發(fā)酵設(shè)備培訓(xùn)講義

第七章發(fā)酵設(shè)備主講人：劉萍第一節(jié)發(fā)酵設(shè)備概述發(fā)酵主要設(shè)備為發(fā)酵罐和種子罐，它們各自都附有原料(培養(yǎng)基)調(diào)制、蒸煮、滅菌和冷卻設(shè)備，通氣調(diào)節(jié)和除菌設(shè)備，以及攪拌器等。種子罐：以確保發(fā)酵罐培養(yǎng)所必需的菌體量為目的。發(fā)酵罐：承擔(dān)產(chǎn)物的生產(chǎn)任務(wù)。它必須能夠提供微生物生命活動和代謝所要求的條件，并便于操作和控制，保證工藝條件的實(shí)現(xiàn)，從而獲得高產(chǎn)。一、發(fā)酵罐

發(fā)酵罐的定義：是為一個特定生物化學(xué)過程的操作提供良好而滿意的環(huán)境的容器。對于某些工藝來說，發(fā)酵罐是個密閉容器，同時(shí)附帶精密控制系統(tǒng)；而對于另一些簡單的工藝來說，發(fā)酵罐只是個開口容器，有時(shí)甚至簡單到只要有一個開口的坑。

發(fā)酵罐系統(tǒng)

一個優(yōu)良的發(fā)酵罐裝置和組成（1）應(yīng)具有嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)（2）良好的液體混合特性（3）好的傳質(zhì)相傳熱速率（4）具有配套而又可靠的檢測、控制儀表發(fā)酵罐發(fā)展歷史

第一階段:1900年以前，是現(xiàn)代發(fā)酵罐的雛形，它帶有簡單的溫度和熱交換儀器。第二階段:1900-1940年，出現(xiàn)了200m3的鋼制發(fā)酵罐，在面包酵母發(fā)酵罐中開始使用空氣分布器，機(jī)械攪拌開始用在小型的發(fā)酵罐中。第三階段：1940-1960年，機(jī)械攪拌、通風(fēng)，無菌操作和純種培養(yǎng)等一系列技術(shù)開始完善，發(fā)酵工藝過程的參數(shù)檢測和控制方面已出現(xiàn)，耐蒸汽滅菌的在線連續(xù)測定的pH電極和溶氧電極，計(jì)算機(jī)開始進(jìn)行發(fā)酵過程的控制。發(fā)酵產(chǎn)品的分離和純化設(shè)備逐步實(shí)現(xiàn)商品化。第四階段：1960-1979年，機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的容積增大到80-150m3。由于大規(guī)模生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的需要，又出現(xiàn)了壓力循環(huán)和壓力噴射型的發(fā)酵罐，它可以克服—些氣體交換和熱交換問題。計(jì)算機(jī)開始在發(fā)酵工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。第五階段：1979年至今。生物工程和技術(shù)的迅猛發(fā)展，給發(fā)酵工業(yè)提出了新的課題。于是，大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)酵罐應(yīng)運(yùn)而生，胰島素，干擾素等基因工程的產(chǎn)品走上商品化。發(fā)酵罐的特點(diǎn)

（1）發(fā)酵罐與其他工業(yè)設(shè)備的突出差別是對純種培養(yǎng)的要求之高，幾乎達(dá)到十分苛刻的程度。因此，發(fā)酵罐的嚴(yán)密性，運(yùn)行的高度可靠性是發(fā)酵工業(yè)的顯著特點(diǎn)。（2）現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)為了獲取更大的經(jīng)濟(jì)利益，發(fā)酵罐更加趨向大型化和自動化發(fā)展。在發(fā)酵罐的自動化方面，作為參數(shù)檢測的眼睛如pH電極、溶解氧電極、溶解二氧化碳電極等的在線檢測在國外巳相當(dāng)成熟。國內(nèi)目前尚處于起步階段，發(fā)酵檢測參數(shù)還只限于溫度、壓力、空氣流量等一些最常規(guī)的參數(shù)。發(fā)酵罐的種類

發(fā)酵工業(yè)上最常用的是通風(fēng)攪拌罐。除了通風(fēng)攪拌發(fā)酵罐外，其它型式的發(fā)酵罐如：氣提式發(fā)酵罐、壓力循環(huán)發(fā)酵罐、帶超濾膜的發(fā)酵罐等。典型發(fā)酵設(shè)備

種子制備設(shè)備、主發(fā)酵設(shè)備、輔助設(shè)備(無菌空氣和培養(yǎng)基的制備)，發(fā)酵液預(yù)處理設(shè)備，粗產(chǎn)品的提取設(shè)備、產(chǎn)品精制與干燥設(shè)備、流出物回收、利用和處理設(shè)備等。發(fā)酵罐工藝操作條件

