第八章-发酵设备与反应器课件

生物反应过程示意图生物反应过程示意图一一 生物生物反应器反应器概述概述二二 微生物细胞反应器微生物细胞反应器发酵罐发酵罐三三 发酵罐的放大发酵罐的放大v生物反应器生物反应器：是利用：是利用酶酶或或生物体生物体（如微生（如微生物）所具有的物）所具有的生物功能生物功能，在，在体外体外进行生化进行生化反应的反应的装置系统装置系统。一一 生物生物反应器反应器概述概述v生物反应器的作用：为生物生物反应器的作用：为生物反应反应提供一个提供一个体外体外优化的物理、化学环境优化的物理、化学环境，以获到更多，以获到更多需要地生物量或代谢产物。需要地生物量或代谢产物。酶反应器酶反应器光合生物反应器开发光合生物反应器开发 发酵罐发酵罐二二 微生物细胞反应器微生物细胞反应器发酵罐发酵罐v发酵罐：发酵罐：微生物细胞反应器微生物细胞反应器，是为是为微生物微生物生长和产物形成生长和产物形成提供良好环境的容器。提供良好环境的容器。v按微生物对氧的需求按微生物对氧的需求好氧发酵罐好氧发酵罐厌氧发酵罐厌氧发酵罐（一）（一）好氧发酵罐好氧发酵罐机械搅拌式发酵罐机械搅拌式发酵罐 机械搅拌式发酵罐机械搅拌式发酵罐（通用型发酵罐）（通用型发酵罐）大型发酵罐大型发酵罐 利用利用机械搅拌器机械搅拌器的作用，使空气和的作用，使空气和发酵液充分混合发酵液充分混合，促使氧在发酵液中溶解，促使氧在发酵液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要的氧气。的氧气。机械搅拌通风发酵罐占主导地位，约为总机械搅拌通风发酵罐占主导地位，约为总发酵罐的。发酵罐的。v发酵罐的结构发酵罐的结构罐体罐体搅拌装置和挡板搅拌装置和挡板传热装置传热装置通气部分通气部分进出料口进出料口测量测量控制控制系统系统附属系统附属系统1 1 罐体罐体型式型式：圆柱体：圆柱体、椭圆形或椭圆形或碟形封头焊接而成碟形封头焊接而成容积容积：实验室：实验室0.5-50L0.5-50L，中试罐中试罐200-500L200-500L，生产上，生产上0.5m0.5m3 3-600m-600m3 3.材材质质：实验室为玻璃钢和实验室为玻璃钢和不锈钢；工厂为不锈钢与不锈钢；工厂为不锈钢与碳钢碳钢受压容器受压容器：通常灭菌的压通常灭菌的压力力0.25MPa 0.25MPa 2 2 搅拌搅拌装置装置作用作用：打碎气泡，使氧溶解于发酵液中打碎气泡，使氧溶解于发酵液中；增增加接触界面加接触界面；延长气液接触时间延长气液接触时间；有利于传有利于传质传热质传热 。搅拌器有搅拌器有轴向式轴向式（桨叶式、螺旋桨式）和（桨叶式、螺旋桨式）和径径向式向式（涡轮式）两种。（涡轮式）两种。轴向式轴向式径向式径向式轴向式搅拌器轴向式搅拌器螺旋桨式螺旋桨式桨叶式桨叶式径向式（涡轮式）搅拌器径向式（涡轮式）搅拌器平叶平叶弯叶弯叶箭叶箭叶v相同半径、转速时，功率消耗：相同半径、转速时，功率消耗：平叶弯叶箭叶平叶弯叶箭叶v相同搅拌功率下，三者的粉碎气泡的能力：相同搅拌功率下，三者的粉碎气泡的能力：平叶弯叶箭叶平叶弯叶箭叶v相同搅拌功率下，相同搅拌功率下，翻动流体的能力：翻动流体的能力：箭叶式箭叶式 弯叶弯叶 平叶平叶3 3 挡挡 板板作用作用：防止液面中心产生漩涡，改变液流的防止液面中心产生漩涡，改变液流的方向，促使液体激烈翻动，增加溶解氧方向，促使液体激烈翻动，增加溶解氧式中式中:DD罐的直径罐的直径 ZZ挡板数挡板数 WW挡板宽度挡板宽度通常挡板通常挡板宽度宽度取（取（0.1-0.120.1-0.12）D D，装设，装设4-64-6块块即可满足全挡板条件即可满足全挡板条件（所谓所谓“全挡板条件全挡板条件”是指在一定转速下再增加是指在一定转速下再增加挡板或其它挡板或其它附件而附件而搅拌功率仍保持不变，漩涡基本消失搅拌功率仍保持不变，漩涡基本消失竖立的列管，排管竖立的列管，排管等等也可以起挡板作用，故也可以起挡板作用，故一般具有冷却列管或排管的发酵罐内不另设一般具有冷却列管或排管的发酵罐内不另设挡板挡板挡板的挡板的长度长度自液面起到罐底为止自液面起到罐底为止挡板与罐壁之间的距离为（挡板与罐壁之间的距离为（1/5-1/91/5-1/9）W W，避，避免形成死角，防止物料与菌体堆积。