1、2022-1-2712022-1-272l概述概述l生化反應器的特點生化反應器的特點l生化反應器的種類及選擇與操作生化反應器的種類及選擇與操作l反應器比擬放大反應器比擬放大微生物反應器：是生產中最基本也是最主要的設備，微生物反應器：是生產中最基本也是最主要的設備，其作用就是按照發酵過程的工藝要求，保證和控制各其作用就是按照發酵過程的工藝要求，保證和控制各種生化反應條件，如溫度、壓力、供氧量、密封防漏種生化反應條件，如溫度、壓力、供氧量、密封防漏防止染菌等，促進微生物的新陳代謝，使之能在低消防止染菌等，促進微生物的新陳代謝，使之能在低消耗下獲得較高的產量。耗下獲得較高的產量。厭氧生物反應器：厭氧

2、生物反應器：其反應器不需供氧，設備結構一其反應器不需供氧，設備結構一般較為簡單。應用于乙醇、啤酒、丙酮、丁醇的生產。般較為簡單。應用于乙醇、啤酒、丙酮、丁醇的生產。好氧生物反應器：好氧生物反應器：生產過程中需不斷通入無菌空氣，生產過程中需不斷通入無菌空氣，因而其設備的結構比厭氧生物反應器復雜。應用于氨因而其設備的結構比厭氧生物反應器復雜。應用于氨基酸、有機酸、酶制劑、抗生素和單細胞蛋白基酸、有機酸、酶制劑、抗生素和單細胞蛋白SCP等等的生產。的生產。根據反應器通風和攪拌的方式不同可分為三類：機械根據反應器通風和攪拌的方式不同可分為三類：機械攪拌通風式、自吸式和通風攪拌式。攪拌通風式、自吸式和通

3、風攪拌式。二二. .生化反應器的特點生化反應器的特點生化反應器的特點生化反應器的特點生化反應與一般化學反應的不同主要在于其反生化反應與一般化學反應的不同主要在于其反應皆由生物催化劑應皆由生物催化劑- -酶來催化的。決定了酶反應酶來催化的。決定了酶反應必須在比較溫和的條件下進行，也就是在接近中必須在比較溫和的條件下進行，也就是在接近中性的性的pHpH、較低的溫度及近似細胞生理條件下進行。、較低的溫度及近似細胞生理條件下進行。生物的酶系是非常復雜的，在活細胞中它們是生物的酶系是非常復雜的，在活細胞中它們是相互協調而處于最優化的狀態，故活細胞常被用相互協調而處于最優化的狀態，故活細胞常被用來合成一些

4、代謝產物如多糖及蛋白質等。由于反來合成一些代謝產物如多糖及蛋白質等。由于反應的環境會隨著時間的進程而改變，就產生了一應的環境會隨著時間的進程而改變，就產生了一個如何控制反應過程使其最優化的問題。個如何控制反應過程使其最優化的問題。對生長細胞來說，要考慮到如何維持發酵的最對生長細胞來說，要考慮到如何維持發酵的最佳條件，主要包括細胞營養、代謝的調控以及佳條件，主要包括細胞營養、代謝的調控以及反應產物的干擾。反應產物的干擾。由于酶作用對底物的高度特異性，它可以定向由于酶作用對底物的高度特異性，它可以定向的產生一些用一般化學方法難以甚至無法得到的產生一些用一般化學方法難以甚至無法得到的產品的產品大多數

5、生化反應都在水相中進行，相對來說產大多數生化反應都在水相中進行，相對來說產物濃度較低，這就產生了一個產物回收工藝及物濃度較低，這就產生了一個產物回收工藝及成本的問題。成本的問題。三三. 生化反應器的種類及選擇與操作生化反應器的種類及選擇與操作按生化反應是在一個相或是在多個相內進行，可按生化反應是在一個相或是在多個相內進行，可分為均相反應器和非均相反應器。發酵工業中的分為均相反應器和非均相反應器。發酵工業中的絕大多數都屬于非均相反應器。絕大多數都屬于非均相反應器。（一）機械攪拌式生化反應器（一）機械攪拌式生化反應器它是借攪拌渦輪輸入混合以及相際傳質所需要的它是借攪拌渦輪輸入混合以及相際傳質所需要