1．溫度：25～40℃。2．壓力：0～1kg／cm3(表壓)。3．滅菌條件；溫度100～140℃，壓力0～3kg／cm3(表壓).4．pH：2～11。5．需氧量：0．05～0.3kmo1／m3·h。6．通氣量：0.3～2VVM。7．功率消耗：0.5～4kW／m3。8.發(fā)酵熱量：5000～20000kcal／m3．h。發(fā)酵酵罐罐的的類類型型1．．按按微微生生物物生生長長代代謝謝需需要要分分類類：：好氣氣：：抗抗生生素素、、酶酶制制劑劑、、酵酵母母、、氨氨基基酸酸，，維維生生素素等等產(chǎn)產(chǎn)品品是是在在好好氣氣發(fā)發(fā)酵酵罐罐中中進(jìn)進(jìn)行行的的；；需需要要強(qiáng)強(qiáng)烈烈的的通通風(fēng)風(fēng)攪攪拌拌，，目目的的是是提提高高氧氧在在發(fā)發(fā)酵酵液液中中的的傳傳質(zhì)質(zhì)系系數(shù)數(shù)；；厭氣氣：：丙丙酮酮丁丁醇醇、、酒酒精精、、啤啤酒酒、、乳乳酸酸等等采采用用厭厭氣氣發(fā)發(fā)酵酵罐罐。。不不需需要要通通氣氣。。2.按按照照發(fā)發(fā)酵酵罐罐設(shè)設(shè)備備特特點(diǎn)點(diǎn)分分類類：：機(jī)械械攪攪拌拌通通風(fēng)風(fēng)發(fā)發(fā)酵酵罐罐：：包包括括循循環(huán)環(huán)式式，，如如伍伍式式發(fā)發(fā)酵酵罐罐，，文文氏氏管管發(fā)發(fā)酵酵罐罐，，以以及及非非循循環(huán)環(huán)式式的的通通風(fēng)風(fēng)式式發(fā)發(fā)酵酵罐罐和和自自吸吸式式發(fā)發(fā)酵酵罐罐等等。。非機(jī)機(jī)械械攪攪拌拌通通風(fēng)風(fēng)發(fā)發(fā)酵酵罐罐：：包包括括循循環(huán)環(huán)式式的的氣氣提提式式、、液液提提式式發(fā)發(fā)酵酵罐罐，，以以及及非非循循環(huán)環(huán)式式的的排排管管式式和和噴噴射射式式發(fā)發(fā)酵酵罐罐。。這兩兩類類發(fā)發(fā)酵酵罐罐是是采采用用不不同同的的手手段段使使發(fā)發(fā)酵酵罐罐內(nèi)內(nèi)的的氣氣、、固固、、液液三三相相充充分分混混合合，，從從而而滿滿足足微微生生物物生生長長和和產(chǎn)產(chǎn)物物形形成成對對氧氧的的需需求求。。3．按按容容積積分分類類：：一般般認(rèn)認(rèn)為為5001以以下下的的是是實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室室發(fā)發(fā)酵酵罐罐；；500-50001是是中中試試發(fā)發(fā)酵酵罐罐；；50001以以上上是是生生產(chǎn)產(chǎn)規(guī)規(guī)模模的的發(fā)發(fā)酵酵罐罐。。第二二節(jié)節(jié)嫌嫌氣氣發(fā)發(fā)酵酵設(shè)設(shè)備備密閉閉厭厭氧氧發(fā)發(fā)酵酵罐罐對這這類類發(fā)發(fā)酵酵罐罐的的要要求求是是：：能能封封閉閉；；能能承承受受一一定定壓壓力力；；有有冷冷卻卻設(shè)設(shè)備備；；罐罐內(nèi)內(nèi)盡盡量量減減少少裝裝置置，，消消滅滅死死角角，，便便于于清清洗洗滅滅菌菌。。酒精精和和啤啤酒酒都都屬屬于于嫌嫌氣氣發(fā)發(fā)酵酵產(chǎn)產(chǎn)物物，，其其發(fā)發(fā)酵酵罐罐因因不不需需要要通通入入昂昂貴貴的的無無菌菌空空氣氣，，因因此此在在設(shè)設(shè)備備放放大大、、制制造造和和操操作作時(shí)時(shí)，，都都比比好好氣氣發(fā)發(fā)酵酵設(shè)設(shè)備備簡簡單單得得多多。。它的的容容積積常常大大于于50m3，H:Dt=1-2，，罐罐的的上上、、下下部部都都是是錐錐形形的的。。上部部有有物物料料口口，，冷冷卻卻水水口口，，CO2和氣氣體體出出口口、、人人孔孔和和壓壓力力表表開開口口等等。。溫度控控制制采采用用罐罐內(nèi)內(nèi)蛇蛇管管和和罐罐外外壁壁直直接接水水噴噴淋淋相相結(jié)結(jié)合合，，排排料料管管在在罐罐的的底底部部。。一、、酒酒精精發(fā)發(fā)酵酵罐罐酵母母將將糖糖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為酒酒精精高高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率率條條件件(1)滿滿足足酵酵母母生生長長和和代代謝謝的的必必要要工工藝藝條條件件(2)一一定定的的生生化化反反應(yīng)應(yīng)時(shí)時(shí)間間(3)及及時(shí)時(shí)移移走走在在生生化化反反應(yīng)應(yīng)過過程程中中將將釋釋放放的的生生物物熱熱酒精精發(fā)發(fā)酵酵罐罐的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)要要求求滿足足工工藝藝要要求求，，有有利利于于發(fā)發(fā)酵酵的的排排出出從結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)上上有有利利于于發(fā)發(fā)酵酵液液的的排排出出有利利于于設(shè)設(shè)備備清清洗洗、、維維修修以以及及設(shè)設(shè)備備制制造造安安裝裝方方便便等等問問題題。。酒精精發(fā)發(fā)酵酵罐罐筒筒體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)為圓圓柱柱形形，，底底蓋蓋和和頂頂蓋蓋均均為為碟碟形形或或錐錐形形。。在酒酒精精發(fā)發(fā)酸酸過過程程中中，，為為了了回回收收二二氧氧化化碳碳?xì)鈿怏w體及及其其所所帶帶出出的的部部分分酒酒精精，，發(fā)發(fā)酵酵罐罐宜宜采采用用密密閉閉式式。。罐頂頂裝裝有有人人孔孔、、視視鏡鏡及及二二氧氧化化碳碳回回收收管管、、進(jìn)進(jìn)料料管管、、接接種種管管、、壓壓力力表表和和測測量量儀儀表表接接口口管管等等。。罐底底裝裝有有排排料料口口和和排排污污口口；；罐身身上上下下部部裝裝有有取取樣樣口口和和溫溫度度計(jì)計(jì)接接口口，，對對于于大大型型發(fā)發(fā)酵酵耀耀，，為為了了便便于于維維修修和和清清洗洗，，往往往往在在近近罐罐底底也也裝裝有有人人孔孔。。