第五章發(fā)酵設(shè)備4

1、第五章第五章 發(fā)酵設(shè)備發(fā)酵設(shè)備n第一節(jié)反應(yīng)器的分類及設(shè)計(jì)要求第一節(jié)反應(yīng)器的分類及設(shè)計(jì)要求n一、反應(yīng)器的分類反應(yīng)器的分類n1、根據(jù)生物催化劑的不同分為：細(xì)胞反應(yīng)器、酶催化反應(yīng)器。n2、根據(jù)細(xì)胞或組織的代謝要求分為：厭氧生物反應(yīng)器、好氧生物反應(yīng)器、照光生物反應(yīng)器、膜生物反應(yīng)器。n3、根據(jù)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特征分為：罐式、管式、塔式、膜式等。n二、反應(yīng)器設(shè)計(jì)的目標(biāo)二、反應(yīng)器設(shè)計(jì)的目標(biāo)n反應(yīng)器設(shè)計(jì)的目標(biāo)：適合工藝要求，獲得最大的生產(chǎn)效率，獲取高質(zhì)量、低成本的產(chǎn)品。n三、反應(yīng)器設(shè)計(jì)要求：n1、嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)n2、良好的液體混合性能n3、較高的傳質(zhì)、傳熱性能n4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低n5、配套和可靠的檢測(cè)和控制儀表第二

2、節(jié)嫌氣發(fā)酵設(shè)備第二節(jié)嫌氣發(fā)酵設(shè)備酒精發(fā)酵設(shè)備酒精發(fā)酵設(shè)備n一、酒精發(fā)酵設(shè)備的基本要求一、酒精發(fā)酵設(shè)備的基本要求n滿足酒精酵母生長(zhǎng)和代謝的必要工藝條件。n（1）將發(fā)酵產(chǎn)生的熱量及時(shí)移走；n（2）有利于發(fā)酵液的排出，設(shè)備的清洗、維修以及設(shè)備制造安裝方便等問題。 n二、酒精發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)二、酒精發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)n1、基本結(jié)構(gòu)n酒精發(fā)酵罐筒體為圓柱形。底蓋和頂蓋均為碟形或錐形的立式金屬容器。罐頂裝有廢汽回收管，進(jìn)料管，按種管，壓力表、各種測(cè)量?jī)x表接口管及供觀察清洗和檢修罐體內(nèi)部的人孔等。罐底裝有排料口和排污口對(duì)于大型發(fā)酵罐，為了便于維修和清洗，往往在近罐底也裝有人孔。罐身上下部裝有取樣口和溫度計(jì)接口。1 1

3、、罐型、罐型酒精發(fā)酵罐筒體為圓柱形，低蓋和頂蓋均為碟形酒精發(fā)酵罐筒體為圓柱形，低蓋和頂蓋均為碟形或錐形?；蝈F形。在酒精發(fā)酵過程中，為了回收二氧化碳?xì)怏w及其在酒精發(fā)酵過程中，為了回收二氧化碳?xì)怏w及其所帶出的部分酒精，發(fā)酵罐采用密閉式頂有人孔，所帶出的部分酒精，發(fā)酵罐采用密閉式頂有人孔，視鏡及二氧化碳回收管。視鏡及二氧化碳回收管。進(jìn)料管接種管壓力表和測(cè)量?jī)x表接口管等。進(jìn)料管接種管壓力表和測(cè)量?jī)x表接口管等。罐底裝有排料口和排污口罐身上下裝有取樣口和罐底裝有排料口和排污口罐身上下裝有取樣口和溫度計(jì)接中口對(duì)于型發(fā)酵罐。溫度計(jì)接中口對(duì)于型發(fā)酵罐。為了便于維修和清洗，在近罐底裝有人孔。為了便于維修和清洗，在

