生物工程设备

,第五章厌氧发酵设备,第一节,第二节,第三节,酒精发酵罐,啤酒发酵设备,连续发酵,第一节酒精发酵设备一、酒精发酵罐,发酵设备是工厂中的主要设备。因微生物主要分嫌气、好气两类，故发酵设备也分此两类。嫌气发酵产品：酒精、啤酒、丁醇、丙酮；好气发酵产品：谷氨酸、柠檬酸、酶制剂、抗菌素等。连续发酵：节约设备投资和操作费用；因时间缩短和管理合理化，提高了生产能力。目前，连续发酵在酒精生产的大部分工厂中得到应用，啤酒发酵连续化也相继在工业生产中得到应用。,酒精发酵罐,发酵的冷却：中小型发酵罐：灌顶喷水淋于罐外壁表面大型发酵罐：罐内冷却蛇管、罐内蛇管和罐外壁喷洒联合冷却装置酒精发酵罐的洗涤：水力喷射洗涤系统,3、水力洗涤装置,二、酒精发酵罐的计算,（一）发酵罐结构尺寸的确定,二、发酵罐罐数的确定,三、发酵罐冷却面积计算,（1）、总的发酵热Q,对于确定酒精、啤酒等嫌气发酵的发酵热，一般按发酵最旺盛时的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650KJ位计算基准。,式中Q1小型试验罐的放热量，Jh;W冷却水的消耗量，Kgh;Cp冷却水的平均比热容，J(KgC)；T2冷却水的出口温度，；T1冷却水的进口温度，。,由所得Q1的热量，在扩大到应运生产罐上，则Q1为；Q1=(Q1V1)V1（Jh)式中V1小型试验罐中发酵液的体积，m；V1生产罐中发酵液的体积，m。,(3)传热总系数K值确定,啤酒发酵设备,第二节,啤酒发酵容器的发展1.发酵容器材料的变化2.开放式向密闭式转换3.密闭容器的发展大型的啤酒发酵罐：奈坦罐、联合罐、朝日罐,一、啤酒前后发酵设备及计算（一）啤酒前发酵设备,前发酵主发酵又称“前发酵”，是啤酒发酵的主要过程，在这个过程中，酵母完成了增殖、厌氧发酵及其沉淀回收等，消耗了大部分可发酵性糖和可同化性氮等麦汁成分，排出的发酵代谢产物即啤酒的主要组成。后发酵下酒以后，由于嫩啤酒还含有少量的可发酵性糖类，加上酵母的再次悬浮，在贮酒罐内回再次出现一个较为旺盛的发酵过程，这个过程即称为“后发酵”。后发酵是传统发酵方式的一个必然过程，依靠这个后发酵过程，可以完成驱除生酒味、溶解与饱和CO2的作用，同时可以形成适量的酯，并有益于酵母、蛋白质凝固物的沉降，达到啤酒成熟的目的。,1.发酵槽数目的确定,（二）前发酵槽的计算,2.前发酵槽体积的确定,3.前发酵槽冷却面积计算,（三）后发酵设备,关于后发酵设备：1、后发酵槽又称贮酒罐，该设备主要完成嫩啤酒的继续发酵，并饱合二氧化碳，促进酒的稳定、澄清和成熟。2、后发酵过程残糖较低，发酵温和，产生发酵热较少，故槽内一般无须再装置冷却蛇管，后发酵的发酵热借室内低温将其带走。3、室内低温的维持，是借室内冷却排管或通入冷风循环而得。,（四）后发酵槽的计算,二、新型啤酒发酵设备,（二）联合罐,优点：可加速啤酒的成熟。发酵时罐的装量达96，提高设备利用率，减少了排除酵母时发酵液的损失。缺点：动力消耗大。,（三）朝日罐,特点：利用离心机回收酵母，利用薄板换热器控制发酵温度，利用循环泵把发酵液抽出又送回去。这三种设备互相组合，解决了前、后发酵温度控制和酵母的控制问题，同时也解决了消除发酵液不成熟的风味，加速了啤酒的成熟。,三、CIP清洗系统,预冲洗,CIP清洗系统,新型啤酒发酵设备,啤酒发酵设备,第三节连续发酵,一、连续发酵时间的确定,连续发酵时间的确定,1）若发酵产物的形成和微生物的生长是同时进行的，即双边发酵，按化学剂量关系，最低要用一个发酵罐2）若代谢产物的形成和微生物的生长明显分为两个阶段，因此时需要两个不同的培养条件，所以至少要两只发酵罐3）若菌体生长和代谢产物的形成很难明显区分，且各阶段的培养条件又各不相同，则需要几个罐串联进行连续发酵图解法：多罐连续发酵须满足的条件：输出量=输入量+生长量或：对上式，斜率D=q/V，截距Xn-1对第一罐，Xn=Xn-1第一罐物料平衡过原点。,二、连续发酵罐数的确定,三、连续发酵流程,（一）酒精连续发酵,（二）啤酒连续发酵流程,1、塔式连续发酵,国内使用的塔式发酵罐的主要技术条件是：塔身直径1.2M，高11.2M；塔底锥角60；塔顶酵母离析器直径2.4M，高2.0M;罐内折流