发酵工程期末复习必考知识点

发酵工程期末复习（必考）

1.发酵工程：是一门以微生物、动植物细胞为生物作用剂进行产品工业化生产的系统工程。涉及范围包括发酵工艺和发酵设备两大部分。主要研究内容有菌种选育与构建、大规模培养基和空气的灭菌、大规模细胞培养过程、细胞生长和产物形成动力学、生物反应器的优化设计和操作、生物反应过程的参数检测和计算机应用、发酵产品的分离纯化过程中的技术问题。发酵工程原理是指导发酵产品研究与开发，发酵工厂设计与建设以及发酵生产实践的理论。

2.生物技术：应用自然科学及工程学的原理，依靠生物作用剂的作用将物料进行加工以提供产品或为社会服务”的技术。所谓生物作用剂可以是酶、细胞或多细胞生物体。生物技术又叫生物工程，包括基因工程、酶工程（蛋白质工程）、细胞工程（包括组织工程）、发酵工程。

3.自然选育：在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自然突变而进行菌种筛选的过程。引起自然突变的原因有两个：多因素低剂量的诱变效应和互变异构效应。

4.诱变育种：指利用物理、化学等诱变剂处理均匀而分散的微生物细胞群，在促进其突变率显著提高的基础上，采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选出少数符合目的的突变株，以供科学实验或生产实践使用。

5.原生质体融合：把两个亲本的细胞壁分别通过酶解作用加以瓦解，使菌体细胞在高渗环境中释放出只有原生质膜包裹着的球状体（称为原生质体）。两个亲本的原生质体在高渗条件下混合，由聚乙二醇（PEG）作为助融剂，使它们互相凝集，发生细胞融合，接着两个亲本基因组由接触到交换，从而实现遗传重组。在再生成细胞的菌落中就有可能获得具有理想性状的重组子。

6.培养基：培养基是人工配置的供微生物或动植物细胞生长、繁殖、代谢、和合成人们所需产物的营养物质和原料，同时，培养基为微生物等提供除营养外的其他生长所必须的环境条件。

7.前体：指某些化合物加入发酵培养基中，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物中去，而自身结构并没有明显变化，产物的产量却因前体的加入而有较大的提高。

8.抑制剂：某些化合物可以抑制特定代谢途径的进行，而使另一种代谢途径活跃，从而获得人们所需产物的积累。

9.促进剂：指那些既不是营养物质又不是前体，但却能提高产量的添加剂。

10.灭菌：所谓灭菌是指用化学或物理的方法杀灭或除掉物料及其器皿中所有的生命体。而消毒则是指杀死病原微生物的过程。

11.对数残留定律：在微生物死亡过程中的任一时刻，活菌数的减少速率与该时刻残留的活菌数成正比，这就是微生物死亡的对数残留定律。微分式为： ；积分式为：

12.连续灭菌：是指在发酵罐外连续不断地进行加热，维持和冷却，同时把灭完菌的培养基通入已灭过菌的发酵罐的灭菌方式。

13.分批灭菌：是指将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，达到预定温度后维持一段时间，再冷却到发酵所需温度的灭菌方式。

14.生长关联型：产物生成与菌体生长之间有平行的准量关系。这样的产品或为菌体本身或初级代谢产物。

15.部分生长关联型：菌体生长出现两个高峰，第一个生长高峰与产物合成无平行的准量关系，第二个生长高峰与产物合成有平行的准量关系。

16.非生长关联型：细胞生长与产物合成无平行的准量关系，只与菌体的总量有关。大部分次级代谢产物属于这一类。

一、菌种保藏原则和常用方法：

原则：菌种保藏主要是根据菌种的生理生化特点，人工创造条件，使孢子或菌体的生长代谢活动尽量降低，以减少其变异。一般可以通过保持培养基营养成分在最低水平，缺氧状态，干燥和低温，使菌种处于休眠状态，抑制其繁殖能力。一种好的保藏方法不但能长期保持菌种原有的优良性状不变，而且要简便经济，在生产上能推广使用。

