发酵技术 教学课件 作者 谢梅英别智鑫 主编 第七章.ppt

尚辅网 尚辅网 第七章 发酵生产设备 第一节 发酵罐 一、发酵罐的特点 二、发酵罐的类型 一、发酵罐的特点 （1）发酵罐与其他工业设备的突出差别是对纯种培养的要求之高，几乎达到十分苛刻的程度。因此，发酵罐的严密性，运行的高度可靠性是发酵工业的显著特点。 （2）现代发酵工业为了获取更大的经济利益，发酵罐更加趋向大型化和自动化发展。 在发酵罐的自动化方面，作为参数检测的眼睛如pH电极、溶解氧电极、溶解CO2电极等的在线检测在国外巳相当成熟。国内目前尚处于起步阶段，发酵检测参数还只限于温度、压力、空气流量等一些最常规的参数。 二、发酵罐的类型 1. 按微生物生长代谢需要分类 由于微生物主要分为嫌气和好气两大类，故发酵罐也分为嫌气发酵设备和通风发酵设备两大类。酒精、啤酒、丙酮丁醇和乳酸等采用厌气发酵设备，不需要通气。氨基酸、柠檬酸、酶制剂、酵母、维生素和抗生素等属于好气发酵产品，在发酵过程中需要不断通入无菌空气。 2. 按照发酵罐设备特点分类 分为机械搅拌通风发酵罐和非机械搅拌通风发酵罐两大类。机械搅拌通风发酵罐包括循环式，如伍式发酵罐，文氏管发酵罐，以及非循环式的通风式发酵罐和自吸式发酵罐等。非机械搅拌通风发酵罐包括循环式的气提式、液提式发酵罐，以及非循环式的排管式和喷射式发酵罐。这两类发酵罐是采用不同的手段使发酵罐内的气、固、液三相充分混合，从而满足微生物生长和产物形成对氧的需求。 3．按容积分类 按规模划分，可分为实验室规模、扩试规模、中试规模和工业化规模。一般认为500L以下的是实验室发酵罐；500～5000L是中试发酵罐；5000L以上是生产规模的发酵罐。 第二节 嫌气发酵设备 一、酒精发酵设备 二、啤酒发酵设备 三、新型啤酒发酵设备 四、连续发酵设备 一、酒精发酵设备 1．酒精发酵罐的结构 2．酒精发酵罐的冷却装置 3．酒精发酵罐的洗涤 1．酒精发酵罐的结构 酒精发酵罐通常可分为密闭式和开放式两种，筒体为圆柱形，底盖和顶盖均为碟形或锥形，如图7-1所示。在酒精发酵过程中，为了回收二氧化碳气体及其所带出的部分酒精，发酵罐宜采用密闭式。罐顶有人孔、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管等，罐底装有排料口和排污口，罐身上、下装有取样口和温度计接口，对于大型发酵罐，为了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有人孔。 2．酒精发酵罐的冷却装置 对于中小型发酵罐，多采用罐顶喷水淋于罐外表面，进行膜状冷却；对于大型发酵罐，采用罐内冷却蛇管或罐内蛇管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，要求在罐体底部沿罐体四周装有集水池。采用罐外列管式喷淋冷却的方法，具有冷却发酵液均匀，冷却效率高等优点 。 3．酒精发酵罐的洗涤 过去均由人工操作，不仅劳动强度大，而且二氧化碳气体一旦未彻底排除，工人入罐清洗会发生中毒事故。近年来，酒精发酵罐已逐步采用水力喷射洗涤装置，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装置尤其重要。 高压强水力喷射洗涤装置（如图7-2）是一根直立的喷水管，沿轴向安装于罐的中央，在垂直喷水管上按一定的间距均匀地钻有4～6mm的小孔，孔与水平呈20度角，水平喷水管借活接头，上端和供水总管，下端相垂直分配管相连接，洗涤水压为0.6～0.8MPa。水流在较高压力下，由水平喷水管出口处喷出，使其以每分钟48～56转自动旋转，并以极大的速度喷射到罐壁各处，而垂直的喷水管也以同样的水流速度喷射到罐体四壁和罐底。约5min时间即可完成洗涤作业。洗涤水若用废热水，还可提高洗涤效果。 二、啤酒发酵设备 （一）啤酒前发酵设备 （二）啤酒后发酵设备 （一）啤酒前发酵设备 1．开放式前发酵槽 2．密闭式前发酵槽 1．开放式前发酵槽 开放式前发酵槽（如图7-3所示）的底略有倾斜，离槽底10～15cm处，伸出有嫩啤酒放出管。为了维持发酵槽内醪液的低温，在槽中装有冷却蛇管或排管。前发酵槽的冷却面积，根据经验，对下面啤酒发酵取每立方米发酵液约为0.2m2冷却面积，蛇管内通入0～2℃的冰水。 运用开放式前发酵槽时，要注意CO2的排放，防止中毒。室内应装有排出CO2的装置（如图7-4所示）。若采用空调设备，则必须保证不断补充约为10%的室外新鲜空气，其余作为再循环。 2．密闭式前发酵槽 密闭式前发酵槽的优点是可回收二氧化碳，减少前发酵室内通风换气的耗冷量，减少杂菌污染机会等。 但这种装置除了在槽内装置冷却蛇管外，也须在发酵室内配置冷却排，耗金属材料多，占地面积大。所以宜采用空调装置，使室内维持工艺所要求的温度和湿度。采用空调设备，实施冷风再循环更有利于冷耗的节约（如图7-5所示）。为避免在室内产生激烈的气流，通风口都应设在墙角处。 要尽可能的降低发酵室的冷耗量，可采用