6、的功率。這種反應器的適應性最強，從牛頓型流體功率。這種反應器的適應性最強，從牛頓型流體直到非牛頓型的絲狀菌發酵液，都能根據實際情直到非牛頓型的絲狀菌發酵液，都能根據實際情況和需要，為之提供較高的傳質速率和必要的混況和需要，為之提供較高的傳質速率和必要的混合速度。缺點是機械攪拌器的驅動功率較高，一合速度。缺點是機械攪拌器的驅動功率較高，一般般24kw/m3，這對大型的反應器來說是個巨大，這對大型的反應器來說是個巨大負擔。負擔。2022-1-2782022-1-279機械攪拌發酵罐的基本條件機械攪拌發酵罐的基本條件發酵罐應具有適宜的高徑比。一般高徑比為發酵罐應具有適宜的高徑比。一般高徑比為2.54

7、。發酵罐能承受一定的壓力。由于發酵罐在消毒發酵罐能承受一定的壓力。由于發酵罐在消毒和正常工作時，罐內有一定的壓力和溫度，因和正常工作時，罐內有一定的壓力和溫度，因此罐體各部件要有一定的強度，能承受一定的此罐體各部件要有一定的強度，能承受一定的壓力。壓力。發酵罐的通風攪拌裝置要能使氣泡分散細碎，發酵罐的通風攪拌裝置要能使氣泡分散細碎，氣液充分混合，保證發酵液必須的溶解氧，提氣液充分混合，保證發酵液必須的溶解氧，提高氧的利用率。高氧的利用率。發酵罐應具有足夠的冷卻面積。發酵罐應具有足夠的冷卻面積。發酵灌內應拋光，盡量減少死角，避免藏垢積發酵灌內應拋光，盡量減少死角，避免藏垢積污，使滅菌徹底，避免染

8、菌。污，使滅菌徹底，避免染菌。攪拌器的軸封嚴密，盡量減少泄漏。攪拌器的軸封嚴密，盡量減少泄漏。機械攪拌罐結構機械攪拌罐結構設備主要部件包括罐身、攪拌器、軸封、消泡器設備主要部件包括罐身、攪拌器、軸封、消泡器中間軸承，空氣噴射器、擋板、冷卻裝置、人孔中間軸承，空氣噴射器、擋板、冷卻裝置、人孔罐體由圓柱體及橢圓形或碟形封頭焊接成，材罐體由圓柱體及橢圓形或碟形封頭焊接成，材料為碳鋼或不銹鋼。為滿足工藝要求，罐需承受料為碳鋼或不銹鋼。為滿足工藝要求，罐需承受一定壓力，通常滅菌壓力一定壓力，通常滅菌壓力0.25MPa(絕對大氣壓絕對大氣壓)攪拌器和擋板攪拌器和擋板渦輪式攪拌器的葉片有平葉式、彎葉式、箭葉

9、式渦輪式攪拌器的葉片有平葉式、彎葉式、箭葉式三種，其主要是打碎氣泡，加速和提高溶氧。平三種，其主要是打碎氣泡，加速和提高溶氧。平葉式功率消耗較大，彎葉式較小，箭葉式又次之。葉式功率消耗較大，彎葉式較小，箭葉式又次之。擋板的作用是防止液面中央產生旋渦，促使液體擋板的作用是防止液面中央產生旋渦，促使液體激烈翻動，提高溶氧。擋板寬度約為（激烈翻動，提高溶氧。擋板寬度約為（0.10.12）D。裝設。裝設64塊擋板，可滿足全擋板條件。塊擋板，可滿足全擋板條件。2022-1-2712全擋板條件全擋板條件是指在一定轉速下，再增加罐內附件，軸功率仍是指在一定轉速下，再增加罐內附件，軸功率仍保持不變。要達到全擋

