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發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)的幾何尺寸及受力分析

 隨著抗生需求量增加，單臺發(fā)酵罐容積增大已成為工業(yè)發(fā)展的趨勢。一般來說，發(fā)酵罐的幾何形狀和幾何尺寸由發(fā)酵工藝條件確定，其壁厚由受力狀況經(jīng)強(qiáng)度和剛度計(jì)算確定。對于微生物為菌的發(fā)酵罐，罐體高度 H 與罐體直徑D的商宜為 2~2.5；對于微生物為放線的發(fā)酵罐，罐體高度H 與罐體直徑D的商宜為1.8~2.2。

   根據(jù)罐殼內(nèi)實(shí)際承受的最飽和水蒸氣壓力和高液柱壓力之和確定最工作壓力；工作溫度范圍確定工作溫度；以此確定設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、罐體幾何尺寸；根據(jù)內(nèi)壓圓筒橢圓封頭強(qiáng)度計(jì)算公式初定圓筒和上下封頭的壁厚。如果發(fā)酵罐幾何尺寸較大，還需從剛度、加工成型等方面考慮其壁厚的增加量。罐體上封頭和機(jī)架交接圓處作用著重力和轉(zhuǎn)動扭矩，致使在上封頭的交接圓處產(chǎn)生局部應(yīng)力。

發(fā)酵設(shè)備主要為發(fā)酵罐和種子罐，它們各自都附有原料(培養(yǎng)基)調(diào)制，蒸煮，滅菌和冷卻設(shè)備，通氣調(diào)節(jié)和設(shè)備，以及攪拌器等。

發(fā)酵罐：承擔(dān)產(chǎn)物的生產(chǎn)任務(wù)。對于某些工藝來說，發(fā)酵罐是個(gè)密閉容器，同時(shí)附帶精密控制系統(tǒng)；而對于另一些簡單的工藝來說，發(fā)酵罐只是個(gè)開口容器，有時(shí)甚至簡單到只要有一個(gè)開口的坑。

種子罐：以確保發(fā)酵罐培養(yǎng)所必需的菌體量為目的。

典型發(fā)酵設(shè)備：種子制備設(shè)備、主發(fā)酵設(shè)備、輔助設(shè)備(無菌空氣和培養(yǎng)基的制備)、發(fā)酵液預(yù)處理設(shè)備、粗產(chǎn)品的提取設(shè)備、產(chǎn)品精制與干燥設(shè)備、流出物回收，利用和處理設(shè)備。

   用于厭氣發(fā)酵(如生產(chǎn)酒精、溶劑)的發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)可以較簡單。用于厭氣發(fā)酵(如生產(chǎn)酒精、溶劑)的發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)可以較簡單。用于好氣發(fā)酵(如生產(chǎn)氨基酸、有機(jī)酸、維生素等)的發(fā)酵罐因需向罐中連續(xù)通入大量無菌空氣，并為考慮通入空氣的利用率，故在發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)上較為復(fù)雜，常用的有機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐、鼓泡式發(fā)酵罐和氣升式發(fā)酵罐。用于好氣發(fā)酵(如生產(chǎn)氨基酸、有機(jī)酸、維生素等)的發(fā)酵罐因需向罐中連續(xù)通入大量無菌空氣，并為考慮通入空氣的利用率，故在發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)上較為復(fù)雜，常用的有機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐、鼓泡式發(fā)酵罐和氣升式發(fā)酵罐。