發(fā)酵酵的的冷冷卻卻裝裝置置對于于中中小小型型發(fā)發(fā)酵酵罐罐，，多多采采用用罐罐頂頂噴噴水水淋淋于于罐罐外外壁壁表表面面進(jìn)進(jìn)行行膜膜狀狀冷冷卻卻；；對于于大大型型發(fā)發(fā)酵酵罐罐，，罐罐內(nèi)內(nèi)裝裝有有冷冷卻卻蛇蛇管管或或罐罐內(nèi)內(nèi)蛇蛇管管和和罐罐外外壁壁噴噴灑灑聯(lián)聯(lián)合合冷冷卻卻裝裝置置，，為避避免免發(fā)發(fā)酵酵車車間間的的潮潮濕濕和和積積水水，，要要求求在在罐罐體體底底部部沿沿罐罐體體四四周周裝裝有有集集水水槽槽。。采用用罐罐外外列列管管式式噴噴淋淋冷冷卻卻的的方方法法，，具具有有冷冷卻卻發(fā)發(fā)酵酵液液均均勻勻，，冷冷卻卻效效率率高高等等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。。酒精精發(fā)發(fā)酵酵罐罐的的洗洗滌滌過去去均均由由人人工工操操作作，，不不僅僅勞勞動動強(qiáng)強(qiáng)度度大大，，而而且且二二氧氧化化碳碳?xì)鈿怏w體一一旦旦末末徹徹底底排排除除，，工工人人入入罐罐清清洗洗會會發(fā)發(fā)生生中中毒毒事事故故。。近年年來來，，酒酒精精發(fā)發(fā)酵酵罐罐巳巳逐逐步步采采用用水水力力噴噴射射洗洗滌滌裝裝置置，，從從而而改改善善了了工工人人的的勞勞動動強(qiáng)強(qiáng)度度和和提提高高了了操操作作效效率率。。大大型型發(fā)發(fā)酵酵罐罐采采用用這這種種水水力力洗洗滌滌裝裝置置尤尤為為重重要要。。水力力噴噴射射裝裝置置是由由一一根根兩兩頭頭裝裝有有噴噴嘴嘴的的灑灑水水管管組組成成兩頭頭噴噴水水管管彎彎有有一一定定的的弧弧度度噴水水管管上上均均勻勻地地鉆鉆有有一一定定數(shù)數(shù)量量的的小小孔孔噴水水管管安安裝裝時(shí)時(shí)呈呈水水平平噴水水管管借借活活接接頭頭和和固固定定供供水水管管相相連連接接它是是借借噴噴水水管管兩兩頭頭噴噴嘴嘴以以一一定定噴噴出出速速度度而而形形成成的的反反作作用用力力，，使使噴噴水水管管自自動動旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。。對于于120m3的酒酒精精發(fā)發(fā)酵酵耀耀，，采采用用36××3mm的的噴噴水水管管，，管管上上開開有有44××30個個小小孔孔，，兩兩頭頭噴噴嘴嘴口口徑徑為為9mm。。高壓壓強(qiáng)強(qiáng)的的水水力力噴噴射射洗洗滌滌裝裝置置它是是一一根根直直立立的的噴噴水水管管，，沿沿軸軸向向安安裝裝于于罐罐的的中中央央，，在在垂垂直直噴噴水水管管上上按按一一定定的的間間距距均均勻勻地地鉆鉆有有4-6mm的的小小孔孔，，孔孔與與水水平平呈呈20度度角角，，水水平平噴噴水水管管借借活活接接頭頭，，上上端端和和供供水水總總管管，，下下端端相相垂垂直直分分配配管管相相連連接接，，洗洗滌滌水水壓壓為為0.6-0.8MPa。。水流流在在較較高高壓壓力力下下，，由由水水平平噴噴水水管管出出口口處處噴噴出出，，使使其其以以每每分分鐘鐘48——56轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)自自動動旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，，并并以以極極大大的的速速度度噴噴射射到到罐罐壁壁各各處處，，而而垂垂直直的的噴噴水水管管也也以以同同樣樣的的水水流流速速度度噴噴射射到到罐罐體體四四壁壁和和罐罐底底。。約5分分鐘時(shí)時(shí)間即即可完完成洗洗滌作作業(yè)。。洗滌滌水若若用廢廢熱水水，還還可提提高洗洗滌效效果。。二、酒酒精發(fā)發(fā)酵罐罐的計(jì)計(jì)算(一)發(fā)酵酵罐結(jié)結(jié)構(gòu)尺尺寸的的確定定發(fā)酵罐罐全容容積可可按下下式計(jì)計(jì)算：：(二)發(fā)酵酵罐罐罐數(shù)的的確定定對于間間歇發(fā)發(fā)酵，，發(fā)酵酵罐罐罐數(shù)可可按下下式計(jì)計(jì)算(三)發(fā)酵酵罐冷冷卻面面積計(jì)計(jì)算1．總總的發(fā)發(fā)酵熱熱Q微生物物在嫌嫌氣發(fā)發(fā)醉過過程中中總的的發(fā)酵酵熱，，一般般由生生物合合成熱熱Q1，蒸蒸發(fā)熱熱損失失Q2，罐罐壁向向用圍圍散失失的熱熱損失失Q3等三三部分分熱量量所組組成。。微生物物的生生物合合成熱熱是由由維持持微生生物生生命活活動的的呼吸吸熱、、促進(jìn)進(jìn)微生生物增增殖的的繁殖殖熱以以及微微生物物形成成代謝謝產(chǎn)物物的發(fā)發(fā)酵熱熱所組組成由于各各種微微生物物的生生理特特性和和代謝謝途徑徑不同同，故故對于于微生生物的的生物物合成成熱至至今尚尚難準(zhǔn)準(zhǔn)確計(jì)計(jì)算。。對于確確定酒酒精、、啤酒酒等嫌嫌氣發(fā)發(fā)酵的的發(fā)酵酵熱，，一船船按發(fā)發(fā)酵最最旺盛盛時(shí)單單位時(shí)時(shí)間糖糖度降降低的的百分分值來來計(jì)算算，通通常以以消耗耗1kg麥麥芽糖糖發(fā)酵酵放出出的熱熱量約約為418，600J為為計(jì)算算基準(zhǔn)準(zhǔn)。如果發(fā)發(fā)酵液液不進(jìn)進(jìn)行冷冷卻，，則發(fā)發(fā)酵溫溫度可可升高高10℃。。此外，，對于于小型型試驗(yàn)驗(yàn)罐，，也可可在發(fā)發(fā)酵最最旺盛盛時(shí)，，測定定其冷冷卻水水的進(jìn)進(jìn)出口口溫度度和單單位時(shí)時(shí)間內(nèi)內(nèi)的耗耗水量量，從從而得得出小小罐的的放熱熱量Q1’’。