10、板條件必須滿足下式要求：保持不變。要達到全擋板條件必須滿足下式要求：(W/D)Z=0.5D-罐的直徑罐的直徑Z-擋板數擋板數W-擋板寬度擋板寬度2022-1-2713軸封軸封軸封的作用是防止泄漏和染菌。常用的軸軸封的作用是防止泄漏和染菌。常用的軸封有填料函和端面軸封。封有填料函和端面軸封。填料函由填料箱體、底襯套、壓蓋和壓緊填料函由填料箱體、底襯套、壓蓋和壓緊螺栓等零件組成。螺栓等零件組成。端面軸封的作用是靠彈性元件的壓力使垂直于軸端面軸封的作用是靠彈性元件的壓力使垂直于軸線的動環和靜環光滑表面緊密地相互貼合，并作線的動環和靜環光滑表面緊密地相互貼合，并作相對運動而達到密封。相對運動而達到密封

11、。2022-1-27142022-1-2716 優點：優點：節約空氣凈化系統中的空氣壓縮機、冷卻器、節約空氣凈化系統中的空氣壓縮機、冷卻器、油水分離器、空氣貯罐等設備，減少了廠房占油水分離器、空氣貯罐等設備，減少了廠房占地面積，節省投資；通氣質量是最好的，通入地面積，節省投資；通氣質量是最好的，通入發酵液中的發酵液中的2315m2315m2 2氣液接觸面積氣液接觸面積/m/m3 3空氣；動力空氣；動力消耗低；設備便于自動化、連續化、降低了勞消耗低；設備便于自動化、連續化、降低了勞動強度，減少勞動力。動強度，減少勞動力。缺點：缺點： 空氣靠負壓吸入到罐內，所以要求使用低阻力、空氣靠負壓吸入到罐內

12、，所以要求使用低阻力、高除菌效率的空氣凈化系統；由于結構上的特高除菌效率的空氣凈化系統；由于結構上的特點，大型自吸式充氣發酵罐的攪拌充氣葉輪的點，大型自吸式充氣發酵罐的攪拌充氣葉輪的線速度在線速度在30m/s30m/s左右，在葉輪周圍形成強烈的左右，在葉輪周圍形成強烈的剪切區域。充氣攪拌葉輪的充氣量隨發酵液的剪切區域。充氣攪拌葉輪的充氣量隨發酵液的深度增大而減少，因此比擬放大有一最適范圍。深度增大而減少，因此比擬放大有一最適范圍。罐壓較低，對某些產品生產容易造成染菌。罐壓較低，對某些產品生產容易造成染菌。（三）氣升式生化反應器（三）氣升式生化反應器工作機理：工作機理：是在罐外裝設上升管，上升管

13、兩端與罐底及罐上是在罐外裝設上升管，上升管兩端與罐底及罐上部相連接，構成一個循環系統。在上升管的下部部相連接，構成一個循環系統。在上升管的下部裝設空氣噴嘴，空氣噴嘴以裝設空氣噴嘴，空氣噴嘴以250300（m/s）的）的高速度噴入上升管借噴嘴的作用而使空氣泡分割高速度噴入上升管借噴嘴的作用而使空氣泡分割細碎，與上升管的發酵液密切接觸。由于上升管細碎，與上升管的發酵液密切接觸。由于上升管內的發酵液輕。加上壓縮空氣的噴流動能，因此內的發酵液輕。加上壓縮空氣的噴流動能，因此使上升管的液體上升，罐內的液體下降而進入上使上升管的液體上升，罐內的液體下降而進入上升管，形成反復的循環，供給發酵液所耗的溶解升管

14、，形成反復的循環，供給發酵液所耗的溶解氣量，使發酵正常進行。分內循環和外循環兩種。氣量，使發酵正常進行。分內循環和外循環兩種。2022-1-27192022-1-2720優點：優點：結構簡單，冷卻面積小；無攪拌傳動設備節省動結構簡單，冷卻面積小；無攪拌傳動設備節省動力約力約50%，節省鋼材；操作時無噪音；料液可充，節省鋼材；操作時無噪音；料液可充滿滿80%90%，而不需加消泡劑；維修、操作及，而不需加消泡劑；維修、操作及清洗簡單，減少雜菌污染。清洗簡單，減少雜菌污染。缺點：缺點：對于粘度較大的發酵液溶氧系數較低。對于粘度較大的發酵液溶氧系數較低。（四）新型啤酒發酵設備（四）新型啤酒發酵設備圓筒