免形成死角，防止物料与菌体堆积。4 4 轴封轴封作用作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄露和污染杂菌。封，防止泄露和污染杂菌。安装安装：旋转轴与设备之间旋转轴与设备之间5 5 传传热装置热装置作用作用：实消时预热和冷却，发酵过程中的冷：实消时预热和冷却，发酵过程中的冷却和加热却和加热型式型式：夹套、竖式蛇管、列管：夹套、竖式蛇管、列管5M5M3 3以下发酵罐一般采用以下发酵罐一般采用夹套夹套冷却冷却大型发酵罐大型发酵罐一般采用一般采用蛇管或列管，易腐蚀或蛇管或列管，易腐蚀或磨损穿孔磨损穿孔夹套夹套蛇管蛇管6 6 通气部分通气部分作用作用：吹入无菌空气，使空气均匀分布：吹入无菌空气，使空气均匀分布形式形式：单管及环形管等：单管及环形管等常用的为单管式，管口对正罐底中央，装于常用的为单管式，管口对正罐底中央，装于最低一挡搅拌器下面，管口与罐底的距离约最低一挡搅拌器下面，管口与罐底的距离约40mm40mm，气速，气速20m/s20m/s空气分布器空气分布器7 7 消泡装置消泡装置作用作用：打碎泡沫，防止逃逸：打碎泡沫，防止逃逸长度长度：约为罐径的约为罐径的0 06565倍。倍。安装在发酵罐内安装在发酵罐内转动轴的上部转动轴的上部或安装在发酵或安装在发酵罐排气系统上，可将泡沫打破或将泡沫破碎罐排气系统上，可将泡沫打破或将泡沫破碎分离成液态和气态两相的装置分离成液态和气态两相的装置最简单实用的是最简单实用的是耙式消泡器耙式消泡器8 8 进出料口进出料口进料口，补料口，罐顶进料口，补料口，罐顶出料口，罐底出料口，罐底9 9 测量测量控制控制系统系统传感器传感器10 10 附属附属系统系统视镜、取样管等视镜、取样管等pHpH电极电极溶氧电极溶氧电极2 2 气升式发酵罐气升式发酵罐（ALRALR）v工作原理：把无菌空气通过喷工作原理：把无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进发酵液中，通嘴或喷孔喷射进发酵液中，通过气液混合物的湍流作用而使过气液混合物的湍流作用而使空气泡分割细碎，同时，形成空气泡分割细碎，同时，形成的气液混合物含由于气量多的的气液混合物含由于气量多的发酵液密度降低上升，含气量发酵液密度降低上升，含气量少的发酵液下沉，形成循环流少的发酵液下沉，形成循环流动，实现混合与溶氧传质。动，实现混合与溶氧传质。v气升式反应器与机械搅拌通风反应器的不同气升式反应器与机械搅拌通风反应器的不同在于在于无机械搅拌无机械搅拌v特点特点反应溶液分布均匀反应溶液分布均匀较高的溶氧速率和溶氧效率较高的溶氧速率和溶氧效率剪切力小，对生物细胞损伤小剪切力小，对生物细胞损伤小传热良好传热良好结构简单，易于加工制造。结构简单，易于加工制造。v气升式反应器有多种形式，比较典型的两种气升式反应器有多种形式，比较典型的两种形式形式 气升内环流发酵罐气升内环流发酵罐 气升外环流发酵罐气升外环流发酵罐 v典型的气升环流发酵罐典型的气升环流发酵罐 ICI ICI压力循环气升发酵罐压力循环气升发酵罐v自吸式发酵罐吸气原理自吸式发酵罐吸气原理搅搅拌拌器器空空心心叶叶轮轮转转动动时时由由于于离离心心力力把把液液体体甩甩出出，形形成成真真空空，产产生生负负压压，通通过过导导气气管管吸吸入入空气空气发发酵酵罐罐外外的的空空气气通通过过过过滤滤器器不不断断地地被被吸吸入入，随随即即甩甩向向叶叶轮轮外外缘缘，再再通通过过导导轮轮（定定子子）使使气液均匀分布甩出气液均匀分布甩出，使气液充分混合。