常用方法：（1）斜面冰箱保藏法：斜面保藏是一种短期、过渡的保藏方法，用新鲜斜面接种后，置最适条件下培养倒菌体或孢子生长丰满后，放在4度冰箱保存。保存期为三个月到六个月，如为营养体，为一个月。（2）沙土管保藏法：将斜面孢子制成孢子悬液接入沙土管中或将斜面孢子刮下直接与沙土混合。产孢子或芽孢的微生物。1年左右。（3）石蜡油封存法：向培养成熟的菌种斜面上，倒入一层灭过菌的石蜡油，要高出斜面1厘米，保存在冰箱中。可适用于不能利用石蜡作碳源的细菌、霉菌、酵母等微生物。1年左右。（4）超低温冰箱甘油管保藏法（-80 ℃）：利用20%甘油作为保护剂，在超低温下冻存微生物，一般可达3至5年左右，是科研单位常用的保藏方法。（5）真空冷冻干燥保藏法：目前常用的较理想的一种方法。其基本原理是在较低的温度下（－15度），快速的将细胞冻结，并且保持细胞完整，然后在真空中使水份升华。在这样的环境中，微生物的生长和代谢都暂时停止，不易发生变异。因此，菌种可以保存很长时间，一般5年左右。该法保存效果较好，对各种微生物都适用。所以国内外都以普遍应用。保护剂：脱脂牛奶、血清等。（6）液氮超低温保藏法：适用范围最广。尤其是不产生孢子的菌丝体，其他保藏方法不理想，可用液氮保藏法。保存期最长。保护剂为10％甘油。一般可以保存10至15年。其原理：液氮的温度可达－196℃，远远低于其新陈代谢作用停止的温度（－130℃），所以此时菌种的代谢活动已停止，化学作用亦随之消失。

二、应如何改进生产菌株性状？

改进生产菌株性状的方法：

1.自发突变与育种:(1)从生产中选育 在日常的大生产过程中，微生物也会以一定频率发生自发突变。富于实际经验和善于细致观察的人们就可以及时抓住这类良机来选育优良的生产菌种。例如，从污染噬菌体的发酵液中有可能分离到抗噬菌体的自发突变株。(2)定向培育优良品种 是指在某一特定条件下，长期培养某一微生物菌群，通过不断转接传代以积累其自发突变，并最终获得优良菌株的过程。由于自发突变的频率较低，变异程度较轻微，故用此法育种十分缓慢。例如，当今世界上应用最广的预防结核病制剂——卡介苗的获得，便是定向育种的结果。

2.诱变育种:诱变育种是通过人工方法处理微生物，使之发生突变，并运用合理的筛选程序和方法，把适合人类需要的优良菌株选育出来的过程。诱变育种的一般步骤包括诱变和筛选两个部分。人工诱变与自发突变相比可大大提高微生物的突变率，使人们可以简便、快速地筛选出各种类型的突变株，作生产和研究之用。

3.杂交育种:指将两个基因型不同的菌株经过吻合（接合）使遗传物质重新组合，从中分离和筛选出具有新性状的菌株。

4.原生质体融合:把两个亲本的细胞壁分别通过酶解作用加以瓦解，使菌体细胞在高渗环境中释放出只有原生质膜包裹着的球状体（称为原生质体）。两个亲本的原生质体在高渗条件下混合，由聚乙二醇（PEG）作为助融剂，使它们互相凝集，发生细胞融合，接着两个亲本基因组由接触到交换，从而实现遗传重组。在再生成细胞的菌落中就有可能获得具有理想性状的重组子。