15、體錐底發酵罐（錐形罐）圓筒體錐底發酵罐（錐形罐）廣泛用于發酵啤酒生產。這種設備的優點在于能廣泛用于發酵啤酒生產。這種設備的優點在于能縮短發酵時間，而且具有生產上的靈活性。故能縮短發酵時間，而且具有生產上的靈活性。故能適合于生產各種類型啤酒的要求。這種設備一般適合于生產各種類型啤酒的要求。這種設備一般置于室外。已滅菌的新鮮麥芽汁與酵母由底部進置于室外。已滅菌的新鮮麥芽汁與酵母由底部進入罐內，發酵最旺盛時，使用全部冷卻夾套，維入罐內，發酵最旺盛時，使用全部冷卻夾套，維持適宜的發酵溫度。持適宜的發酵溫度。2022-1-2722錐底內角為錐底內角為60度，內有涂料的鋼罐的錐底內角為度，內有涂料的鋼罐的

16、錐底內角為75度，使排污的時候，酵母可強制排出。罐的容度，使排污的時候，酵母可強制排出。罐的容量系數為量系數為80%85%。視罐體高度，冷卻夾套分為視罐體高度，冷卻夾套分為24段，錐體夾套可段，錐體夾套可設一段或不設。發酵罐應保溫，以盡量減少冷、設一段或不設。發酵罐應保溫，以盡量減少冷、熱消耗。多數是采用夾層聚胺酯發泡保溫。外殼熱消耗。多數是采用夾層聚胺酯發泡保溫。外殼多數是采用塑料、鋁或不銹鋼。罐體的材料為不多數是采用塑料、鋁或不銹鋼。罐體的材料為不銹鋼或碳鋼加涂料。銹鋼或碳鋼加涂料。四）新型啤酒發酵設備四）新型啤酒發酵設備圓筒體錐底發酵罐（錐形罐）圓筒體錐底發酵罐（錐形罐）廣泛用于發酵啤酒

17、生產。這種設備的優點在于能廣泛用于發酵啤酒生產。這種設備的優點在于能縮短發酵時間，而且具有生產上的靈活性。故縮短發酵時間，而且具有生產上的靈活性。故能適合于生產各種類型啤酒的要求。這種設備能適合于生產各種類型啤酒的要求。這種設備一般置于室外。已滅菌的新鮮麥芽汁與酵母由一般置于室外。已滅菌的新鮮麥芽汁與酵母由底部進入罐內，發酵最旺盛時，使用全部冷卻底部進入罐內，發酵最旺盛時，使用全部冷卻夾套，維持適宜的發酵溫度。夾套，維持適宜的發酵溫度。立體為圓柱形，底蓋和頂蓋為圓形封頭或錐形的立體為圓柱形，底蓋和頂蓋為圓形封頭或錐形的立式金屬容器。罐頂裝有廢氣回收管，進料管、立式金屬容器。罐頂裝有廢氣回收管，

18、進料管、接種管、壓力表和各種測量儀器接口。罐底裝有接種管、壓力表和各種測量儀器接口。罐底裝有排料口和排污口。還有人孔。發酵罐的冷卻裝排料口和排污口。還有人孔。發酵罐的冷卻裝置，對于中小型發酵罐，多采用罐頂噴水淋于罐置，對于中小型發酵罐，多采用罐頂噴水淋于罐外壁表面，進行膜狀冷卻。對于大型發酵罐，由外壁表面，進行膜狀冷卻。對于大型發酵罐，由于罐外壁冷卻面積不能滿足冷卻要求，所以罐內于罐外壁冷卻面積不能滿足冷卻要求，所以罐內裝有冷卻蛇管。裝有冷卻蛇管。2022-1-2725（六）動物細胞生物反應器（六）動物細胞生物反應器氣升式生物反應器氣升式生物反應器只能培養懸浮生長的細胞只能培養懸浮生長的細胞中

