4第二章 嫌气发酵设备_1.pptVIP

第二章 嫌气发酵设备 概 述 生物培养发酵分嫌气和好气两大类，发酵设备也分为两大类： 1、通风发酵罐：谷氨酸、柠檬酸、酶制剂和抗菌素等产品，在发酵过程中需不断通入无菌空气 2、嫌气发酵设备：酒精、啤酒和丙酮、丁醇等产品，过程无需通风 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。 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。 本章主要内容 一、酒精发酵罐： 结构、设计计算 二、啤酒发酵罐： 锥形发酵罐 第一节 酒精发酵设备 一、酒精发酵罐的结构： 酒精发酵工艺： 淀粉质原料→蒸煮糖化→酒精发酵 欲获得较高的转化率，必须满足酵母生产和代谢的必要工艺条件。包括一定的生化反应时间和温度。 酒精发酵罐的结构 1.罐体部分： 筒体、锥底、锥盖 2.降温部分： 内盘管、外喷淋 3.各种操作接口： 4.清洗部分：水力喷射 发酵的冷却装置 对于中小型发酵罐，多采用罐顶喷水淋于罐外壁表面进行膜状冷却； 对于大型发酵罐，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， 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。 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。 （喷射）水力洗涤装置 水力喷射洗涤装置 酒精发酵罐 南阳天冠酒精集团公司 二、酒精发酵罐的计算 （一）发酵罐结构尺寸的确定 1、发酵罐全体积可按下式计算： 式中 V——发酵罐的全体积，m3； V0——进入发酵罐的发酵液量，m3； φ——装液系数，可取0.85～0.90。 发酵罐全体积 带有锥形底、盖的圆柱形发酵罐全体积为 D——罐的直径，m； H——罐的圆柱部分高度，m； h1——罐底高度，m； h2——罐盖高度，m。 尺寸关系： H=1.1～1.5D， h1=0.1~0.14D， h2=0.05～0.1D 根据发酵罐的全体积V和径高比H／D等，即可确定发酵罐的结构尺寸。 材料：普通钢板。 （二）发酵罐罐数的确定 对于间歇发酵，发酵罐罐数可按下式计算： 式中 N——发酵罐个数，个； n——每24h内进行加料的发酵罐数目，个 t——一次发酵周期所需时间，h。 1——其中一个备用 （三）发酵罐冷却面积计算 发酵罐冷却面积的计算可按传热基本方程式来确定，即： 式中 Q——总的发酵热，J／h； K——传热总系数，J/（m2·h·℃）； ΔTm——对数平均温度差，℃； A——冷却面积，m2 1．总的发酵热Q 微生物在嫌气发酵过程中总的发酵热 Q =Q1- Q2- Q3 Q1——生物合成热 Q2—— 蒸发损失热 Q3——罐壁散失热 （1）微生物的生物合成热Q1 Q1是由维持微生物生命活动的呼吸热、促进微生物增殖的繁殖热以及微生物形成代谢产物的发酵热所组成，难以准确计算。一般采用实验法； 对于酒精、啤酒等嫌气发酵的发酵热，一般按发酵最旺盛时单位时间糖度降低的百分值来计算，通常以消耗1kg麦芽糖发酵放出的热量约为418.6kJ为计算基准。 实验法测定生物合成热 1、小型试验罐，可在发酵最旺盛时，测定其冷却水的进出口温度和单位时内的耗水量，从而得出小罐的放热量Q1’。 式中Q1’——小型试验罐的放热量，J/h； W——冷却水的消耗量，kg/h； Cp——冷却水的平均比热容，J/（kg·℃）； t2——冷却水的出口温度，℃； t1——冷却水的进口温度，℃。 2、大生产 由所得Q1’的热量，再扩大应用到生产罐上，则生产罐的热量Q1为： （J／h）