使气液充分混合。3 3 自吸式发酵罐自吸式发酵罐 优点：优点：不不必必配配备备空空气气压压缩缩机机及及其其附附属属设设备备，节节约约投投资；资；设备简单，溶氧速率高，能耗较低；设备简单，溶氧速率高，能耗较低；用于酵母生产和醋酸发酵生产效率高；用于酵母生产和醋酸发酵生产效率高；设备便于自动化、连续化；设备便于自动化、连续化；缺点：缺点：处于负压，因而增加了染菌机会处于负压，因而增加了染菌机会转速高，切断菌丝，影响代谢转速高，切断菌丝，影响代谢二二 厌氧发酵罐厌氧发酵罐v密闭厌氧发酵罐密闭厌氧发酵罐要求：能封闭，能承受一定压力，有冷却设备，要求：能封闭，能承受一定压力，有冷却设备，罐内尽量减少装置，消灭死角，便于清洗灭罐内尽量减少装置，消灭死角，便于清洗灭菌菌酒精酒精等等都属于嫌气发酵产物，其发酵罐因不需都属于嫌气发酵产物，其发酵罐因不需要通入无菌空气，因此在设备放大、制造和要通入无菌空气，因此在设备放大、制造和操作时，都比好气发酵设备简单得多操作时，都比好气发酵设备简单得多1 1 啤酒发酵设备啤酒发酵设备v近近年年来来，啤啤酒酒发发酵酵设设备备向向大大型型、室室外外、联联合合的的方方向向发发展展，迄迄今今为为止止，使使用用的的大大型型发酵罐容量已达发酵罐容量已达15001500吨。吨。v露天式锥底发酵罐露天式锥底发酵罐圆筒体锥底立式发酵圆筒体锥底立式发酵罐罐(简称锥形罐简称锥形罐)，已，已广泛用于发酵啤酒生广泛用于发酵啤酒生产。产。v设备外形特点设备外形特点一般置于室外一般置于室外罐体圆柱形罐体圆柱形，罐顶椭圆封头，罐顶椭圆封头，锥形体底。锥锥形体底。锥底角取排出角为底角取排出角为73757375，对于贮酒罐，常取，对于贮酒罐，常取锥角为锥角为120150 120150 筒体直径筒体直径(D)(D)和和筒体高度筒体高度(H)(H)是主要特性参数。是主要特性参数。单酿罐一般是单酿罐一般是D D：H H1 1：1212。对两罐法的发。对两罐法的发酵罐酵罐D D：H H1 1：3434，对两罐法的贮酒罐，对两罐法的贮酒罐D D：H H1 1：1212，也有采用直径为，也有采用直径为34m34m的卧式圆简的卧式圆简体罐作贮酒罐。体罐作贮酒罐。增加增加H H有利于加速发酵，降有利于加速发酵，降低低H H有利于啤酒的自然澄清。有利于啤酒的自然澄清。v罐材料罐材料大型大型C.C.TC.C.T均采用碳钢加涂料或不锈钢两均采用碳钢加涂料或不锈钢两种材料制成。啤酒是酸性液体，能造成铁种材料制成。啤酒是酸性液体，能造成铁的电化学腐蚀，啤酒发酵时产生的的电化学腐蚀，啤酒发酵时产生的H H2 2S S、SOSO2 2对铁材料会造成氧化还原腐蚀。对铁材料会造成氧化还原腐蚀。v冷却冷却先进的先进的C.C.TC.C.T均采用换热片式一次性冷媒直均采用换热片式一次性冷媒直接蒸发式换热，一次性冷媒接蒸发式换热，一次性冷媒(如氨蒸发温度如氨蒸发温度为为-3-4)-3-4)蒸发后的压力在蒸发后的压力在1.0MPa1.2 1.0MPa1.2 MPaMPa，也就是说换热片需耐高压，也就是说换热片需耐高压发酵罐或单酿罐内的冷却装置一般分成三发酵罐或单酿罐内的冷却装置一般分成三段，上段距发酵液面段，上段距发酵液面15cm15cm向下排列，中段向下排列，中段在筒体的下部距支撑裙座在筒体的下部距支撑裙座15cm15cm向上排列，向上排列，锥底段尽可能接近排酵母口，向上排列。锥底段尽可能接近排酵母口，向上排列。