1.前言

隨著生化技術和生化產品的不斷提高，抗生素產量也不斷提高，尤其和人類身體健康關系密切的抗生素需求量更大。青霉素及其半合成產品、紅霉素及其半合成產品等抗生素生產發(fā)展很快，隨著這些產品的增長，其生產工藝不斷改進，生產設備不斷完善。現(xiàn)在抗生素發(fā)酵生產都實現(xiàn)了發(fā)酵全過程微機控制，自動補料、攪拌系統(tǒng)采用變頻調速，使發(fā)酵設備生產更易控制，降低了染菌率，提高了發(fā)酵水平，為不銹鋼發(fā)酵罐單罐容積大型化提供了條件。就以紅霉素生產為例，2000年前國內大多數(shù)生產廠都采用60~120 m3發(fā)酵罐，現(xiàn)在的新上項目大都采用200~300 m3 不銹鋼發(fā)酵罐。因此，發(fā)酵罐容積大型化對發(fā)酵罐結構設計提出了更高的要求，現(xiàn)就大型發(fā)酵罐設計中值得注意的問題介紹如下。

2.流量和流體剪切作用

發(fā)酵可簡單定義為利用微生物把一種物質轉化為另一種物質。最常用的微生物為細菌、酵母菌、霉菌等。微生物的食物以及要求產品以料漿形式存在，其粘度范圍為 2000~3000 cp（2~3 pa·s），稱為膠液或發(fā)酵液。發(fā)酵罐內微生物在有氧條件下以可分解的物料為食物而產生出所需要的產品，從混合的觀點看，發(fā)酵罐涉及氣體分散、固體懸浮、傳熱和混合均勻等作用。每一種發(fā)酵作用都有其獨特之處，因此，要對攪拌器的最佳結構進行仔細研究。最重要的問題通常是從空氣到發(fā)酵料漿中氧的傳遞以及料漿到微生物中氧的傳遞。微生物僅能以一定的呼吸速率來利用氧氣，這和人類的呼吸相類似，發(fā)酵罐必須能提供良好的有氧環(huán)境以滿足微生物呼吸速率的需要。每種微生物所能承受的最大剪切應力不同。酵母菌和細菌都是單細胞植物，并且非常小，酵母菌成不規(guī)則的卵形，直徑大約在0.004~0.01mm。細菌還要更小一些，大多數(shù)細菌的最大尺寸都小于0.007mm，并且形狀多種多樣。許多芽胞桿菌是桿狀的，酵母菌是通過發(fā)芽來增殖，細菌通過復分裂來增殖，霉菌為多細胞的絲狀體，是通過菌絲的植物性生長而增殖的。霉菌的這種菌絲生長結構必然使霉菌對剪切作用很敏感，應仔細研究攪拌器產生的最大剪切力，以避免阻礙這些微生物生長。

隨著抗生素產品產量提高，發(fā)酵罐單罐容積趨向大型化，對發(fā)酵罐的設計者提出了許多新問題。我們應該使大型發(fā)酵罐的結構、攪拌形式更適應發(fā)酵生產中微生物代謝過程，提高發(fā)酵液中氧氣傳遞速率，提高發(fā)酵生產水平，這是大型發(fā)酵罐設計者的永恒主題。

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