三、分离菌种的方法：依照生物的营养类型、制备培养基/营养液，选择培养条件与方法。分离的效率取决于培养基其养分，pH和加入的选择性抑制剂。例如，通常用几丁质培养基来分离土壤和水中的放线菌；淀粉－酪素培养基中长出的放线菌种类与几丁质琼脂上生长的相似，其菌落的密度更大，色素更多，但细菌也容易生长；M3培养基是选择性分离培养基中较好的一种，这种养分贫乏的培养基阻滞链霉菌的生长，因而容易分离到其它菌属，如红球菌等。通常在分离的时候，我们会在分离培养基中采用加入抗生素的方法来增加选择性。例如，在筛选放线菌的时候可以加入抗真菌抗生素。这种抗生素对放线菌无作用。但是，要注意不可以随便加入，例如，在分离放线菌时候不可以加入抗细菌的抗生素，因为放线菌往往对它们也很敏感。

四、培养基的成分及其生理功能：

培养基的成分大致可分为碳源、氮源、生长因子、无机盐及微量元素、前体、促进剂、抑制剂、水和能源。

碳源：细胞及其产物的碳架结构和能量的来源。常用的碳源有糖类、油脂、有机酸、低碳醇、烃类；

氮源：主要用于构成菌体细胞物质（如氨基酸、蛋白质、核酸等）和含氮代谢物等的氮素来源。常用的氮源可分为：有机氮和无机氮两类；

生长因子：是一类对微生物代谢必不可少且不能用简单的碳源或氮源自行合成的有机物。需要量一般很少，包括维生素类、氨基酸类、核苷酸类和脂肪酸类化合物

无机盐元素：P、S、Ca、Mg、Na、K、Fe、Cl 等。P：核酸、ATP辅酶、代谢中间体的组成成分。S：蛋白质、辅酶、生物素、谷光甘肽等组成成分。Fe：细胞色素、过氧化氢美德的组成成分。Mg、Ca：酶的辅基、激活剂。K、Na：调节渗透压。

微量元素： Zn Co Mn Cu 等主要是酶的辅基和激活剂；前体、促进剂和抑制剂：发酵培养基中，某些成分的加入有助于调节产物的形成，而并不促进微生物的生长，这些添加的物质包括前体、抑制剂和促进剂；

水：是营养物质，因为离开水生命活动即停止，并且H2O确实参与代谢活动。也是环境条件，许多反应需要在水中进行，水是细胞物质的连续相。此外，水的比热大，可容纳、传导代谢活动中的能量而保护细胞物质不被破坏。不同的微生物要求不同的水质、水的活度；能源：在应用中，培养基的碳源常常就是其能源，但这并非适用于所有的微生物，微生物根据其生理类群的不同，其能源物质也不同，有时能源物质是独立于碳源之外的。

五、开发一个菌株的培养基配方：

（1）研究思路：A）要研究一个新选菌株的最佳培养基配方和最适培养条件，必须先要了解该菌的营养类型和生态类型。B）根据上述考察结果，确定培养基的类型和划定培养条件的范围。C）进行培养基成分与培养条件的选择：(a) 要根据供试菌的营养需要，包括生长需要和合成产物的需要。(b) 比例范围，如C：N比。(c)培养基物态。(d) pH缓冲能力。(e)培养温度。(f)溶氧。（g）原料价格、来源、加工方式。考虑生态条件时，既要考虑生长，也要考虑产物合成；既要考虑到产量，也要考虑到产品的提取与后加工。

（2）研究方案的设计：在对上述问题进行比较全面的考虑的基础上，为了寻求合适的培养基配方及各种营养物质之间的配比关系，我们需要考查各种不同的碳源、氮源、生长因子、无机盐等对菌体生长及产物合成的影响，同时，更需要考虑各种营养物质的浓度。在培养基配方研究中，常采用正交法或响应面法进行研究方案设计。



