩机、储罐、油水分离器和过滤器等的连接及对空气除菌的作用。

3.空消操作过程

（1）包括发酵罐的灭菌、空气过滤器及空气管道的灭菌，以及取样阀的灭菌。

（2）先把所有供水管道及空气管路关闭。开启蒸汽管路阀门，同时稍开启发酵罐夹套的排气阀门，把剩水排放掉。此时发酵罐的转速可在200r/min，使培养基受热均匀。当温度升到95℃以上时，即可停止搅拌。

（3）当温度升至121℃（罐压在0.1～0.12MPa）时即可计时开始，一般为30min。在此时间内应保证温度不低于120℃。

（4）当计时开始后，可进行空气过滤器及空气管道的灭菌。其过程是稍开过滤器的排水阀门及空气管道的隔膜阀，保证空气管道的蒸汽灭菌。注意不能开得太大，以免蒸汽大量进入罐内，而稀释培养基。

（5）与此同时，还可将出料阀的蒸汽阀门及出口阀稍开，保证该管路灭菌。

（6）保温结束时，应先把空气管路中的隔膜阀关闭。把空气过滤器排水阀关闭，以及关闭取样阀出口阀门和接种口螺帽。然后再关闭各路蒸汽阀门。

（7）打开冷却水阀门及排水阀门。同时打开空气流量计和空气放空阀门，把空气过滤器吹干。此时必须注意罐压的变化，绝对不能让罐压低于0.02MPa。当罐压达到0.05MPa时，立即将空气管路打开，保证发酵罐的罐压在0.05MPa左右。

（8）当温度降到95℃时，即可打开搅拌。温度可切入自动控温状态，使培养基达到接种温度。灭菌过程即告结束。

五、实验报告

1.熟悉发酵罐的构造和管道布置，保证灭菌的顺利进行，灭菌结束后注意维持罐内一定正压。

2.注意用水、用汽安全，在灭菌过程中罐体和部分管道表面温度很高，避免接触，以免烫伤。