v隔热层和防护层隔热层和防护层绝热层材料应具有：导热系数低、体积质绝热层材料应具有：导热系数低、体积质量低、吸水小、不易燃等特性量低、吸水小、不易燃等特性啤酒啤酒C.C.TC.C.T绝热层常用如下材料：聚酰氨树绝热层常用如下材料：聚酰氨树脂和自熄式聚苯乙烯泡沫塑料。脂和自熄式聚苯乙烯泡沫塑料。外防护层一般采用外防护层一般采用0.71.5mm0.71.5mm厚的合金铝板厚的合金铝板或或0.50.7mm0.50.7mm的不锈钢板，特别是的不锈钢板，特别是 瓦楞型板更受欢迎。瓦楞型板更受欢迎。vCIP清洗系统清洗系统啤酒发酵罐的容量正在逐步增大，这类发酵啤酒发酵罐的容量正在逐步增大，这类发酵罐大部分安装在室外，原来的清洗方法已不罐大部分安装在室外，原来的清洗方法已不适用，必须采用自动化的喷洗装置适用，必须采用自动化的喷洗装置采用较多的是采用较多的是CIPCIP清洗系统清洗系统所谓所谓CIPCIP系统，是系统，是clean in placeclean in place的简称，的简称，意即内部清洗系统。意即内部清洗系统。v优点优点发酵快速发酵快速易于沉淀收集酵母易于沉淀收集酵母减少啤酒及苦味物质的损失减少啤酒及苦味物质的损失改善泡沫稳定性改善泡沫稳定性v缺点缺点由于罐体比较高，酵母沉降层厚度大，酵母由于罐体比较高，酵母沉降层厚度大，酵母泥使用代数一般比传统低泥使用代数一般比传统低(只能使用只能使用5656代代)贮酒时，澄清比较困难贮酒时，澄清比较困难(特别在使用非凝聚特别在使用非凝聚性酵母性酵母)，过滤必须强化，过滤必须强化若采用单酿发酵，罐壁温度和罐中心温度一若采用单酿发酵，罐壁温度和罐中心温度一致，一般要致，一般要57d57d以上，短期贮酒不能保证温以上，短期贮酒不能保证温度一致度一致 2 2 酒精发酵罐酒精发酵罐v酒精发酵罐的结构要求酒精发酵罐的结构要求满足酵母生长和代谢的满足酵母生长和代谢的必要工艺条件必要工艺条件有利于发酵液的排出有利于发酵液的排出及时移走在生化反应过及时移走在生化反应过程中将释放的生物热程中将释放的生物热便于设备清洗、维修便于设备清洗、维修有利于回收二氧化碳有利于回收二氧化碳v酒精发酵罐结构酒精发酵罐结构圆柱形，底盖和顶盖均为碟形或锥形圆柱形，底盖和顶盖均为碟形或锥形宜采用密闭式，便于回收二氧化碳宜采用密闭式，便于回收二氧化碳罐顶装有罐顶装有人人孔、视镜及二氧化碳回收管、进孔、视镜及二氧化碳回收管、进料管、接种管、压力表和测量仪表接口等料管、接种管、压力表和测量仪表接口等罐底装有排料口和排污口，大型发酵罐，为罐底装有排料口和排污口，大型发酵罐，为了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有入了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有入孔孔罐身上下部装有取样口和温度计接口罐身上下部装有取样口和温度计接口v发酵的冷却装置发酵的冷却装置中小型发酵罐，多采用中小型发酵罐，多采用罐顶喷水罐顶喷水淋于罐外壁淋于罐外壁表面进行膜状冷却表面进行膜状冷却大型发酵罐，罐内装有大型发酵罐，罐内装有冷却蛇管冷却蛇管或罐内蛇管或罐内蛇管和罐外壁喷洒联合冷却装置和罐外壁喷洒联合冷却装置为避免发酵车间的潮湿和积水，要求在罐体为避免发酵车间的潮湿和积水，要求在罐体底部沿罐体四周装有集水槽。底部沿罐体四周装有集水槽。v酒精发酵罐的洗涤酒精发酵罐的洗涤过去均由人工操作，不仅劳动强度大，而且过去均由人工操作，不仅劳动强度大，而且二氧化碳气体一旦末彻底排除，工人入罐清二氧化碳气体一旦末彻底排除，工人入罐清洗会发生中毒事故。洗会发生中毒事故。近年来，酒精发酵罐巳逐步采用近年来，酒精发酵罐巳逐步采用水力喷射洗水力喷射洗涤涤装置，从而改善了工人的劳动强度和提高装置，从而改善了工人的劳动强度和提高了操作效率。大型发酵罐采用这种水力洗涤了操作效率。