六、分批灭菌的步骤？

⑴进料 ⑵开搅拌（加速传热）⑶夹套蒸汽加热可加到90℃（预热：①防止热蒸汽直接通入冷水产生爆气产生振动损坏机器②产生的冷凝水稀释发酵液，发酵效率降低）⑷关夹套蒸汽，关搅拌（因为通气后发酵液会自己翻动没有必要开搅拌也可以避免高温下搅拌损坏轴封的塑料）⑸进气管进蒸汽⑹出料口进蒸汽⑺取样口进蒸汽⑻关小排气阀（空气已排尽）⑼关小进气阀（方便控制罐内压力稳定）⑽保压30min （①压强不宜过小，可以防止补水时由于蒸汽压的瞬间降低而产生的发酵液外泄②保压的过程就是调节阀门的过程）⑾关蒸汽开空气（防负压）⑿开冷却开搅拌（此时温度下降过快，可以防止培养基过度灭菌）

七、连续灭菌的灭菌时间计算：

采用连续灭菌工艺，由于升温和降温时间很短，可以忽略不记，所以灭菌时间实际上就是保温时间。例如：采用一台连续灭菌设备为50m3的发酵罐制备无菌培养基36 m3，培养基污染度为106个菌/ml，要求灭菌度Ns=10-3个/罐，灭菌温度为398K，查图得此时的反应速度常数K=11min-1，灭菌时培养液流量(v)为18m3/h，试求维持时间τ和维持罐的容积V。

解：持时间τ和维持罐的容积V。

6613 N0=36×10×10=3.6×10

13-3t=2.303×1/k×logNO/NS=2.303×1/11×log3.6×10/10=3.47min

3V=Pt/(60×0.9)=(18×3.47)/ (60×0.9)=1.157m

维持罐不易保证培养液先进先出，所以若采用该维持时间进行设计计算，则可能局部培养液灭菌不彻底，根据实践经验采用维持时间为8min，则维持罐的容积为：

3 V=Pt/(60×0.9)=(18×8)/ (60×0.9)=2.66 m

八、典型空气除菌的工艺流程：

采气 前置过滤器 空压机 储气管 冷却器

油水分离器 加热器 总过滤器 分过滤器 发酵罐

a) 采气：在城市，通常情况下地面空气的含菌量为103个-104个／m3，高度每上升10米，含菌数下降一个数量级，因此最好采集一定高度的空气。一般要求采气管距地面20米～30米。

b) 前置过滤：在空气机前要求安置前置过滤器，又叫过滤器．其功能主要是除去大颗粒沙土、纤维等杂物，以防损伤空压机。

c) 空压机：这是一个空气驱动设备，需要的能耗很大，耗电量占发酵厂的1/3～1/4。 d) 储气罐：带有压力表的空罐，体积一般都不大，主要功能是消除往复式空压机产生的气流脉冲。

e) 冷却器：空气经空压机压缩后温度很高，可达１２０度，冷却后才能通入发酵罐．否则会烧焦过滤介质，增加发酵罐的降温负荷。

f) 油水分离器：冷却后的空气温度低于漏点后，即有水滴析出。此外，空压机的油滴也需除去，否则会污染过滤介质，影响滤菌效果。

g) 加热器：经过分离器的空气虽然没有水滴，但相对湿度依然是100%，若在过滤过程中湿度降低，仍会打湿过滤介质，故通过加温使相对湿度降下来。

h) 总过滤器：为过滤除菌的主要设备，传统的过滤器是上下两层棉花，中层是活性炭。现在也有人用化纤作为过滤介质。过滤器的尺寸、过滤介质的厚度需根据计算结果来确定。计算方法是根据对数穿透定律而确定的。

i) 分过滤器：为了保险起见，在无菌空气进罐之前还要进行一次过滤。该过滤器的滤菌效果据说可以达到99.999%。经上述处理的空气的无菌度、温度、湿度即可达到要求。

九、种子质量判断：

A）pH；B) 菌体形态（染色镜检：形态均一，染色均一，深色较健康。如：酵母菌，丝状真菌边缘的光滑完整程度，如果在液态培养中如果分支较多则比较健康）、浓度（需要在小的范围内波动）；C) 培养基外观、气味（凭经验来看）；D) 产物含量（不能太高也不能太低，次级代谢产物较高说明一道发酵后期）、酶活力；E) 无杂菌

十、如何处理发酵过程中溶氧不足，各适合什么情况？

从供氧方面考虑：（1）提高罐压（封压高，同时二氧化碳浓度高，抑制发酵）（2）增加通气量（3）通入纯氧（效果好，价格高）（4）增加搅拌功率（首选）

从需氧方面考虑：（1）降低培养温度（2）补水稀释培养液（增加染菌机率）{适合应急情况} 十一、在发酵过程中如何控制PH?