19、空纖維管生物反應器中空纖維管生物反應器即可培養懸浮生長的細胞，也可培養貼壁依賴性細胞即可培養懸浮生長的細胞，也可培養貼壁依賴性細胞主要用來培養雜交瘤細胞，生產單克隆抗體主要用來培養雜交瘤細胞，生產單克隆抗體通氣攪拌反應器通氣攪拌反應器動物細胞是一種無細胞壁的真核細胞，生長緩慢，對培動物細胞是一種無細胞壁的真核細胞，生長緩慢，對培養環境十分敏感。動物細胞十分脆弱，對剪切應力敏養環境十分敏感。動物細胞十分脆弱，對剪切應力敏感。一種安全有效的方法是通過改變通入培養罐內氣體感。一種安全有效的方法是通過改變通入培養罐內氣體的氧氣和氮氣來實現控制的氧氣和氮氣來實現控制DO。采用二氧化碳和碳酸氫鈉。采用二氧

20、化碳和碳酸氫鈉緩沖液來控制體系的緩沖液來控制體系的pH值，它主要是預先加入適量的碳值，它主要是預先加入適量的碳酸氫鈉和通過改變進入反應器內氣體流量中的二氧化碳酸氫鈉和通過改變進入反應器內氣體流量中的二氧化碳的含量來實現。的含量來實現。2022-1-27272022-1-2728（七）植物細胞培養反應器（七）植物細胞培養反應器同上同上 植物細胞比微生物細胞大得多。由于大小不一植物細胞比微生物細胞大得多。由于大小不一樣，產生一系列問題比如混合和傳質問題。另樣，產生一系列問題比如混合和傳質問題。另一個問題是植物細胞很少是以單一細胞懸浮生一個問題是植物細胞很少是以單一細胞懸浮生長，通常是一團細胞非均相

21、集合體，當細胞密長，通常是一團細胞非均相集合體，當細胞密度高，粘性大的時候，容易產生混合和循環不度高，粘性大的時候，容易產生混合和循環不良。高剪切力易損壞植物細胞壁。所有植物細良。高剪切力易損壞植物細胞壁。所有植物細胞都是好氧的，需要連續不斷供氧，與微生物胞都是好氧的，需要連續不斷供氧，與微生物細胞相反，它不需要高的氣液傳質速率，而是細胞相反，它不需要高的氣液傳質速率，而是要控制供氧量，以保持較低的水平。植物細胞要控制供氧量，以保持較低的水平。植物細胞對溶氧的變化非常敏感，太高或太低都有不良對溶氧的變化非常敏感，太高或太低都有不良影響。影響。生物反應器設計基本原則生物反應器設計基本原則在反應系

22、統的已滅菌部分與未滅菌部分之間不在反應系統的已滅菌部分與未滅菌部分之間不應直接連通。應直接連通。盡量較少法蘭連接。盡量較少法蘭連接。盡可能采用全部焊接結構。所有焊接點必須切盡可能采用全部焊接結構。所有焊接點必須切實磨光，消除蓄積菌體的場所。實磨光，消除蓄積菌體的場所。防止死角、裂縫。發酵系統的某些部分能單獨防止死角、裂縫。發酵系統的某些部分能單獨滅菌。與發酵罐相通的任何連接都應蒸汽密封，滅菌。與發酵罐相通的任何連接都應蒸汽密封，如采樣口的閥門在不使用時，其出口處應有流動如采樣口的閥門在不使用時，其出口處應有流動蒸汽通過。蒸汽通過。所用閥門應易于清洗、維修和滅菌。所用閥門應易于清洗、維修和滅菌。

