第九章-发酵罐及其附属设备1.ppt

发 酵 罐 1、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。 2、发酵罐的类型 发酵工业最常用的是通风搅拌罐。除了通风搅拌发酵罐外，其它型式的发酵罐。 （1）按微生物生长代谢需要分类 好气：抗生素、酶制剂、酵母、氨基酸，维生素等产品是在好气发酵罐中进行的；需要强烈的通风搅拌，目的是提高氧在发酵液中的传质系数； 厌气：丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等采用厌气发酵罐。不需要通气。 （2） 按照发酵罐设备特点分类 机械搅拌通风发酵罐： 循环式：伍式发酵罐，文氏管发酵罐； 非循环式：通风式发酵罐和自吸式发酵罐等。 非机械搅拌通风发酵罐： 循环式：气升式发酵罐； 非循环式：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 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。 生物反应器 第一节 密闭厌氧发酵罐 酒精和啤酒都属于嫌气发酵产物，其发酵罐因不需要通入昂贵的无菌空气，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。 第一节 密闭厌氧发酵罐 对这类发酵罐的要求是： 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，便于清洗灭菌。 一、酒精发酵罐 基本结构 冷却装置 洗涤装置 1，基本结构 酒精发酵罐筒体为圆柱形 底盖和顶盖均为碟形或锥形的立式金属容器 罐顶装有废汽回收管，进料管，按种管，压力表、各种测量仪表接口管及供观察清洗和检修罐体内部的人孔等 罐底装有排料口和排污口对于大型发酵罐，为了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有人孔。 罐身上下部装有取样口和温度计接口 2，发酵罐的冷却装置 中小型发酵罐： 多采用罐顶喷水淋于罐外壁表面进行膜状冷却； 大型发酵罐： 由于罐外壁冷却面积不能满足冷却要求，所以，罐内装有冷却蛇管或罐内蛇管和罐外壁喷洒联合冷却装置。 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CO2气体一旦未彻底排除，工人入罐清洗会发生中毒事故。 目前，酒精发酵罐已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为重要。 高压水力喷射洗涤装置（如图），一根直立的喷水管，安装于罐中央，在垂直喷水管上钻小孔，水平喷水管借活接头，上端和供水管，下端和垂直分配管连接。水流在较高压力下，由水平喷水管出口处喷出，并以极大的速度喷射到罐壁，而垂直喷水管也以同样的水流速度喷射到罐体和罐底。 传统的啤酒发酵设备是由分别设在发酵间的发酵池和贮酒间内的贮酒罐组成的。 目前圆筒体锥底罐（C.C.T)在露天大罐工艺中使用最为普遍．简称露天锥形发酵罐。 近年来，啤酒发酵设备向大型、室外、联合的方向发展，迄今为止，使用的大型发酵罐容量已达1500吨。 大型化的目的： (1)?使啤酒质量均一化 (2)由于啤酒生产的罐数减少，使生产合理化，降低了主要设备的投资。 啤酒发酵容器的变迁过程 (1)发酵容器材料的变化 由陶器向木材---水泥----金属材料演变 现在的啤酒生产，后两种材料都在使用。 我国大多数啤酒发酵容器为内有涂料的钢筋水泥槽，新建的大型容器一般使用不锈钢。 （2）开放式发酵容器向密闭式转变 小规模生产时，一般用开放式，对发酵的管理、泡沫形态的观察和醪液浓度的测定等比较方便。 随着啤酒生产规模的扩大，发酵容器大型化，并为密闭式。 （3）密闭容器的演变 原来是在开放式长方形容器上面加弓形盖子的密闭发酵槽； 随着技术革新过渡到用钢板、不锈钢或铝制的卧式圆筒形发酵罐。 后来出现的是立式圆筒体锥底发酵罐。 目前使用的大型发酵罐主要是立式罐，如奈坦罐、联合罐、朝日罐等。 由于发酵罐容量的增大，要求清洗设备装置也有很大的改进，大都采用CIP自动清洗系统。 原位清洗（Cleaning In Place） 简称CIP，又称在位清洗或自动清洗。指无需拆卸设备或设备部件即可在内部循环自动清洗 。 用途：CIP清洗系统适用于各种饮料、乳品、果汁、啤酒、生物制药等生产线设备和管道的就地清洗。 可提供酸洗，碱洗以及热洗三个程序，并且可自动设置酸液，碱液浓度以及热水的温度。 CIP清洗程序及要求a、水洗，循环5min。b、碱洗（NaOH），循环10 min，碱液浓度3%，温度80℃。c、水洗，循环5 min至中性止