⑴在基础培养基配方中考虑到pH的缓冲能力。⑵加酸、碱调pH。⑶通过补料调pH，如加糖、硫铵，可使pH下降。加尿素、氨水可使pH上升。对菌体的影响：①胞外酶的活性影响底物水解②影响细胞膜的通透性，主要影响跨膜运输和能量代谢。

十二、如何控制泡沫？

（1）预防泡沫的形成A）选择不产泡沫的培养成分。B）选择适宜的灭菌条件。C）选育不产泡沫的菌株。

（2）控制泡沫的方法A）机械消沫：钉、耙、离心式消沫器。B）消沫剂消沫a) 消沫机理：破坏了泡沫的稳定性，泡沫自然就会消失。Ⅰ）提高发酵液的表面张力，如补水Ⅱ）加反极性物质，如加油。Ⅲ）加表面活性物质，如脂肪酸盐。Ⅳ）加强极性物质，如硫酸盐。b)消沫剂的种类和性质Ⅰ）天然油脂，适应于各类发酵。Ⅱ）聚醚类：如聚氧丙烯甘油（GP），亲水性差， 抑泡能力强于消泡能力，宜加入基础培养基中。聚氧乙烯丙烯甘油（GPE），又叫泡敌，亲水性好，适用于各种发酵。Ⅲ）高级醇：如十八醇、聚二醇等，效果较好，适用于霉菌发酵。Ⅳ）硅酮类：如聚二甲基硅氧烷及其衍生物。适用于微碱性的放线菌与细菌发酵。c) 消沫剂的应用Ⅰ）消沫剂与分散剂并用。Ⅱ）消沫剂与抗氧化剂并用。Ⅲ）加入方式，滴加好于一次性加入。Ⅳ）加量要适当，否则会抑菌。

十三、如何根据杂菌的类型判断可能的污染源

（1）杂菌的检出（a）显微镜镜检（检出形态差异大的杂菌）（b）平板检查法（依菌落不同，检出杂菌）（c）肉汤检查法（只能检出细菌杂菌）

（2）染菌原因的分析a种子带菌；b培养基灭菌不彻底；c空气系统带菌；d泡沫冒顶；e夹套及蛇管穿孔；f操作不慎。

（3）染菌后的处理（a）种子罐染菌：倒掉。（b）发酵罐染菌：前期（加新料灭菌）；中期（偏离杂菌最适生长条件）；后期（放罐）。

十四、污染噬菌体如何判断处理？

（1）污染噬菌体的发现和检查：发酵液突然转稀，泡沫增多，早期镜检染色不均匀，菌丝成像模糊，在较短的时间内菌体大量的自溶，最后仅残留菌丝片断，平皿培养有明显的噬菌斑，PH逐渐上升，溶氧浓度回升提前，营养成分很少消耗，产物合成停止等现象。

（2）出现噬菌体污染后的处理（a）灭菌放罐；（b）清理生产环境；（c）调换生产菌株；（d）停产整顿；（e）选育抗噬菌体菌株。若早期发现噬菌体 可在60℃灭杀噬菌体，在接入抗性菌种，或者直接加入抗性菌种；若中期发现噬菌体则可适当补充部分营养物质再灭菌和接入抗性菌种；还可添加噬菌体抑制剂，如柠檬酸钠、草酸盐、四环素等。