4、近罐底裝有人孔。 2. 2. 發(fā)酵的冷卻裝置發(fā)酵的冷卻裝置 根據(jù)發(fā)酵的大小不同，酒精發(fā)酵罐通常采用以下冷卻裝置：（1）中小型發(fā)酵罐：多采用罐頂噴水淋于罐外壁表面進(jìn)行膜狀冷卻；（2）大型發(fā)酵罐：由于罐外壁冷卻面積不能滿足冷卻要求，所以，罐內(nèi)裝有冷卻蛇管或罐內(nèi)蛇管和罐外壁噴灑聯(lián)合冷卻裝置。（3）也有采用罐外列管式噴琳冷卻的方法，此法具有冷卻發(fā)酵液均勻、冷卻效率高等優(yōu)點(diǎn)。 3 3. 洗滌裝置洗滌裝置 ：水力噴射洗滌裝置。：水力噴射洗滌裝置。 二二. .酒精發(fā)酵罐的計(jì)算酒精發(fā)酵罐的計(jì)算（一）發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)尺寸（一）發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)尺寸 發(fā)酵罐全體積：發(fā)酵罐全體積： 式中式中V V發(fā)酵罐的代表容積發(fā)酵罐的代表容積

5、 V V0 0進(jìn)入發(fā)酵罐的發(fā)酵液量進(jìn)入發(fā)酵罐的發(fā)酵液量 裝液系數(shù)，一般取裝液系數(shù)，一般取=0.850.90=0.850.90 帶有錐形底、蓋的圓柱形帶有錐形底、蓋的圓柱形 發(fā)酵罐全容積為：發(fā)酵罐全容積為： 酒精發(fā)酵罐其罐體高度、底、蓋高度和罐徑的尺酒精發(fā)酵罐其罐體高度、底、蓋高度和罐徑的尺寸關(guān)系可推薦如下：寸關(guān)系可推薦如下： H =1.1 H =1.1 - - 1.5D 1.5D h h1 1=0.1 - 0.14D=0.1 - 0.14D h h1 1=0.05 - 0.1D=0.05 - 0.1D根據(jù)發(fā)酵的全容積根據(jù)發(fā)酵的全容積V V和徑高比等，即可確定發(fā)酵罐和徑高比等，即可確定發(fā)酵罐的結(jié)

6、構(gòu)尺寸。的結(jié)構(gòu)尺寸。( (二）發(fā)酵罐罐數(shù)的確定二）發(fā)酵罐罐數(shù)的確定對(duì)于間歇發(fā)酵，發(fā)酵罐罐數(shù)可按下式計(jì)算：對(duì)于間歇發(fā)酵，發(fā)酵罐罐數(shù)可按下式計(jì)算：N N發(fā)酵罐個(gè)數(shù)（其中一個(gè)作備用）（個(gè)）發(fā)酵罐個(gè)數(shù)（其中一個(gè)作備用）（個(gè)） n n每每2424小時(shí)內(nèi)進(jìn)行加料的發(fā)酵罐數(shù)目（個(gè)）小時(shí)內(nèi)進(jìn)行加料的發(fā)酵罐數(shù)目（個(gè)） t t一次發(fā)酵罐周期所需要時(shí)間（小時(shí)一次發(fā)酵罐周期所需要時(shí)間（小時(shí)) ) （三）發(fā)酵罐冷卻面積計(jì)算（三）發(fā)酵罐冷卻面積計(jì)算 式中式中 Q Q總的發(fā)酵熱總的發(fā)酵熱（ J/h ） K K傳熱總系數(shù)傳熱總系數(shù) J/（m2h）t tm m對(duì)數(shù)平均溫度差對(duì)數(shù)平均溫度差 , , F F冷卻面積冷卻面積（ m2

7、 ） 發(fā)酵罐冷卻面積的計(jì)算可按傳熱基本方程式來確定，即：發(fā)酵罐冷卻面積的計(jì)算可按傳熱基本方程式來確定，即： 第三節(jié)第三節(jié)嫌氣發(fā)酵設(shè)備嫌氣發(fā)酵設(shè)備啤酒發(fā)酵設(shè)備啤酒發(fā)酵設(shè)備一、一、啤酒發(fā)酵設(shè)備的發(fā)展啤酒發(fā)酵設(shè)備的發(fā)展：1.1.木材木材水泥水泥金屬金屬 2.2.開放式開放式向密閉式向密閉式3.3.方形方形圓形臥式圓形臥式立式圓筒錐底罐立式圓筒錐底罐4.4.人工洗滌人工洗滌CIPCIP自動(dòng)清洗系統(tǒng)自動(dòng)清洗系統(tǒng) 二、啤酒發(fā)酵形式二、啤酒發(fā)酵形式上面發(fā)酵上面發(fā)酵: :發(fā)酵時(shí)酵母上浮發(fā)酵時(shí)酵母上浮, ,發(fā)酵終結(jié)很久才部分下發(fā)酵終結(jié)很久才部分下沉沉. .下面發(fā)酵下面發(fā)酵: :發(fā)酵時(shí)酵母浮游于發(fā)酵液中發(fā)酵時(shí)酵母