代謝氣氣體帶帶走的的蒸發(fā)發(fā)熱量量Q2與糖糖濃濃濃度、、發(fā)酵酵程度度好壞壞有關(guān)關(guān)，除除間接接測定定外，，目前前還難難具體體計(jì)算算，一一般計(jì)計(jì)算時(shí)時(shí)可取取Q1的5、6％左左右。。不論發(fā)發(fā)酵罐罐置于于室內(nèi)內(nèi)或室室外，，均要要向周周圍空空間散散失熱熱量Q3，，這部部分熱熱量由由對流流相輻輻射組組成，，具體體計(jì)算算可參參閱有有關(guān)資資料。。所以總總的發(fā)發(fā)酵熱熱是：：4．冷冷卻水水耗量量的計(jì)計(jì)算由熱平平衡方方程式式得：：QA＝＝QB式中QA———酒酒精或或其他他發(fā)酵酵產(chǎn)品品的總總發(fā)酵酵熱(J／／h)QB———冷冷卻水水帶走走的熱熱量(J／／h)[例題題]某酒精精工廠廠，每每發(fā)酵酵罐的的進(jìn)料料量為為24t/h。。每4h裝裝滿一一罐，，發(fā)酵酵周期期為72h，冷冷卻水水的初初、終終溫分分別為為20℃和和25℃，，若罐罐內(nèi)采采用蛇蛇管冷冷卻，，試確確定發(fā)發(fā)酵罐罐的結(jié)結(jié)構(gòu)尺尺寸、、罐數(shù)數(shù)、冷冷卻水水耗量量、冷冷卻面面積和和冷卻卻裝置置的主主要結(jié)結(jié)構(gòu)尺尺寸。。(糖糖化醪醪密度度為1076kg／／m3)n=24/4=6N=6×72/24+1=19發(fā)酵罐罐容積積發(fā)酵罐罐采用用圓柱柱形器器身，，底和和頂為為錐形形蓋，，選取取結(jié)構(gòu)構(gòu)尺寸寸的比比例關(guān)關(guān)系如如下：：由發(fā)酵酵罐的的基本本結(jié)構(gòu)構(gòu)尺寸寸，可可確定定全罐罐表面面積．．罐體體圓柱柱部分分表面面積F1和和罐底底罐頂頂表面面積F2，，F(xiàn)3分別別為：：2．冷冷卻面面積和和冷卻卻裝置置主要要結(jié)構(gòu)構(gòu)尺寸寸假定罐罐壁不不包扎扎保溫溫層，，壁溫溫最高高可達(dá)達(dá)35t，，生產(chǎn)產(chǎn)廠所所在地地區(qū)的的夏季季平均均溫度度可查查閱有有關(guān)資資料，，現(xiàn)假假定為為32℃。。Q3=全罐罐總表表面積積×ac×(t2-t1)主發(fā)酵酵控制制發(fā)酵酵液溫溫度tw為為30℃，，按題題意冷冷卻水水進(jìn)出出口溫溫度分分別為為t1＝20℃℃，t2＝＝25℃(4)傳熱熱總系系數(shù)K值的的確定定選取蛇蛇管為為水煤煤氣輸輸送鋼鋼管，，其規(guī)規(guī)格為為53／60Mm，，則管管的橫橫截面面積為為考慮罐罐徑較較大，，設(shè)罐罐內(nèi)同同心裝裝兩列列蛇管管，并并同時(shí)時(shí)進(jìn)入入冷卻卻水，，則水水在管管內(nèi)流流速為為：(5)冷卻卻面積積和主主要尺尺寸二、啤啤酒發(fā)發(fā)酵設(shè)設(shè)備近年來來，啤啤酒發(fā)發(fā)酵設(shè)設(shè)備向向大型型、室室外、、聯(lián)合合的方方向發(fā)發(fā)展，，迄今今為止止，使使用的的大型型發(fā)酵酵罐容容量已已達(dá)1500噸噸。大型化化的目目的是是：(1)由于大大型化化，使使啤酒酒質(zhì)量量均一一化；；由于啤啤酒生生產(chǎn)的的罐數(shù)數(shù)減少少，使使生產(chǎn)產(chǎn)合理理化，，降低低了主主要設(shè)設(shè)備的的投資資。(1)發(fā)酵酵容器器材料料的變變化。。由陶器器向木木材---水泥泥----金屬屬材料料演變變現(xiàn)在的的啤酒酒生產(chǎn)產(chǎn)，后后兩種種材料料都在在使用用。我國大大多數(shù)數(shù)啤酒酒發(fā)酵酵容器器為內(nèi)內(nèi)有涂涂料的的鋼筋筋水泥泥槽，，新建建的大大型容容器一一般使使用不不銹鋼鋼。啤酒發(fā)發(fā)酵容容器的的變遷遷過程程（2）開開放式式發(fā)酵酵容器器向密密閉式式轉(zhuǎn)變變。小規(guī)模模生產(chǎn)產(chǎn)時(shí)，，一般般用開開放式式，對對發(fā)酵酵的管管理、、泡沫沫形態(tài)態(tài)的觀觀察和和醪液液濃度度的測測定等等比較較方便便。隨著啤啤酒生生產(chǎn)規(guī)規(guī)模的的擴(kuò)大大，發(fā)發(fā)酵容容器大大型化化，并并為密密閉式式。從開放放式轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向密密閉發(fā)發(fā)酵的的最大大問題題是發(fā)發(fā)酵時(shí)時(shí)被氣氣泡帶帶到表表面的的泡蓋蓋的處處理。。可用用吸取取法分分離泡泡蓋。。（3））密閉閉容器器的演演變。。原來是是在開開放式式長方方形容容器上上面加加弓形形蓋子子的密密閉發(fā)發(fā)酵槽槽；隨著技技術(shù)革革新過過渡到到用鋼鋼板、、不銹銹鋼或或鋁制制的臥臥式圓圓筒形形發(fā)酵酵罐。。后來出出現(xiàn)的的是立立式圓圓筒體體錐底底發(fā)酵酵罐。。目前使使用的的大型型發(fā)酵酵罐主主要是是立式式罐，，如奈奈坦罐罐、聯(lián)聯(lián)合罐罐、朝朝日罐罐等。。由于發(fā)發(fā)酵罐罐容量量的增增大，，要求求清洗洗設(shè)備備裝置置也有有很大大的改改進(jìn)，，大都都采用用CIP自自動清清洗系系統(tǒng)。。