23、 發酵罐應始終保持在正壓以排除滲漏。發酵罐應始終保持在正壓以排除滲漏。幾乎所有的發酵罐都由玻璃或不銹鋼制成。玻幾乎所有的發酵罐都由玻璃或不銹鋼制成。玻璃只限用在小于璃只限用在小于2030L的發酵罐。的發酵罐。2022-1-2731四四. 比擬放大比擬放大為了使小型發酵試驗所獲得的規律和數據能在大為了使小型發酵試驗所獲得的規律和數據能在大生產中再現，就要掌握和運用放大技術。一般采生產中再現，就要掌握和運用放大技術。一般采用相似原理進行比擬放大。用相似原理進行比擬放大。比擬放大的基本方法：首先必須找出表征此系統比擬放大的基本方法：首先必須找出表征此系統的各種參數，將它們組成幾個具有一定物理含義的各

24、種參數，將它們組成幾個具有一定物理含義的無因次數，并建立它們之間的函數式，然后用的無因次數，并建立它們之間的函數式，然后用實驗的方法在試驗設備里求得此函數式中所包含實驗的方法在試驗設備里求得此函數式中所包含的的 常數和指數，則此關系式便可用作與此試驗常數和指數，則此關系式便可用作與此試驗設備幾何相似的大型設備的設計。設備幾何相似的大型設備的設計。比擬放大不是簡單的按比例放大，而是建比擬放大不是簡單的按比例放大，而是建立在幾何相似、培養條件相同和微生物在立在幾何相似、培養條件相同和微生物在反應器中充分分散等基本假設之上的。放反應器中充分分散等基本假設之上的。放大與通氣、攪拌等技術構成了生化工程的

25、大與通氣、攪拌等技術構成了生化工程的核心部分。應用在微生物的放大方面，則核心部分。應用在微生物的放大方面，則需要由小試放大到中試進行討論，這是生需要由小試放大到中試進行討論，這是生化工程的一個基本特征。化工程的一個基本特征。2022-1-2733 化學工業中，每級放大在化學工業中，每級放大在50倍以下，而倍以下，而且每級放大時需對前級參數進行修正。且每級放大時需對前級參數進行修正。生物工業中，放大的倍數有的高達生物工業中，放大的倍數有的高達200倍，倍，如外國某公司用于單細胞蛋白生產的如外國某公司用于單細胞蛋白生產的300m3反應器是從反應器是從1.5m3反應器直接放大反應器直接放大得到的。一

26、般生物反應器的放大倍數為得到的。一般生物反應器的放大倍數為10。2022-1-2734（一）比擬放大的方法（一）比擬放大的方法1. 幾何尺寸的放大幾何尺寸的放大根據幾何相似的原則根據幾何相似的原則D2/D1=Di2/Di1=(V2/V1)1/3D-反應器直徑反應器直徑Di-攪拌器直徑攪拌器直徑V-反應器的裝料容積反應器的裝料容積2022-1-27352.通風量的放大通風量的放大按單位體積液體通風量按單位體積液體通風量Q/V相等相等大型反應器液柱高，空氣在液體中所走的路程和大型反應器液柱高，空氣在液體中所走的路程和氣液接觸時間均長于小型反應器。因此大型反應氣液接觸時間均長于小型反應器。因此大型反

27、應器的有較高的空氣利用率，放大時大型反應器的器的有較高的空氣利用率，放大時大型反應器的Q/V比小型設備的比小型設備的Q/V小。小。按通風截面空氣線速度按通風截面空氣線速度VS相等放大相等放大反應器空截面的空氣線速度反應器空截面的空氣線速度Vs的大小表征了液體的大小表征了液體的通風強度。對于空氣利用率較好的反應器，大的通風強度。對于空氣利用率較好的反應器，大罐的罐的VS應適當大于小罐的。應適當大于小罐的。按通風準數相等放大按通風準數相等放大2022-1-2736按體積溶氧系數相等放大按體積溶氧系數相等放大經過實驗和有關準數的整理，可得通風量經過實驗和有關準數的整理，可得通風量Q與溶與溶氧系數氧系