8、浮游于發(fā)酵液中, ,發(fā)酵完后酵發(fā)酵完后酵母即下沉母即下沉, ,酵母可重復(fù)使用酵母可重復(fù)使用5-75-7次次. .上下面發(fā)酵工藝區(qū)別主要是發(fā)酵溫度的差異上下面發(fā)酵工藝區(qū)別主要是發(fā)酵溫度的差異: :啤酒種類啤酒種類 起始溫度起始溫度 最高溫度最高溫度 最終溫度最終溫度上面啤酒上面啤酒 10-15 15-25 5-710-15 15-25 5-7下面啤酒下面啤酒 6-8 8-12 3.5-56-8 8-12 3.5-5三、啤酒前發(fā)酵設(shè)備三、啤酒前發(fā)酵設(shè)備1、啤酒前發(fā)酵、啤酒前發(fā)酵設(shè)備設(shè)備長(zhǎng)、正方形，長(zhǎng)、正方形，開口，開口，30m30m3 3/ /個(gè)，個(gè)，H H小于小于2m2m 2、前發(fā)酵槽的計(jì)算、前

9、發(fā)酵槽的計(jì)算（1 1）發(fā)酵槽數(shù)的確定發(fā)酵槽數(shù)的確定容納一次糖化的麥芽汁時(shí)：容納一次糖化的麥芽汁時(shí)： N = ntN = nt n n每日糖化次數(shù)每日糖化次數(shù) t t前發(fā)酵所需時(shí)間前發(fā)酵所需時(shí)間 可容納幾次糖化的麥芽汁時(shí)可容納幾次糖化的麥芽汁時(shí) N = ntN = nt/Z/Z n n每日糖化次數(shù)每日糖化次數(shù) t t前發(fā)酵所需時(shí)間前發(fā)酵所需時(shí)間 Z Z在一個(gè)發(fā)酵槽內(nèi)可容納糖化麥芽汁的次數(shù)在一個(gè)發(fā)酵槽內(nèi)可容納糖化麥芽汁的次數(shù)（2）前發(fā)酵槽體積的計(jì)算）前發(fā)酵槽體積的計(jì)算發(fā)酵槽體積發(fā)酵槽體積容納一次糖化的麥芽汁時(shí)容納一次糖化的麥芽汁時(shí) V V = ZV = ZV0 0/ / V V前發(fā)酵槽的全體積前發(fā)

10、酵槽的全體積 Z Z在一個(gè)發(fā)酵槽內(nèi)可容納糖化麥芽汁的次數(shù)在一個(gè)發(fā)酵槽內(nèi)可容納糖化麥芽汁的次數(shù) V V0 0糖化一次麥汁量糖化一次麥汁量裝液系數(shù)裝液系數(shù)0.8-0.850.8-0.85 （3）前發(fā)酵槽冷卻面積的計(jì)算）前發(fā)酵槽冷卻面積的計(jì)算(1)(1)計(jì)算主發(fā)酵期每小時(shí)的放熱量計(jì)算主發(fā)酵期每小時(shí)的放熱量Q Q (2)(2)計(jì)算傳熱系數(shù)計(jì)算傳熱系數(shù)K K (3)(3)傳熱面積傳熱面積 四、后發(fā)酵罐四、后發(fā)酵罐臥式、立式臥式、立式后發(fā)酵階段后發(fā)酵階段殘?zhí)抢^續(xù)發(fā)酵，殘?zhí)抢^續(xù)發(fā)酵，飽和二氧化碳，飽和二氧化碳，澄清、成熟澄清、成熟后發(fā)酵槽的計(jì)算后發(fā)酵槽的計(jì)算后酵槽數(shù)目后酵槽數(shù)目N N N=V/VN=V/Vs