啤酒前前、后后發(fā)酵酵設(shè)備備及計(jì)計(jì)算(一)前發(fā)發(fā)酵設(shè)設(shè)備傳統(tǒng)的的前發(fā)發(fā)酵槽槽均置置于發(fā)發(fā)酵室室內(nèi)，，發(fā)酵酵槽大大部分分為開開口式式。前發(fā)酵酵槽可可為鋼鋼板制制，常常見的的采用用鋼筋筋混凝凝上制制成，，也有有用磚磚砌、、外面面抹水水泥的的發(fā)酵酵槽。。形式以以長方方形或或正方方形為為主。。前發(fā)酵酵槽內(nèi)內(nèi)要涂涂布一一層特特殊涂涂料作作為保保護(hù)層層。采采用不不飽和和聚脂脂樹脂脂、環(huán)環(huán)氧樹樹脂或或其他他特殊殊涂料料較為為廣泛泛，但但還未未完全全符合合啤酒酒低溫溫發(fā)酵酵的防防腐要要求。。前發(fā)酵酵槽的的底略略有傾傾斜，，利于于廢水水排出出離槽底底10-15cm處處，伸伸出有有嫩啤啤酒放放出管管為了維維持發(fā)發(fā)酵槽槽內(nèi)醪醪液的的低溫溫，在在槽中中裝有有冷卻卻蛇管管或排排管。。前發(fā)酵酵槽的的冷卻卻面積積，根根據(jù)經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，，對下下面啤啤酒發(fā)發(fā)酵取取每立立方米米發(fā)酵酵液約約為0.2平方方米冷冷卻面面積，，蛇管管內(nèi)通通入0-2度的的冰水水。注意CO2的排排放，，防止止中毒毒密閉式式發(fā)酵酵槽優(yōu)點(diǎn)（1）可可回收收二氧化碳碳（2）減減少前前發(fā)酵室內(nèi)內(nèi)通風(fēng)換氣氣的耗冷量量（3）減減少雜雜菌污染機(jī)機(jī)會。組成在槽內(nèi)裝置置冷卻蛇管管在發(fā)酵室內(nèi)內(nèi)配置冷卻卻排，或或采用空調(diào)調(diào)裝置，使使室內(nèi)維持持工藝所要要求的溫度度和濕度。。發(fā)酵室內(nèi)裝裝置密閉式式發(fā)酵罐，，則采用空空調(diào)設(shè)備，，實(shí)施冷風(fēng)風(fēng)再循環(huán)更更有利于冷冷耗的節(jié)約約，為避免免在室內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生激烈的的氣流，通通風(fēng)口都應(yīng)應(yīng)設(shè)在墻角角處。降低發(fā)酵室室的冷耗量量措施合理地在室室內(nèi)配置進(jìn)進(jìn)出風(fēng)道以以及正確操操作空調(diào)設(shè)設(shè)備發(fā)酵室的四四周墻壁和和頂棚均要要采用較好好的絕熱結(jié)結(jié)構(gòu)，絕熱熱層厚度不不應(yīng)小于5cm。發(fā)酵槽外壁壁及四周墻墻壁應(yīng)鋪砌砌白瓷磚或或紅缸磚，，也可用標(biāo)標(biāo)號較高的的水泥抹面面，再涂以以較暗淡的的油漆。地面通道應(yīng)應(yīng)用防滑瓷瓷磚鋪設(shè)，，并有—定定坡度，便便于廢水排排出。發(fā)酵室內(nèi)頂頂相應(yīng)建成成傾斜或光光滑弧面，，以免冷凝凝水淌入發(fā)發(fā)酵槽內(nèi)。。從節(jié)省冷耗耗考慮，室室內(nèi)空間不不宜太高，，單位體積積發(fā)酵室內(nèi)內(nèi)的發(fā)酵槽槽容量應(yīng)盡盡可能最大大。(二)前發(fā)發(fā)酵罐的計(jì)計(jì)算1.發(fā)酵酵槽數(shù)目的的確定采用小容量量的發(fā)酵槽槽，將導(dǎo)致致一系列非非生產(chǎn)消耗耗的增加。。容積小，，槽數(shù)目多多，又必然然會增加投投資費(fèi)用，，所以一般般不宜采用用。在一個發(fā)酵酵槽內(nèi)可容容納一次麥麥汁量的前前提下，發(fā)發(fā)酵槽的數(shù)數(shù)目可按下下式計(jì)算若單個發(fā)酵酵槽可容納納糖化一次次麥汁量的的整倍數(shù)，，則發(fā)酵槽槽數(shù)目可按按下列通式式計(jì)算在一個發(fā)酵酵槽內(nèi)容納納一次糖化化麥芽汁量量的前提下下，發(fā)酵槽槽的數(shù)目僅僅僅取決于于每日糖化化次數(shù)和前前發(fā)酵時(shí)間間，而與生生產(chǎn)量以及及生產(chǎn)的不不平衡性無無關(guān)。2．前發(fā)酵酵槽容積的的確定計(jì)算糖化一一次麥汁量量或其量的的整倍數(shù)，，同時(shí)適當(dāng)當(dāng)考慮泡沫沫所占的空空間，即可可確定前發(fā)發(fā)酵槽的客客積。計(jì)算算如下：(三)后發(fā)發(fā)酵設(shè)備主要完成嫩嫩啤酒的繼繼續(xù)發(fā)酵，，并飽和二二氧化碳，，促進(jìn)啤酒酒的穩(wěn)定、、澄清和成成熟。根據(jù)工藝要要求，貯酒酒室內(nèi)要維維持比前發(fā)發(fā)酵室更低低的溫度，，一般要求求0-2℃℃，特殊產(chǎn)產(chǎn)品要求達(dá)達(dá)到-2℃℃左右。后發(fā)酵過程程殘?zhí)禽^低低，發(fā)酵溫溫和，故槽槽內(nèi)一般無無須再裝置置冷卻蛇管管。貯酒室的建建筑結(jié)構(gòu)和和保溫要求求，均不能能低于前發(fā)發(fā)酵室，室室內(nèi)低溫的的維持，是是借室內(nèi)冷冷卻排管或或通入冷風(fēng)風(fēng)循環(huán)而得得。后發(fā)酵槽是是金屬的圓圓筒形密閉閉容器，有有臥式和立立式兩種。。工廠大多多數(shù)采用臥臥式。發(fā)酵過程中中需飽和CO2，后后發(fā)酵槽應(yīng)應(yīng)制成耐壓壓0.1-0.2MPa表壓壓的容器。。后發(fā)酵槽槽槽身裝有人人孔、取樣樣閥、進(jìn)出出啤酒接管管、排出二二氧化碳接接管、壓縮縮空氣接管管、溫度計(jì)計(jì)、壓力表表和安全閥閥等附屬裝裝置。