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带升式发酵罐带升式发酵罐是以气体为动力,靠导流装置的引导,形成气液混合物的总体 有效循环。罐内分为上升管和下降管。从上升管通入气体,使管内气体含量升高, 密度变小,气液混合物向上升,气泡变大,至液面处气泡破裂,气体由排气口排 出。剩下的气液混合物密度较上升管内的气液混合物大,由下降管下降,从而形 成循环。(1)结构 根据上升管和下降管的布置方式不同,带升式发酵罐可分为两类:一类为内 循环式,上升管和下降管都在反应器内,循环在反应器中进行,结构较紧凑,如 图 6.7-3( 1 )所示。多数内循环发酵罐内置同心轴导流筒,也有内置偏心轴导流 筒或隔板的。另一类是外循环式,通常将下降管置于发酵罐外部,以便加强传热, 如图 6.7-3(2)所示。其主要结构包括:罐体、上升管、空气喷嘴。p-X内循环俪环排气 空气图 6.7-3 带升式发酵罐(2)特点 反应溶液分布均匀,气液固三相均匀混合; 溶氧速率和溶氧效率较高; 剪切力小,对生物细胞损伤小; 传热良好,同时便于在外循环管路加装换热器; 结构简单,冷却面积小,易于加工制造; 维修、操作及清洗简便,可减少染菌机会; 料液填充系数达 8090,而不需加消泡剂; 要求通风量和通风压头较高,使空气净化工段的负荷增加,对于黏度较大 的发酵液,溶解氧系数较低。(3)工作机理在环流管底设有空气喷嘴,空气在喷嘴口以250300m/ S的高速喷人环流 管,由于喷射作用,气泡被分散于液体中,借助于环流管内气液混合物的密度与 反应主体之间的密度差,使管内气液混合物连续循环流动。罐内培养液中的溶解 氧由于菌体的代谢而逐渐减小,当其通过环流管时,由于气液接触而达到饱和。(4)影响带升式罐性能的主要因素 影响空气消耗量的因素、循环周期必须符合菌种发酵的需要; 液面到喷嘴缩孔的垂直高度。由于空气流动和空气的浮力作用,使升液管 与罐之间产生压力差,使醪液不断循环。液面到喷嘴缩孔的垂直高度越大,压力 差也越大,醪液循环量及空气提升能力就越大; 液面至升液管出口高度。当罐内实际液面低于升液管液体出口时,醪液循 环量和升液效率都明显下降,液面越低,效率越低。当罐内液面与上升管出口相 平时,醪液循环量和升液效率都达到最大。当液面高过上升管出口时,对提高效 率没有明显影响; 摩擦阻力。尽量缩短循环管的总当量长度,按最短线路安装循环管和选用 阻力较小的管件。并尽量采用单管式,而不采用直径较小的多管式,以减小摩擦 阻力。上升管的出口应在发酵罐侧壁,以切线方向与罐相接,这样管道阻力小, 总扬程大大减小,可以提高升液能力; 喷嘴前后压力差。压力差增大,醪液循环量增大,因而缩短循环周期; 罐内压力。当罐内压力逐步升高时,醪液循环量及空气提升能力都逐步下 降,但变化不大,从经济上考虑,没有特殊必要,最好采用低压操作; 喷嘴直径。喷嘴较小时,醪液循环量也较小,通常在空气压力较低时,应 采用较大直径的喷嘴。相反,如果空气的压力较高时,喷嘴直径可以缩小。具有 适当直径的喷嘴才能保证气泡分割细碎,与发酵液均匀接触,增加溶氧系数。
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