11、 s后酵槽全體積后酵槽全體積 V V0 =0 =V Vs s/ （一）（一）圓圓筒筒體體錐錐底底發(fā)發(fā)酵酵罐罐五、新型啤發(fā)酵設(shè)備五、新型啤發(fā)酵設(shè)備CCT啤酒發(fā)酵設(shè)啤酒發(fā)酵設(shè)備備啤酒發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)示意圖C.C.T冷卻面積分布1 1、主要結(jié)構(gòu)、主要結(jié)構(gòu)(1(1）根據(jù)設(shè)定的壓力來自動(dòng)控制根據(jù)設(shè)定的壓力來自動(dòng)控制n允許無菌空氣進(jìn)入罐內(nèi)，允許無菌空氣進(jìn)入罐內(nèi)，COCO2 2氣體排出罐氣體排出罐外，維持設(shè)定的壓力。外，維持設(shè)定的壓力。 (2)圓柱體錐底和冷卻套圓柱體錐底和冷卻套錐底：便于酵母沉淀回收錐底：便于酵母沉淀回收 冷卻套：冷卻套：分為分為2-32-3段，很大的罐可分為段，很大的罐可分為四段四段(3)(

12、3)罐的特點(diǎn)罐的特點(diǎn)密閉：回收二氧化碳密閉：回收二氧化碳適用：下面、上面發(fā)酵均可適用：下面、上面發(fā)酵均可發(fā)酵周期：短發(fā)酵周期：短 12-1412-14天天 H/DH/D大：大： 單位容積的表面積大，耗鋼材多單位容積的表面積大，耗鋼材多自然對(duì)流：促進(jìn)發(fā)酵，利于傳熱。自然對(duì)流：促進(jìn)發(fā)酵，利于傳熱。自然對(duì)流原因自然對(duì)流原因: :冷卻形成、二氧化碳的作用冷卻形成、二氧化碳的作用2 2、設(shè)計(jì)因素、設(shè)計(jì)因素高度和直徑：高度和直徑：H/D = 1.5 - 6H/D = 1.5 - 6：1 1液位高度：液位高度：小于小于12m12m好好錐角：錐角：60 - 7560 - 750 0材料：材料：不銹鋼不銹鋼隔熱

13、材料：隔熱材料：聚苯乙烯泡沫、聚酰胺樹脂、膨脹聚苯乙烯泡沫、聚酰胺樹脂、膨脹珍珠巖珍珠巖罐的耐壓：罐的耐壓：頂、筒、底部材料厚度可不一樣頂、筒、底部材料厚度可不一樣罐的清洗：罐的清洗：CIPCIPn傳統(tǒng)的啤酒發(fā)酵設(shè)備是由分別設(shè)在發(fā)酵間的發(fā)酵池和貯酒間內(nèi)的貯酒罐組成的。目前圓筒體錐底罐（C.C.T)在露天大罐工藝中使用最為普遍簡(jiǎn)稱露天錐形發(fā)酵罐。nCCT發(fā)酵最大特點(diǎn)在于大型化，容積從100600m3(國(guó)內(nèi)也有60m3小型的)。n外簡(jiǎn)體蝶形或拱形蓋，錐形體底，罐筒體壁和錐底有各種形式的冷卻夾套。n筒體直徑(D)和筒體高度(H)是主要特性參數(shù)。對(duì)單釀罐一般是D：H1：12。對(duì)兩罐法的發(fā)酵罐D(zhuǎn)：H1：