后發(fā)酵槽的的材料，一一般用A3鋼板制造造，內(nèi)壁涂涂以防腐層層。貯酒槽全部部放置在隔隔熱的貯酒酒室內(nèi)，維維持一定的的后酵溫度度。毗鄰貯貯酒室外建建有絕熱保保暖的操作作通道，在在通道內(nèi)進(jìn)進(jìn)行后發(fā)酵酵過程的調(diào)調(diào)節(jié)和操作作。貯酒室和通通道相隔的的墻壁上開開有一定直直徑和數(shù)量量的玻璃窺窺察窗，便便于觀察后后發(fā)酵室內(nèi)內(nèi)部情況。。通道內(nèi)保持持常溫，開開啟發(fā)酵液液的管道和和閥門都接接通到通道道里。(四)后發(fā)發(fā)酵罐的計(jì)計(jì)算貯酒罐的容容量應(yīng)和啤啤酒過濾能能力配合起起來，即一一天的過濾濾量要相當(dāng)當(dāng)一個罐或或幾個罐的的貯酒量。。如果濾酒時(shí)時(shí)貯酒罐的的背壓用CO2，情情況會好得得多。一般小型啤啤酒廠，采采用單個貯貯酒罐滿足足每日裝酒酒產(chǎn)量，而而大中型啤啤酒廠則要要數(shù)個貯灑灑罐才能滿滿足要求。。（二）新型型啤酒發(fā)酵酵設(shè)備1.圓筒筒體錐底發(fā)發(fā)酵耀圓簡體錐底底立式發(fā)酵酵罐(簡稱稱錐形罐)，已廣泛泛用于上面面或下面發(fā)發(fā)酵啤酒生生產(chǎn)。錐形耀可單單獨(dú)用于前前發(fā)酵或后后發(fā)酵，還還可以將前前、后發(fā)酵酵合并在該該罐進(jìn)行(一罐法)。這種設(shè)備的的優(yōu)點(diǎn)：在在于能縮短短發(fā)酵時(shí)間間，而且具具有生產(chǎn)上上的靈活性性，故能適適合于生產(chǎn)產(chǎn)各種類型型啤酒的要要求。設(shè)備特點(diǎn)這種設(shè)備一一般置于室室外。已滅菌的新新鮮麥汁與與酵母由底底部進(jìn)入罐罐內(nèi)；發(fā)酵最旺盛盛時(shí)，使用用全部冷卻卻夾套，維維持適宜的的發(fā)酵溫度度。冷媒多多采用乙二二醇或酒精精溶液，也也可使用氨氨(直接蒸蒸發(fā))作冷冷媒；CO2氣氣體由罐頂頂排出。罐身和罐蓋蓋上均裝有有人孔，罐罐頂裝有壓壓力表、安安全閥和玻玻璃視鏡。。在罐底裝有有凈化的CO2充氣氣管。罐身裝有取取樣管和溫溫度計(jì)接管管。設(shè)備外部包包扎良好的的保溫層，，以減少冷冷量損耗。。優(yōu)點(diǎn)：（1）是能能耗低，采采用的管徑徑小，生產(chǎn)產(chǎn)費(fèi)用可以以降低。（2）最終終沉積在錐錐底的酵母母，可打開開錐底閥門門，把酵母母排出罐外外，部分酵酵母留作下下次待用。。影響發(fā)酵設(shè)設(shè)備造價(jià)的的因素發(fā)酵設(shè)備大大小、形式式、操作壓壓力及所需需的冷卻工工作負(fù)荷。。容器的形式式主要指其其單位容積積所需的表表面積，以以m2/100L表示，這這是影響造造價(jià)的主要要因素。大型發(fā)酵罐罐的設(shè)計(jì)罐的耐壓要要求熱交換內(nèi)部清洗罐的耐壓要要求考慮CO2的回收。就就必須使罐罐內(nèi)的CO2維持一定的的壓力，所所以大罐就就成為一個個耐壓罐，，就有必要要設(shè)立安全全閥。罐的工作壓壓力根據(jù)其其不同的發(fā)發(fā)酵工藝而而有所不同同。若作為為前酵和貯貯酒兩用，，就應(yīng)以貯貯灑時(shí)CO2含量為依據(jù)據(jù)，所需的的耐壓程度度要稍高于于單用于前前酵的罐。。根據(jù)英國設(shè)設(shè)計(jì)法則Bs5500(1976)的的規(guī)定：如如大罐的工工作壓力為為x磅／平平方英寸，，則設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)用的罐壓壓力是x(1十10％)。當(dāng)壓力達(dá)到到罐的設(shè)計(jì)計(jì)壓力時(shí)，，安全閥應(yīng)應(yīng)開始開啟啟。安全閥閥最大的工工作壓力是是設(shè)計(jì)壓力力加10％％罐內(nèi)真空罐內(nèi)真空主主要是系列列的發(fā)酵罐罐在密閉條條件下轉(zhuǎn)罐罐或進(jìn)行內(nèi)內(nèi)部清洗時(shí)時(shí)造成的。。大型發(fā)酵罐罐放料的速速度很快造造成一定的的負(fù)壓。罐內(nèi)留存一一部分CO2氣體，在進(jìn)進(jìn)行清洗時(shí)時(shí)，CO2有被除去的的可能，所所以也可能能造成真空空。大型真空發(fā)發(fā)酵罐應(yīng)設(shè)設(shè)防止真空空的裝置。。真空安全全閥的作用用是允許空空氣進(jìn)入罐罐內(nèi)，以建建立罐內(nèi)外壓力的的平衡。罐內(nèi)CO2的除去量可可根據(jù)進(jìn)入入的清洗液液的堿含量量算出，并并進(jìn)一步計(jì)計(jì)算出需要要進(jìn)入罐內(nèi)內(nèi)的空氣量量。罐內(nèi)的對流流與熱交換換發(fā)酵罐中發(fā)發(fā)酵液的對對流主要依依靠其中CO2的作用。在在整個錐形形罐的發(fā)酵酵液中形成成一個CO2含量的梯度度。比重較小的的發(fā)酵液具具有上浮的的提升力。。而且在發(fā)發(fā)酵時(shí)上升升的二氧化化碳?xì)馀輰χ車囊阂后w具有一一種拖曳力力由于拖曳力力和提升力力結(jié)合后所所造成的氣氣體攪拌作作用，使罐罐的內(nèi)容物物得到循環(huán)環(huán)，促進(jìn)了了發(fā)酵液的的混合相熱熱交換。冷卻操作時(shí)時(shí)啤酒溫度度的變化也也會引起罐罐的內(nèi)容物物的對流循循環(huán)。