大型发酵罐采用这种水力洗涤装置尤为重要。装置尤为重要。大型酒精发酵罐采用水力喷大型酒精发酵罐采用水力喷射洗涤装置射洗涤装置水力喷射装置水力喷射装置：由一根由一根两头装有喷嘴的洒水管两头装有喷嘴的洒水管组成，两头喷水管弯有组成，两头喷水管弯有一定的弧度，喷水管上一定的弧度，喷水管上均匀地钻有一定数量的均匀地钻有一定数量的小孔小孔高压强的水力喷射洗涤高压强的水力喷射洗涤装置装置：是一根直立的喷是一根直立的喷水管，沿轴向安装于罐水管，沿轴向安装于罐的中央，在垂直喷水管的中央，在垂直喷水管上按一定的间距均匀地上按一定的间距均匀地钻有钻有4-6mm的小孔的小孔，v高效生物反应器的特点：高效生物反应器的特点：设备简单，结构严密设备简单，结构严密良好的液体混合性能，较高的传质、传热速良好的液体混合性能，较高的传质、传热速率率易于放大易于放大具有配套而又可靠的检测及控制仪表等具有配套而又可靠的检测及控制仪表等v判断生物反应器好坏的标准判断生物反应器好坏的标准 是否符合工艺要求，获得最大的生产效率。是否符合工艺要求，获得最大的生产效率。生物反应器设计的目标和原则生物反应器设计的目标和原则v生物反应器设计的目标生物反应器设计的目标 获取高质量、低成本的产品获取高质量、低成本的产品v生物反应器设计的原则生物反应器设计的原则适宜的径高比适宜的径高比承受一定的压力承受一定的压力满足溶氧需求满足溶氧需求满足温度要求满足温度要求尽量减少死角尽量减少死角尽量减少法兰连接尽量减少法兰连接保证灭菌保证灭菌三三 固体培养设备（自学）固体培养设备（自学）v应用于酱油与酿酒生产，饲料蛋白应用于酱油与酿酒生产，饲料蛋白v自然通风发酵设备自然通风发酵设备v机械通风发酵设备机械通风发酵设备四四 动动、植物细胞培养反应器植物细胞培养反应器 动植物细胞培养是指动物或植物细胞动植物细胞培养是指动物或植物细胞在体外条件下进行繁殖，此时细胞虽然生长在体外条件下进行繁殖，此时细胞虽然生长与增多，但不再形成组织与增多，但不再形成组织。v动植物细胞与微生物细胞的区别动植物细胞与微生物细胞的区别动物细胞无细胞壁，动植物细胞对环境影响动物细胞无细胞壁，动植物细胞对环境影响十分敏感十分敏感动植物细胞对培养基的营养要求相当苛刻，动植物细胞对培养基的营养要求相当苛刻，并且生长缓慢并且生长缓慢需要严格防止杂菌污染需要严格防止杂菌污染动物细胞与微生物细胞的性质比较动物细胞与微生物细胞的性质比较 1 1 动物细胞培养反应器动物细胞培养反应器v动物细胞培养方法动物细胞培养方法动物细胞培养方法动物细胞培养方法贴壁培养贴壁培养悬浮培养悬浮培养固定化培养固定化培养反应器的优缺点反应器的优缺点优点：避免向培养优点：避免向培养基直接通气时气泡基直接通气时气泡损伤细胞，没有移损伤细胞，没有移动部件，密封好，动部件，密封好，氧转换率较高，便氧转换率较高，便于放大。于放大。缺点：氧传递系数缺点：氧传递系数小，气路系统不能小，气路系统不能就地灭菌。就地灭菌。反应器适用范围反应器适用范围 悬浮培养：非贴壁依赖性细悬浮培养：非贴壁依赖性细胞和贴壁于微载体的贴壁细胞胞和贴壁于微载体的贴壁细胞2 2 植物植物细胞培养反应器细胞培养反应器 植物细胞培养技术包括植物器官（根、植物细胞培养技术包括植物器官（根、枝叶、发根、胚和冠瘿组织等）、组织、细枝叶、发根、胚和冠瘿组织等）、组织、细胞以及原生质体培养，并以此发展起来的各胞以及原生质体培养，并以此发展起来的各种植物细胞培养技术。种植物细胞培养技术。v植物细胞培养反应器植物细胞培养反应器Stirred Tank Bioreactors优点：优点：混合性能好混合性能好传氧效率高传氧效率高操作弹性大操作弹性大可用于细胞高密度培养；可用于细胞高密度培养；缺点：剪切力大。缺点：剪切力大。