十五、如果你是一个发酵工人，如何调控发酵条件以达到较好的经济效益？

为了让大家对发酵管理有一个清晰的认识，我们分条块讲解了上述内容。然而实际上真正进行的发酵生产管理，事情决非这幺简单。因为发酵过程本身是一个由多因子参与的过程，这些因子相互促进而又相互制约，并且随着发酵过程的进行而动态发展。因此发酵过程的管理人员首先要有一个整体的统筹管理的观念。即要有一个生产目标，包括产量、质量、效益计划。围绕这些计划安排生产任务与技术指标。然后才能考虑每一条块的操作细则。

在考虑技术管理操作细则时，一定要有一条主线，一般来说是以菌种生长与代谢为主线，即菌种 — 扩大培养 — 发酵 — 放罐，以培养基配制灭菌和空气除菌为附线。在发酵开始之后，紧紧围绕菌体生长与产物合成，控制好温度、溶氧、pH、泡沫，并且不失时机地适当补料，促使发酵过程沿着我们所希望的方向发展。最终取得良好的经济效益。

需要指出的是，有时将各种条件控制在最佳状态不一定能得到最高单位产量，而且取得最高单位产量不一定能获得最好的经济效益。因此说发酵管理也是一门艺术，有规律但无定数，与管理人员的技术水平及管理能力有着密切的关系。

十六、如何判断发酵终点：

根据不同的发酵目的和如何获得最佳经济效益来确定具体的指标，有菌丝形态，产物浓度，滤速，PH值，培养基外观，粘度等。产物浓度为首要考虑，需要进行实时化验菌形及菌体形态，通过镜检防止菌体自溶，滤速由培养基内粘度决定，是加工需要泡沫及培养基外观为表现观察，作为参考，PH值一般到终点时PH一般上升即变酸作为参考。

十七、紫外，化学，干热可用于培养基灭菌吗？为什么？

不能，干热灭菌法的灭菌温度一般是140-180度，并且无水，固体培养基将很快失水，干燥;液体培养基会被蒸干。化学灭菌会使培养基的组成发生变化，化学药剂易残留；紫外灭菌用于培养基灭菌不能很好的穿透整个培养基，不能彻底的灭菌。（穿透力差）

十八、培养缺陷型菌株筛选：一.诱变处理 二.淘汰野生型：通过抗生素法或过滤法可以淘汰众多的野生型菌株，以达到浓缩目的。 三.检出缺陷型：夹层培养法，限量补充培养法，逐个检出法，影印平板法。 四.鉴定缺陷型。 五验证生产性状是否退化，菌种保藏。 十九、如何筛选抗噬菌体菌株？：抗噬菌体菌株选育方法包括（1）自然突变法－以噬菌体为筛子，敏感菌株孢子自然突变为抗性菌株（抗性突变频率低）。（2）诱发突变法－诱变处理过的敏感菌株孢子液分离在高浓度噬菌体平板上，长出的菌落为抗性变异株；生长速度一般与正常菌落相近。诱变后敏感菌孢子接入种子培养基，菌丝长浓后加入高浓度噬菌体再培养几天，加入噬菌体反复感染，敏感菌裂解，平板分离抗性株。 抗性菌株分别在孢子培养、种子培养和发酵培养过程中用点滴法或双层琼脂法测定噬菌斑。如都不出现噬菌斑，说明该菌株对此噬菌体具有抗性。还可观察抗性菌株经多次传代后对噬菌体的抗性是否稳定。 二十、何为单种法，双种法，倒种法各优缺点。

单种法：一个种子灌接种一只发酵罐的接种方法。

双种法：用两只种子灌接种一只发酵罐的接种方法。

倒种法：从一只发酵罐中倒出适宜的，适量的发酵液给另一个发酵罐做种子的方法。

二十一、发酵罐的结构

发酵罐结构的主要部件包括罐身、搅拌器、挡板、轴封、消泡器、联轴器、轴承、变速装置、空气分布器、冷却装置、人孔及灯、视镜等。

（1）罐体（A）形状由圆筒与椭圆形、碟形上下封头组成。 （B）材料，碳钢、不锈钢或碳钢加耐腐材料衬里（衬里通常为2-3mm）。不锈钢通常为1Cr18Ni9Ti， 或0Cr18Ni9Ti，其余的成分是Fe，C，Si，Mn等。 （C）容积，有5、10、20、50、75、100、150、500 m3等不同规格的罐体。（D）罐壁厚度，由罐径和罐压决定。 此外在罐体的外侧尚有一些附件，在罐顶部开有人孔、灯镜和视镜、进料管、排气管、接种管、压力表管及取样管。 在罐体侧部有温度计管、各种检测仪表探头接口。