14、34，對(duì)兩罐法的貯酒罐D(zhuǎn)：H1：12，也有采用直徑為34m的臥式圓簡(jiǎn)體罐作貯酒罐。增加H有利于加速發(fā)酵，降低H有利于啤酒的自然澄清。n3、圓筒體錐底發(fā)酵罐發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)、圓筒體錐底發(fā)酵罐發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)n（1）加速發(fā)酵nCCT發(fā)酵和傳統(tǒng)發(fā)酵相比，由于發(fā)酵基質(zhì)(麥汁)和酵母對(duì)流獲得強(qiáng)化，可加速發(fā)酵。n CCT發(fā)酵由于罐高度要大于傳統(tǒng)510倍，發(fā)酵液對(duì)流的三個(gè)推動(dòng)力得到強(qiáng)化。發(fā)酵罐底部產(chǎn)生CO2汽泡上升，對(duì)發(fā)酵液拖曳力大。在發(fā)酵階段，由于底部酵母細(xì)胞濃度大于罐上部，底部糖降快，酒精生成快，造成罐上、下部間密度差而造成對(duì)流。在發(fā)酵時(shí)控制罐下部溫度高于上部(差12)，由于溫差引起熱對(duì)流，特別在發(fā)酵后期第一、二推

15、動(dòng)力減小后，溫差對(duì)流更能發(fā)揮作用。n n在CCT發(fā)酵技術(shù)中，主發(fā)酵結(jié)束不排酵母，全部酵母參于后發(fā)酵中VDK的還原，特別是凝聚性差的酵母，發(fā)酵液有高濃度酵母參于VDK還原，大大縮短了還原時(shí)間。發(fā)酵溫控自由，可以靈活采用各種溫度(大多較高溫度)下VDK的還原，更可以縮短后發(fā)酵周期。n傳統(tǒng)發(fā)酵釀造周期，低溫發(fā)酵需50d以上，快速發(fā)酵需2530d，而CCT發(fā)酵如單釀罐發(fā)酵，釀造周期一般為1622d，如兩罐法發(fā)酵一般2030d，即釀造周期可縮短1/31/2倍?？纱蠓葴p少罐數(shù)，節(jié)省投資。n（2）廠房投資節(jié)省n傳統(tǒng)發(fā)酵必須在有絕熱層的冷藏庫(kù)內(nèi)發(fā)酵和貯酒。CCT發(fā)酵可以大部分或全部在戶外，而且罐數(shù)、罐總?cè)莘e

16、減少，廠房投資節(jié)省。n（3）冷耗節(jié)省nCCT發(fā)酵冷卻是直接冷卻發(fā)酵罐和酒液，而且冷卻介質(zhì)在強(qiáng)制循環(huán)下，傳熱系數(shù)高。傳統(tǒng)發(fā)酵和貯酒，冷量多消耗在冷卻廠房、空氣、操作人員和機(jī)器(如泵、電動(dòng)機(jī))、發(fā)酵罐支座等。根據(jù)計(jì)算和測(cè)定，CCT發(fā)酵比傳統(tǒng)可節(jié)省40%55%冷耗。n（4）發(fā)酵罐清洗、消毒n傳統(tǒng)發(fā)酵罐和貯酒罐基本上依賴人工清洗和消毒，根本無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化程序化。CCT發(fā)酵可依賴CIP自動(dòng)程序清洗消毒，工藝衛(wèi)生更易得到保證。n當(dāng)然CCT發(fā)酵也有弱點(diǎn)。由于罐體比較高，酵母沉降層厚度大，酵母泥使用代數(shù)一般比傳統(tǒng)低(只能使用56代)；貯酒時(shí)，澄清比較困難(特別在使用非凝聚性酵母)，過濾必須強(qiáng)化；若采用單釀發(fā)酵

17、，罐壁溫度和罐中心溫度一致，一般要57d以上，短期貯酒不能保證溫度一致。六六 其他啤酒發(fā)酵罐其他啤酒發(fā)酵罐1、聯(lián)合罐、聯(lián)合罐 （P70 ）為淺錐底大直徑為淺錐底大直徑 ，H/DH/D為為1-21-2：1 1，造價(jià)，造價(jià)低，用氨直接蒸發(fā)來低，用氨直接蒸發(fā)來冷卻，只在罐的上部冷卻，只在罐的上部做了一段米勒冷卻板，做了一段米勒冷卻板，可在可在2424小時(shí)內(nèi)發(fā)酵溫小時(shí)內(nèi)發(fā)酵溫度由度由1515下降至下降至55，屬小面積大流量冷卻屬小面積大流量冷卻方式。方式。n用途：與發(fā)酵罐相同，既用于前后發(fā)酵，也能用途：與發(fā)酵罐相同，既用于前后發(fā)酵，也能用于多罐法及一罐法生產(chǎn)。用于多罐法及一罐法生產(chǎn)。n主體：是一個(gè)圓柱