2.聯(lián)合罐罐是一種具有有較淺錐底底的大直徑徑(高徑比比為1：1—1．3)發(fā)酵罐罐能在罐內(nèi)進(jìn)進(jìn)行機(jī)械攪攪拌，并具具有冷卻裝裝置。聯(lián)合罐在發(fā)發(fā)酵生產(chǎn)上上的用途與與錐形罐相相同，既可可用于前、、后發(fā)酵，，也能用于于多罐法及及一罐法生生產(chǎn)。因而而它適合多多方面的需需要，故又又稱該類型型罐為通用用罐。結(jié)構(gòu)：主體體是一圓柱柱體，是由由7層1.2m寬的的鋼板組成成?？偟谋肀砻娣e是378m3，總體積765m3。聯(lián)合罐是由由帶人孔的的薄殼垂直直圓柱體、、拱形頂及及有足夠斜斜度以除去去酵母的錐錐底所組成成。錐底的形式式可與浸麥麥槽的錐底底相似。聯(lián)合罐的基基礎(chǔ)是一鋼鋼筋混凝土土圓柱體，，其外壁約約3m高，，20cm厚?；A(chǔ)圓柱體體壁上部的的形狀是按按照罐底的的斜度來確確定的。有有30個鐵鐵錨均勻地地分埋入圓圓柱體壁中中，并與罐罐焊接。圓圓柱體與罐罐底之間填填入堅(jiān)固結(jié)結(jié)實(shí)的水泥泥沙漿，在在填充料與與罐底之間間留25.4cm厚厚的空心層層以絕緣。。3.朝朝日罐前發(fā)酵和后后發(fā)酵合一一的室外大大型發(fā)酵罐罐朝日罐是用用4—6mm的不繡繡鋼板制成成的斜底圓圓柱型發(fā)酵酵罐。其高度與直直徑比為1:1-2:1外部設(shè)有冷冷卻夾套，，冷卻夾套套包圍罐身身與罐底。。外面用泡泡沫塑料保保溫內(nèi)部設(shè)有帶帶轉(zhuǎn)軸的可可動排油管管，用來排排出酒液，，并有保持持酒液中CO2含含量均一的的作用。朝日罐特點(diǎn)點(diǎn)朝日罐與錐錐形罐具有有相同的功功能，但生生產(chǎn)工藝不不同。（1）利用用離心機(jī)回回收酵母（2）利用用薄板換熱熱器控制發(fā)發(fā)酵溫度（3）利用用循環(huán)泵把把發(fā)酵液抽抽出又送回回去。優(yōu)點(diǎn)：三種設(shè)備互互相組合，，解決了前前、后發(fā)酵酵溫度控制制和酵母濃濃度的控制制問題，加加速了酵母母的成熟。。使用酵母離離心機(jī)分離離發(fā)酵液的的酵母，可可以解決酵酵母沉淀慢慢的缺點(diǎn)利用凝聚性性弱的酵母母進(jìn)行發(fā)酵酵，增加酵酵母與發(fā)酵酵濃接觸時(shí)時(shí)間，促進(jìn)進(jìn)發(fā)酵液中中乙醛和雙雙乙酰的還還原，減少少其含量。。啤酒循環(huán)的的操作啤酒循環(huán)的的目的是為為了回收酵酵母，降低低酒溫，控控制下酒醉醉母濃度和和排除啤酒酒中的生味味物質(zhì)。（1）第一一次循環(huán)是是在主發(fā)酵酵完畢的第第8天，發(fā)發(fā)酵液由離離心機(jī)分離離酵母后經(jīng)經(jīng)薄板換熱熱器降溫返返回發(fā)酵耀耀，循環(huán)時(shí)時(shí)間為7h。（2）待后后酵到4h時(shí)進(jìn)行第第二次循環(huán)環(huán)，使酵母母濃度進(jìn)一一步降低，，循環(huán)時(shí)間間為4-12h。如果要求縮縮短成熟期期，可縮短短循環(huán)時(shí)間間。當(dāng)?shù)诙窝h(huán)時(shí)時(shí)酵母由于于攪動的關(guān)關(guān)系，發(fā)酵酵液中酵母母濃度可能能回升，這這有利于雙雙乙酰的還還原和生味味物質(zhì)的排排除。（3）若雙雙乙酰含量量高，或生生味物質(zhì)較較顯著，可可在第10天進(jìn)行第第三次循環(huán)環(huán)操作。利用朝日罐罐進(jìn)行一罐罐法生產(chǎn)啤啤酒的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是：可加速啤酒酒的成熟后酵時(shí)罐的的裝量可達(dá)達(dá)96％，，提高了設(shè)設(shè)備利用率率減少了排除除酵母時(shí)發(fā)發(fā)酵液的損損失缺點(diǎn)是動力力消耗較大大。（三）CIP清洗系系統(tǒng)啤酒發(fā)酵罐罐的容量正正在逐步增增大，這類類發(fā)酵罐大大部分安裝裝在室外，，原來的清清洗方法已已不適用，，必須采用用自動化的的噴洗裝置置。采用較多的的是CIP清洗系統(tǒng)統(tǒng)。所謂CIP系統(tǒng)，是是cleaninplace的簡簡稱，意即即內(nèi)部清洗洗系統(tǒng)。由于大罐建建在室外，，所以連接接的管道要要長而且主主管的管徑徑必然要大大，一般般為150mm。如果在大罐罐中加澄清清劑，會在在罐底形成成沉渣層，，故在罐的的出料處設(shè)設(shè)一沉渣阻阻擋器同時(shí)為了能能放盡罐底底的存液，，出料處應(yīng)應(yīng)是一雙重重出口。沉于罐底的的沉渣固形形物具有一一定的經(jīng)濟(jì)濟(jì)價(jià)值，應(yīng)應(yīng)該回收，，所以在洗洗罐時(shí)要盡盡可能少用用水沖出沉沉渣，以免免稀釋。啤酒進(jìn)出站站是供嫩啤啤酒(麥汁汁)進(jìn)入管管、啤酒輸輸出管及清清洗液返回回管之間的的聯(lián)結(jié)，它它位于罐出口底下下，可用U形管在啤啤酒進(jìn)出管管與清洗液液返回管之之間進(jìn)行任任意聯(lián)結(jié)。。通氣管的出出口應(yīng)在低低于罐出口口的位置，，由橡皮管管與清洗液液返回管線線相聯(lián)結(jié)。。CIF循循環(huán)單位位設(shè)在酒酒庫內(nèi)，，包括微微型開關(guān)關(guān)(控制制清洗液液的進(jìn)出出)、控控制盤、、CIP供應(yīng)泵泵、污水水泵、水水箱?？