（2）搅拌器和挡板（A）搅拌：通用式发酵罐通常使用涡轮式搅拌器，型式有平叶式、弯叶式和箭叶式三种。其作用是打碎气泡，推动发酵液翻腾，促使发酵液各组分均匀分布（轴向），提高氧气传质速率，增加溶氧浓度（径向）。其功率为平叶＞弯叶＞箭叶，但其翻动流体的能力则与上述情况相反。叶片数量：一般6片，最少3片，最多6片。搅拌轴一般是从罐的顶部伸入罐内；但对于大容积(大于100 m3)的发酵罐来说，也可采用下伸轴。下伸轴装置可以使罐的重心降低，轴的长度缩短，稳定性提高，传动噪音减弱，还可在罐顶部留出充分的空间来安装高效的机械消泡装置和自控元件。但是，下伸轴装置的密封要求高。（B）挡板：是防止液面中央产生漩涡，促使发酵液激烈翻动，提高溶氧。一般带夹层的小罐装挡板，而装有蛇管热交换器的罐体，蛇管可替代挡板。这些蛇管就可以起到挡板的作用，就无需再安装挡板

（3）消泡器：锯齿式、梳式、孔板式等，消泡器长度绝约为0.65D，新式的消泡器有涡轮式、盘片离心式消泡器。孔板式的孔径约10～20mm。 罐内消泡：在发酵罐内消除泡沫，耙式消泡桨、碟式消泡器等；罐外消泡：将泡沫引出发酵罐外，消泡后返回罐内，旋转叶片消泡器、离心式消泡器等

（4）联轴器及轴承 （A）联轴器：搅拌轴若过长，可分成2、3节，因此需要联轴器。联轴器分鼓型及夹壳型两种，小罐也可用法兰连接。联轴的必要条件是轴的中心线必须对正，轴应垂直且达到动平衡。 （B）轴承：罐外援轴承，可用滚动轴承，可以加油润滑。为了减少震动，大中型发酵罐还应装有可调节的中间轴承，它不能加润滑油，需要磨合轴承。材料采用石棉酚醛塑料、聚四氟乙烯，轴瓦与轴之间的间隙取轴径的0.4-0.7% 。在轴上增加轴套可防止轴颈被磨损。

（5）变速装置 电动机的转速，2级 — 2900r/min，4级 — 1400r/min，6级— 960r/min，而发酵罐的转速一般在80 — 160r/min，小罐也不超过300r/min。因此要变速。常用三角带传送变速，现在多用无级变速电机变速。

（6）空气分布装置 单管式与环形管式，目前倾向于用前者，但在罐底要焊接一块缓冲板。 单管式空气分布装置 管口正对罐底中央，开口向下，以免被培养液中的固体物质堵塞，与罐底的距离约40mm，这样的空气分散效果较好。环形管空气分布装置以环径为搅拌器直径的0.8倍较有效，下方有很多小孔，喷孔直径为φ5～8mm，喷孔向下，喷孔的总截面积约等于通风管的截面积。空气流速取：20m/sec。 空气分布装置直径较大的发酵罐还可采用另一种空气分布器,它是在环管上伸出若干根支管，支管向内开孔，径向单孔。从支管中导出的空气遇到中间的挡流圈后，折向上方而被搅拌器所破碎。也可在环管上分出若干放射状排列的分支管作为大罐的空气分布器。空气分布装置空气分布装置的另一种形式是导气盘。导气盘上有一导轮，它由若干固定叶片组成，空气由导气盘底部进入后，被盘壁所阻挡而折向上方，被搅拌器进一步破碎。