18、體。由帶人孔的薄殼垂直圓主體：是一個(gè)圓柱體。由帶人孔的薄殼垂直圓柱體，拱形頂有足夠斜度，錐底所組成。罐體柱體，拱形頂有足夠斜度，錐底所組成。罐體采用厚的保溫層。采用厚的保溫層。n攪拌：可用機(jī)械攪拌，也可以通過對(duì)罐攪拌：可用機(jī)械攪拌，也可以通過對(duì)罐 體的體的精心設(shè)計(jì)達(dá)到同樣的攪拌作用。精心設(shè)計(jì)達(dá)到同樣的攪拌作用。2、朝日罐、朝日罐 為微傾斜底的平底罐，為微傾斜底的平底罐，H/D =1-2H/D =1-2，工藝與錐形罐，工藝與錐形罐不同。不同。特點(diǎn)：離心機(jī)回收酵母，特點(diǎn)：離心機(jī)回收酵母， 用薄板換熱器冷卻，用薄板換熱器冷卻，用泵將發(fā)酵液抽出冷卻用泵將發(fā)酵液抽出冷卻后又送回罐內(nèi)，也起攪后又送回罐內(nèi)，

19、也起攪拌作用拌作用, ,可加速啤酒的可加速啤酒的成熟成熟, ,發(fā)酵時(shí)罐的裝量發(fā)酵時(shí)罐的裝量達(dá)，提高設(shè)備利達(dá)，提高設(shè)備利用率。用率。 七、七、CIP清洗系統(tǒng)清洗系統(tǒng)第四節(jié) 通風(fēng)發(fā)酵罐n（一）（一）機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐n四十年代中期，青霉素的工業(yè)化生產(chǎn)，或深層通風(fēng)培養(yǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，標(biāo)志近代通風(fēng)發(fā)酵工業(yè)的開始。在深層通風(fēng)培養(yǎng)技術(shù)中，發(fā)酵罐是關(guān)鍵設(shè)備。在發(fā)酵罐中，微生物在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中進(jìn)行生長(zhǎng)、新陳代謝和形成發(fā)酵產(chǎn)物 n機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐是發(fā)酵工廠最常用類型。它是利用機(jī)械攪拌器的作用，使空氣和發(fā)酵液充分混合，促使氧在發(fā)酵液中溶解，以保證供給微生物生長(zhǎng)繁殖、發(fā)酵所需要的氧氣。n1、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的基本要求

20、n 一個(gè)性能優(yōu)良的機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐必須滿足以下基本要求：n（1）發(fā)酵罐應(yīng)具有適宜的徑高比；發(fā)酵罐的高度與直徑之比一般為1.74倍左右，罐身越長(zhǎng)，氧的利用率較高n（2）發(fā)酵罐能承受一定壓力；n（3）發(fā)酵罐的攪拌通風(fēng)裝置能使氣液充分混合，保證發(fā)酵液必須的溶解氧；n（4）發(fā)酵罐應(yīng)具有足夠的冷卻面積；n（5）發(fā)酵罐內(nèi)應(yīng)盡量減少死角，避免藏垢積污，滅菌能徹底，避免染菌；n（6）攪拌器的軸封應(yīng)嚴(yán)密，盡量減少泄漏.2、常用的機(jī)械通風(fēng)發(fā)酵罐各部分的比例尺寸 n（二）氣升式發(fā)酵罐（二）氣升式發(fā)酵罐n機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐其通風(fēng)原理是罐內(nèi)通風(fēng)，靠機(jī)械攪拌作用使氣泡分割細(xì)碎，與培養(yǎng)基充分混合，密切接觸，以提高氧的吸收