28、數kLa(Q/V)HL2/3kLa-體積溶氧系數（體積溶氧系數（1/h）Q-通風量通風量(m3/min);V-發酵液體積發酵液體積(m3)HL-發酵液深度發酵液深度(m)(kLa)2/(kLa)1=(Q/V)2/(Q/V)1.(HL2/HL1)2/3(Q/V)2/(Q/V)1=(HL1/HL2)2/3=(D1/D2)2/3(VVM)2/(VVM)1=(D1/D2)2/3大罐單位體積需要的通風量要比小罐的小得多。大罐單位體積需要的通風量要比小罐的小得多。2022-1-27372022-1-27383. 攪拌功率放大攪拌功率放大攪拌功率是影響溶氧最主要的因素，因而在機械攪拌功率是影響溶氧最主要的因

29、素，因而在機械攪拌生化反應器中，攪拌功率的放大是整個放大攪拌生化反應器中，攪拌功率的放大是整個放大中最主要的內容。對于一定性質的液體，由于攪中最主要的內容。對于一定性質的液體，由于攪拌功率的大小取決于攪拌轉速拌功率的大小取決于攪拌轉速n和攪拌器直徑和攪拌器直徑Di，因此攪拌功率的放大實際上是因此攪拌功率的放大實際上是n和和Di的放大。若的放大。若集合相似，則集合相似，則Di一定，放大問題就只是選擇攪拌一定，放大問題就只是選擇攪拌轉速轉速n的問題。的問題。2022-1-2739按雷諾準數按雷諾準數Re相等放大相等放大n2/n1=(Di1/Di2)2=(D1/D2)2在某些情況下可作為放大的依據在

30、某些情況下可作為放大的依據按單位體積液體消耗功率按單位體積液體消耗功率P/V相等放大相等放大Pn3Di5 P/V n3Di2若若P/V相等，即相等，即 (n3Di2)1 = (n3Di2)2n2/n1=(Di1/Di2)2/3=(D1/D2)2/3上述功率上述功率P是不通氣時的攪拌功率，它與通氣情是不通氣時的攪拌功率，它與通氣情況下的功率消耗是成比例的。況下的功率消耗是成比例的。按體積溶氧系數相等放大按體積溶氧系數相等放大溶氧系數是所有好氣性發酵的主要指標，任何通溶氧系數是所有好氣性發酵的主要指標，任何通氣發酵在一定條件下都有一個達到最大產率的溶氣發酵在一定條件下都有一個達到最大產率的溶氧系數

31、，故維持大、小罐的溶氧系數相等進行放氧系數，故維持大、小罐的溶氧系數相等進行放大是合理的。大是合理的。2022-1-2740按攪拌器末端線速度按攪拌器末端線速度nDi相等放大相等放大如果在小型設備中攪拌器所產生的最大剪切力已如果在小型設備中攪拌器所產生的最大剪切力已接近微生物的剪應極限，這時就必須按攪拌器末接近微生物的剪應極限，這時就必須按攪拌器末端線速度相等來進行放大。端線速度相等來進行放大。按單位體積攪拌循環量按單位體積攪拌循環量F/V相等放大相等放大對于連續發酵和在發酵過程中需要補料的分批發對于連續發酵和在發酵過程中需要補料的分批發酵，要求整個反應器的液體快速均勻混合，使液酵，要求整個反

32、應器的液體快速均勻混合，使液體中產物和底物的濃度均勻一致，這時就必須按體中產物和底物的濃度均勻一致，這時就必須按F/V相等的原則進行放大。相等的原則進行放大。2022-1-2741（二）機械攪拌發酵罐的比擬放大（二）機械攪拌發酵罐的比擬放大1.放大依據準則的選擇放大依據準則的選擇溶氧系數相等溶氧系數相等單位體積發酵液消耗功率相等單位體積發酵液消耗功率相等2022-1-2742以體積溶氧系數相等為基準的比擬放大方法以體積溶氧系數相等為基準的比擬放大方法體積溶氧系數（亞硫酸鹽氧化值）體積溶氧系數（亞硫酸鹽氧化值）kd 主要步驟主要步驟1）確定試驗設備的主要參數，并試算）確定試驗設備的主要參數，并試算kd值值2）按集合相似原則確定放大設備的主要尺寸）按集合相似原則確定放大設備的主要尺寸3）決定通風量）決定通風量4）按溶氧系數相等的原