（7）轴封：轴封的作用是使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和污染杂菌。常用的轴封有填料函和端面轴封两种。（A）填料函式轴封是由填料箱体，填料底衬套，填料

压盖和压紧螺栓等零件构成，使旋转轴达到密封的效果。填料函轴封：优点：结构简单。缺点：a）死角多，难以彻底灭菌，b）易渗漏，c）填料压紧后摩擦功率大，d）寿命短，e）轴的磨损严重。 （B）端面式轴封又称机械轴封。密封作用是靠弹性元件（弹簧、波纹管等）的压力使垂直于轴线的动环和静环光滑表面紧密地相互贴合，并作相对转动而达到密封。 端面轴封：分单端面轴封和双端面轴封。

（8）发酵罐的换热装置：夹套式换热装置：结构简单，死角少，利于灭菌，降温效果较差，适用于小型发酵罐。一般容积在5m3以下的罐(生产车间的种子罐)采用夹套传热装置，其传热系数一般为4.186×（150～250）／(m2?h?℃)。 竖式蛇管换热装置：降温效果较好，节水。容积在5m3以上的则要采用蛇管传热装置竖式列管（排管）换热装置：降温效果好，但要求水源充足。竖式列管(排管)换热装置 此装置是以列管形式分组对称装于发酵罐内。其优点是：加工方便，适用于气温较高，水源充足的地区。此类装置的缺点是：传热系数较蛇管低， 用水量较大。蠕动泵补料测量与控制系统。控制系统：流速调整幅度大(从0.1ml/h-5L/h)，可变速蠕动泵，占空比可调整的开关控制。

 （1）罐体

 （2）拌器和挡板

 搅拌器：打碎气泡，推动发酵液翻腾，促使发酵液各组分均匀分布（轴向），提高氧

气传质速率，增加溶氧浓度（径向）。

 挡板：是防止液面中央产生漩涡，促使发酵液激烈翻动，提高溶氧。



 （3）消泡器：在发酵罐内消除泡沫

 （4）联轴器及轴承

 联轴器：搅拌轴若过长，可分成2、3节，因此需要联轴器。

 轴承：罐外援轴承，可用滚动轴承，可以加油润滑。为了减少震动，大中型发酵罐

还应装有可调节的中间轴承，它不能加润滑油，需要磨合轴承。

 （5）变速装置 ：发酵罐的转速一般在80 — 160r/min，小罐也不超过300r/min，

因此要变速。

 （6）空气分布装置

 （7）轴封 ：轴封的作用是使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和污

染杂菌。

 （8）发酵罐的换热装置

 夹套式换热装置：结构简单，死角少，利于灭菌，降温效果较差，适用于小型发酵

罐。一般容积在5m3以下的罐(生产车间的种子罐)采用夹套传热装置，其传热系数一般为4.186×（150～250）／(m2·h·℃)。

 优点是：结构简单；加工容易，罐内无冷却设备，死角少，容易进行清洁灭菌工作，

有利于发酵。 缺点是：传热壁较厚，冷却水流速低，发酵时降温效果差。

 竖式蛇管换热装置：降温效果较好，节水。容积在5m3以上的则要采用蛇管传热装

置

 优点是：冷却水在管内的流速大；传热系数高。这种冷却装置适用于冷却用水温度

较低的地区，水的用量较少。 缺点是：在气温高的地区，冷却用水温度较高，则发酵时降温困难，发酵温度经常超过40˚C，影响发酵产率，因此应采用冷冻盐水或冷冻水冷却，这样就增加了设备投资及生产成本。此外，弯曲位置比较容易蚀穿。  竖式列管（排管）换热装置：降温效果好，但要求水源充足。

优点是：加工方便，适用于气温较高，水源充足的地区。 缺点是：传热系数较蛇管低， 用水量较大。