21、系數(shù)；設(shè)備構(gòu)造比較復(fù)雜，動(dòng)能消耗較太。采用氣升式發(fā)酵罐可以克服上述的缺點(diǎn)。n1、氣升式發(fā)酵罐的特點(diǎn)n（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，冷卻面積??；n（2）無攪拌傳動(dòng)設(shè)備，節(jié)省動(dòng)力約50%，節(jié)省鋼材；n（3）操作時(shí)無噪音；n（4）料液裝料系數(shù)達(dá)8090，而不須加消泡劑；n（5）維修、操作及清洗簡(jiǎn)便，減少雜菌感染。n但氣升式發(fā)酵罐還不能代替好氣量較小的發(fā)酵罐，對(duì)于粘度較大的發(fā)酵液溶氧系數(shù)較低。 氣升式發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)示意圖 n（三）（三）自吸式發(fā)酵罐n自吸式發(fā)酵罐是一種不需要空氣壓縮機(jī)，而在攪拌過程中自動(dòng)吸入空氣的發(fā)酵罐。這種設(shè)備的耗電量小，能保證發(fā)酵所需的空氣，并能使氣液分離細(xì)小，均勻地接觸，吸入空氣中7080%的氧

22、被利用。采用了不同型式、容積的自吸式發(fā)酵罐生產(chǎn)葡萄糖酸鈣、利福霉素、維生素C、酵母、蛋白酶等，都取得了良好的成績(jī)。自吸式發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)示意圖n自吸式發(fā)酵罐的優(yōu)點(diǎn)： n（1）節(jié)約空氣凈化系統(tǒng)中的空氣壓縮機(jī)、冷卻器、油水分離器、空氣貯聰、總過濾器等設(shè)備，減少?gòu)S房占地面積。n（2）減少工廠發(fā)酵設(shè)備投資約30左右，例如應(yīng)用自吸式發(fā)酵罐生產(chǎn)酵母，容積酵母的產(chǎn)量可高達(dá)3050克。n（3）設(shè)備便于自動(dòng)化、連續(xù)化，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少勞動(dòng)力。n（4）酵母發(fā)酵周期短，發(fā)酵液中酵母濃度高，分離酵母后的廢液量少。n（5）設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，溶氧效果高，操作方便。 第五節(jié)第五節(jié) 連續(xù)發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵間歇發(fā)酵：微生物在一個(gè)罐內(nèi)完成間

23、歇發(fā)酵：微生物在一個(gè)罐內(nèi)完成4 4個(gè)階段的培養(yǎng)個(gè)階段的培養(yǎng)過程。過程。 連續(xù)發(fā)酵：在發(fā)酵罐內(nèi)不斷流加培養(yǎng)液，又不斷連續(xù)發(fā)酵：在發(fā)酵罐內(nèi)不斷流加培養(yǎng)液，又不斷排出發(fā)酵液，使發(fā)酵罐中的微生物一直維持在生排出發(fā)酵液，使發(fā)酵罐中的微生物一直維持在生長(zhǎng)加速期。同時(shí)又降低代謝產(chǎn)物的積累，這樣就長(zhǎng)加速期。同時(shí)又降低代謝產(chǎn)物的積累，這樣就縮短了發(fā)酵縮短了發(fā)酵 周期，提高了設(shè)備利用率。周期，提高了設(shè)備利用率。 連續(xù)發(fā)酵特點(diǎn)連續(xù)發(fā)酵特點(diǎn) 是微生物在整個(gè)發(fā)酵過程中始終維持在穩(wěn)是微生物在整個(gè)發(fā)酵過程中始終維持在穩(wěn)定狀態(tài)，細(xì)胞處于均質(zhì)狀態(tài)。在此前提下，可定狀態(tài)，細(xì)胞處于均質(zhì)狀態(tài)。在此前提下，可用數(shù)學(xué)方式和實(shí)驗(yàn)公式來表達(dá)