机械搅拌悬浮培养生物反应器机械搅拌悬浮培养生物反应器气体搅拌悬浮培养生物反应器所产生的剪切力气体搅拌悬浮培养生物反应器所产生的剪切力较小，结构简单。其主要类型有鼓泡式反应器、较小，结构简单。其主要类型有鼓泡式反应器、气升式反应器等气体搅拌式反应器。气升式反应器等气体搅拌式反应器。气体搅拌悬浮培养生物反应器气体搅拌悬浮培养生物反应器Bubble Column Bioreactor第三节第三节 发酵罐的放大（自学）发酵罐的放大（自学）就是使就是使大型大型发酵罐的发酵罐的性能性能与与小型小型发酵罐发酵罐接近接近，使，使大型大型发酵罐与发酵罐与小型小型发酵罐的发酵罐的生产效率生产效率相似。相似。v放大方法放大方法经验放大法经验放大法因次分析法因次分析法数学模拟法数学模拟法等等v经验放大法经验放大法几何尺寸放大几何尺寸放大 几何相似原则：几何相似原则：H1/D1=H2/D2=A 放大倍数放大倍数：m=V2/V1 H2/H1=D2/D1=m1/3 H:H:反应器的高度，反应器的高度，m m；D D：反应器的内径，：反应器的内径，m m；V V：反应器的体积，：反应器的体积，m m3；下标；下标“1”“2”“1”“2”：模拟反应器及放大反应器模拟反应器及放大反应器采用单位采用单位体积体积培养液培养液中搅拌中搅拌功率相功率相同放大同放大 即：即：P/VP/VL L=常数常数 不通气发酵：不通气发酵：P Po o2 2=P=Po o1 1*(d*(d2/d/d1)3 P Po o：不通气搅拌功率，：不通气搅拌功率，W W；d d：搅拌叶轮直径，：搅拌叶轮直径，m m；V V：发酵液的体积，：发酵液的体积，m m3采用单位培养采用单位培养液的液的通气通气搅拌搅拌功率相等的原则功率相等的原则 即：（即：（P Pg g/V/VL L）2 2=（Pg/VPg/VL L）1 1 P Pg g2 2=P=Pg g1 1*(d2/d1)2.765*(s2/s1)0.24 P Pg g：通气搅拌功率，：通气搅拌功率，W W；：空截面气速：空截面气速空气量空气量的的放大放大 空气流量表示方法：空气流量表示方法：（1 1）单位体积培养液在单位时间内通入的空气）单位体积培养液在单位时间内通入的空气量，即量，即Q Qg/V/VL=VVM m=VVM m3/(m/(m3.min).min)（2 2）操作状态下的）操作状态下的空空截面截面速度速度（s，m/h)m/h)）两者的换算关系两者的换算关系：VVM=spD2/27465.6(VL)(273+t)(m3.m-3.min-1)p=(pt+9.81 104)+9.81HL/2p p：液面上承受的空气压强压力表压力，：液面上承受的空气压强压力表压力，PaPa；D D：发酵罐直径，：发酵罐直径，m m；VL：发酵液体积，：发酵液体积，m m3；HL：发酵罐液柱高度，：发酵罐液柱高度，m m；：发酵培养液密度，发酵培养液密度，kg/mkg/m3;1 1 以单位培养液体积中空气流量相同的原则以单位培养液体积中空气流量相同的原则放大放大 可得到：可得到：s2s2/s1s1=D=D2 2/D/D1 1=p=p1 1/p p2 2 2 2 以空以空截面气速截面气速相同的原则放大相同的原则放大 可得到：可得到：(VVM)2/(VVM)1=(P2/P1)(D1/D2)3 以以kLakLa值相同的原则放大值相同的原则放大 可得到：可得到：n n2 2=n=n1 1(s2s2/s s1 1)0.230.23(D(D2/2/D D1 1)0.530.53P Po2o2=P=Po1o1(s2s2/s s1 1)0.6810.681(D(D2/2/D D1 1)3.403.40P Pg2g2=P=Pg1g1(s2s2/s s1 1)0.9670.967(D(D2/2/D D1 1)3.6673.667