02嫌气发酵设备 生物工程设备.pdfVIP

第二章 嫌气发酵设备 嫌氧发酵产品的典型代表是酒精和 啤酒。酒精发酵罐具有通用性，其可以 用于其它嫌气发酵产品的生产。而啤酒 发酵设备则具有专用性。 第一节 酒精发酵设备 一 酒精发酵罐 （一）对酒精发酵罐的要求 （1）及时移走热量：在酒精发酵过程中，酵母将糖转化为酒 精，欲获得较高的转化率，除满足生长和代谢的必要工艺条件外， 还需要一定的生化反应时间，在生化反应过程中将释放出一定数 量的生物热。若该热量不及时移走，必将直接影响酵母的生长和 代谢产物的转化率； （2） 有利于发酵液的排出； （3） 便于设备的清洗，维修； （4） 有利于回收二氧化碳。 （二）酒精发酵罐筒体结构 为圆柱形，底盖和顶盖均为碟形或锥形。 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。 罐顶装有人孔、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； 罐身上下部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。 （三）糖转化为酒精高转化率条件 (1)满足酵母生长和代谢的必要工艺条件 (2)一定的生化反应时间 (3)及时移走在生化反应过程中将释放的生物热 （四）酒精发酵罐的结构要求 (1)满足工艺要求，有利于发酵热的排出 (2)从结构上有利于发酵液的排出 (3)有利于设备清洗、维修以及设备制造安装方便等问题。 （五）冷却装置（换热装置） 中小型罐：采用罐顶喷水淋于罐外壁表面进行膜状冷却； 大型发酵罐：采用罐内装冷却蛇管或罐内蛇管加罐外壁喷洒联 合冷却装置。 此外，也有采用罐外列管式喷琳冷却的方法，此法具有冷却发 酵液均匀、冷却效率高等优点。 （六）洗涤 水力洗涤装置，由一根 两头装有喷嘴的洒水管组 成，两头喷水管弯成一定 的弧度，喷水管上钻有一 定数量的小孔，借活接头 和固定供水管连接，喷水 管两头喷嘴以一定速度喷出水而形成反作用力，使喷水管自动旋 转，从而达到水力洗涤的目的。 高压水力喷射洗涤装置，一根直立的喷水管，安装于罐中央， 在垂直喷水管上钻小孔，水平喷水管接活接头，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。 对于体积大于 20m3 的酒精发酵罐，采用φ36×3mm的喷水罐， 管上开有φ4×30 个小孔，两头喷嘴直径 9mm。 二 酒精发酵罐的计算 （一）发酵罐结构尺寸的确定 发酵罐全体积： V=V Φ 0/ 其中：V: 发酵罐的全体积，m3 3 V : 进入发酵罐的发酵液量，m 0 Φ: 装料系数，0.85 - 0.90 带有锥形底、盖及圆柱形筒身的发酵罐： π 2 h h 1 2 + + V D H ( )