24、連續(xù)發(fā)酵在穩(wěn)定用數(shù)學(xué)方式和實(shí)驗(yàn)公式來表達(dá)連續(xù)發(fā)酵在穩(wěn)定狀態(tài)條件下，微生物生長(zhǎng)速度，代謝產(chǎn)物，底狀態(tài)條件下，微生物生長(zhǎng)速度，代謝產(chǎn)物，底物濃度和流加速度之間關(guān)系。物濃度和流加速度之間關(guān)系。 一、一、連續(xù)發(fā)酵時(shí)間的確定連續(xù)發(fā)酵時(shí)間的確定 二、二、 連續(xù)發(fā)酵理論罐數(shù)的確定連續(xù)發(fā)酵理論罐數(shù)的確定1、最低罐數(shù)限定最低罐數(shù)限定產(chǎn)物積累、菌體生長(zhǎng)、條件一致，用單罐產(chǎn)物積累、菌體生長(zhǎng)、條件一致，用單罐產(chǎn)物積累、菌體生長(zhǎng)、條件分為兩個(gè)階段，產(chǎn)物積累、菌體生長(zhǎng)、條件分為兩個(gè)階段，用雙罐用雙罐發(fā)酵過程分多個(gè)階段、各階段條件不同，發(fā)酵過程分多個(gè)階段、各階段條件不同，用多罐用多罐 (2)(2)從第一罐開始通過原點(diǎn)作物料

25、從第一罐開始通過原點(diǎn)作物料平衡線，斜率為平衡線，斜率為q/Vq/V，和曲線相，和曲線相交于交于A A點(diǎn)，點(diǎn)，A A點(diǎn)的橫座標(biāo)點(diǎn)的橫座標(biāo)X X1 1，即，即為第一個(gè)發(fā)酵罐出口的微生物為第一個(gè)發(fā)酵罐出口的微生物濃度，一直作到第濃度，一直作到第n n罐的微生物罐的微生物出口濃度出口濃度X Xn n。 第一罐，菌濃度為第一罐，菌濃度為X X1 1 第二罐，菌濃度為第二罐，菌濃度為X X2 2 第三罐，菌濃度為第三罐，菌濃度為X X3 3 第第n n罐，罐，菌濃度為菌濃度為X Xn n ，罐數(shù)為罐數(shù)為n n個(gè)。個(gè)。 若發(fā)酵最終產(chǎn)物不是菌體而若發(fā)酵最終產(chǎn)物不是菌體而是代謝產(chǎn)品，用產(chǎn)物濃度是代謝產(chǎn)品，用產(chǎn)物

26、濃度P P代代X X，同樣可作圖解。同樣可作圖解。 2、用圖解法確定連續(xù)發(fā)酵理論罐數(shù)、用圖解法確定連續(xù)發(fā)酵理論罐數(shù) 三、連續(xù)發(fā)酵流程三、連續(xù)發(fā)酵流程（一）（一） 酒精連續(xù)發(fā)酵流程酒精連續(xù)發(fā)酵流程 (1)(1)操作開始：糖液及酵母同時(shí)加入操作開始：糖液及酵母同時(shí)加入1-31-3罐至滿，停止加酵母，繼續(xù)加糖液，開底部閥使罐至滿，停止加酵母，繼續(xù)加糖液，開底部閥使發(fā)酵液流入發(fā)酵液流入4 4號(hào)，號(hào)，4 4號(hào)流入號(hào)流入5 5號(hào)，至號(hào)，至9 9號(hào)結(jié)束，周期號(hào)結(jié)束，周期3232小時(shí)，小時(shí)，1010、1111號(hào)為貯存計(jì)量罐，輪號(hào)為貯存計(jì)量罐，輪用。用。 (2)(2)操作結(jié)束：換罐（換種），停止流加糖液，關(guān)操作結(jié)束：換罐（換種），停止流加糖液，關(guān)1 1號(hào)二氧化碳閥，泵轉(zhuǎn)入號(hào)二氧化碳閥，泵轉(zhuǎn)入2 2號(hào)，號(hào)，1 1號(hào)消毒并號(hào)消毒并加新種新料重新開始，加新種新料重新開始，1 1號(hào)滿時(shí)，號(hào)滿時(shí)，2 2號(hào)經(jīng)泵排盡并消毒好，號(hào)經(jīng)泵排盡并消毒好，1 1號(hào)流入號(hào)流入2 2號(hào)，如止下去，號(hào)，如止下去，2020天換種一次。天換種一次。(3)(3)1-31-3號(hào)罐為