机械搅拌通风发酵罐的搅拌器和挡板

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

为了强化轴向混合，可采用蜗轮式和推进式叶轮共用的搅拌系统。为了拆装方便，大型搅拌叶轮可做成两半型，用螺栓联成整体装配于搅拌轴上。

搅拌的主要作用是混合和传质，将通入的空气分散成气泡，并与发酵液充分混合，使气泡破碎以增大气液接触界面，从而获得所需要的氧传递速率，并使细胞悬浮并分散于发酵体系中，维持适当的气液固（细胞）三相的混合与质量传递，同时强化传热过程。为实现这些目的，搅拌器的设计应使发酵液有足够的径向流动和适度的轴向流动。

机械搅拌通风发酵罐的搅拌器和挡板

搅拌器大多采用涡轮式。涡轮式搅拌器具有结构简单、传递能量高、溶解氧速率高等优点，但是轴向混合差，搅拌强度随着与搅拌轴距增大而减弱，故当培养液较黏稠时，混合效果就下降。

近些年来国外已开始将轴向流型搅拌器应用到发酵罐上。径向型涡轮搅拌器由于圆盘的存在，使罐内的流动分成上、下两个循环区。虽然区域内能充分混合，但两个区域间则混合不均，而轴向流型搅拌器则不存在分区循环等缺点，能使全罐达到良好的循环状态。实践表明，在保持单罐产量一定的条件下，以三层搅拌器为例，最下层仍采用径向型的涡轮搅拌器，其余两层改用轴向流型搅拌器时，与三层均采用径向流的搅拌器相比，功率消耗可降低15％～30％。在50m3发酵罐内的土霉素发酵试验表明，将上两层改装成轴向流型搅拌器，不但消耗功率下降，发酵指数也提高了近15％。因此，用轴向流型搅拌器部分替代径向流型搅拌器，对增强罐内物料循环、增加罐内的溶解氧、缩短发酵周期、提高产量以及降低能耗都是有利的。

发酵罐内设挡板的作用是防止液面中央形成旋涡流动，增强湍动和溶解氧传质。通常设4～6块挡板，其宽度为(0.1～0.12)D，达到全挡板条件。全挡板条件是达到消除液面旋涡的最低条件，在一定的转速下面增加罐内附件而轴功率保持不变。此条件与挡板数Z及挡板宽度W与罐径D之比有关（式７１）。挡板的高度自罐底起至设计的液面高度为止，同时挡板应与罐壁留有一定的空隙，其间隙为（1/8～1/5）Ｗ，避免形成死角，防止物料与菌体堆积。ＷＤＺ＝0.5（71）由于发酵罐中除了挡板外，冷却器、通气管、排料管等装置也起一定的挡板作用。当设置的换热装置为列管或排管，并且它们足够多时，发酵罐内不另设挡板。