刂票P通通過儀表表來控制制清洗液液的溫度度、水位位及罐的的充滿與與放空等等程序。。清洗液進(jìn)進(jìn)出閥和和通氣管管上的通通氣閥的的控制與與CIP系統(tǒng)的的控制裝裝置是有有關(guān)系的的，所以以可在清清洗操作作開始前前先將通通氣閥開開啟。清洗液返返回管線線的位置置是在通通氣管末末端之下下，這樣樣可以在在CIP清洗操操作時(shí)保保證通氣氣管也能能得到有有效的清清洗。通氣閥位位置應(yīng)在在罐內(nèi)的的清洗液液的液位位之上，，可防止止清洗后后由于罐罐的冷卻卻而造成成真空，，因?yàn)樗梢詿o無阻地補(bǔ)補(bǔ)入空氣氣。通氣管下下部還具具有壓力力調(diào)節(jié)閥閥。CIP消消洗工作作程序是是自動控控制進(jìn)行行的，從從控制盤盤上可以以通過儀儀表記求求下溫度度、壓力力及時(shí)間間等參數(shù)數(shù)。清洗程序序(1)預(yù)預(yù)沖洗：：在罐底底的沉渣渣放了一一半之后后進(jìn)行，，每次預(yù)預(yù)沖洗的的時(shí)間為為30秒秒，進(jìn)行行10次次，是通通過回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)噴嘴進(jìn)進(jìn)行的，，每次沖沖洗之后后要有30秒的的排泄時(shí)間，，主要排排去底部部的沉渣渣。(2)在在箱底被被沖干凈凈后，用用足量的的水充入入CIP的供應(yīng)應(yīng)及返回回管線，，改變系系統(tǒng)進(jìn)行行堿預(yù)洗洗，自動動地將清清洗劑加加入供水水中，使使清洗劑劑成為一一種氯化化了的堿堿性洗滌滌劑，其其總堿度度在3000一一3300ppm之間間，用這這種堿液液循環(huán)16分鐘鐘。在此此期間CIP供供應(yīng)泵吸吸引端注注入蒸汽汽，使清清洗液溫溫度維持持在32℃左右右。(3)中中間沖洗洗：用CIP循循環(huán)單位位的水罐罐來的清清水進(jìn)行行4分鐘鐘沖洗。。(4)從從氣動器器來的空空氣流入入罐頂?shù)牡墓潭▏妵婎^，然然后進(jìn)行行三次清清水的噴噴沖，每每次30秒，從從罐頂沿沿罐的四四周沖洗洗下來。。(5)進(jìn)進(jìn)行堿噴噴沖：用用總堿度度為3500-4000ppm的氯氯化了的的堿液進(jìn)進(jìn)行噴沖沖，堿液液的溫度度為32℃左右右，噴沖沖循環(huán)15分鐘鐘。(6)用用清水沖沖洗，將將殘留于于罐表面面及管線線中的堿堿液沖洗洗干凈。。(7)最最后用酸酸性水沖沖洗循環(huán)環(huán)，以中中和殘留留的堿性性，放走走洗水，，使罐保保持弱酸酸狀況。。至此完完成了全全部清洗洗過程。。進(jìn)行大型型增清洗洗工作的的關(guān)鍵設(shè)設(shè)備是噴噴嘴(1)固固定噴嘴嘴，位于于罐的上上部;(2)回回轉(zhuǎn)噴嘴嘴，位于于罐的下下部。啤酒的連連續(xù)發(fā)酵酵罐種類類1．兩個個攪拌罐罐和一個個酵母分分離罐串串聯(lián)起來來，加入入酒花的的麥芽汁汁流加入入第一個個攪拌罐罐，經(jīng)發(fā)發(fā)酵后，，成熟啤啤酒從分分離罐中中流出。。這種流流程已達(dá)達(dá)到日產(chǎn)產(chǎn)100m2的規(guī)模。。2．由數(shù)數(shù)個高度度6～9m的塔塔式發(fā)酵酵罐串聯(lián)聯(lián)起來，，附加一一些酵母母分離和和啤酒貯貯藏設(shè)備備。還有一個個由主發(fā)發(fā)酵塔和和一個發(fā)發(fā)酵塔組組成，發(fā)發(fā)酵周期期40、、50小小時(shí)，連連續(xù)發(fā)酵酵兩個月月，各項(xiàng)項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指指標(biāo)均優(yōu)優(yōu)于間歇歇法。三、丙酮酮—丁醇醇發(fā)酵罐罐生產(chǎn)丙酮酮、丁醇醇的發(fā)酵酵罐比酒酒精發(fā)酵酵罐高，，罐身需需承受高高壓，罐罐壁較厚厚，用鋼鋼板制成成。頂蓋蓋和底部部采用球球形封頭頭，罐內(nèi)內(nèi)表面平平整光滑滑，無內(nèi)內(nèi)部件，，采用表表面噴淋淋冷卻。。種子罐罐采用夾夾套冷卻卻。第三節(jié)通通風(fēng)發(fā)發(fā)酵罐一、機(jī)械械攪拌發(fā)發(fā)酵罐機(jī)械攪拌拌發(fā)酵罐罐是發(fā)酵酵工廠常常用類型型之一。。它是利用用機(jī)械攪攪拌器的的作用，，使空氣氣和醪液液充分混混合促使使氧在醪醪液中溶溶解，以以保證供供給微生生物生長長繁殖、、發(fā)酵所所需要的的氧氣。。發(fā)酵罐的的基本條條件（1）發(fā)發(fā)酵罐應(yīng)應(yīng)具有適適宜的徑徑高比。。罐身越越高，氧氧的利用用率較高高。（2）發(fā)發(fā)酵罐能能承受一一定的壓壓力。（3）要要保證發(fā)發(fā)酵液必必須的溶溶解氧。。（4）發(fā)發(fā)酵罐應(yīng)應(yīng)具有足足夠的冷冷卻面積積。（5）發(fā)發(fā)酵罐內(nèi)內(nèi)應(yīng)盡量量減少死死角，避避免藏垢垢積污，，滅菌能能徹底，，避免染染菌。（6）攪攪拌器的的軸封應(yīng)應(yīng)嚴(yán)密，，防病量量減少泄泄漏。二、發(fā)酵酵罐罐體體的尺寸比例例Di=1/3dH0=2DiB=0.1Dha=0.25DS=3DiC=Di發(fā)酵罐三、發(fā)酵酵罐的結(jié)結(jié)構(gòu)1、罐體2、攪拌器和和擋板3、消泡器4、聯(lián)軸器及及軸承5、變速裝置置6、空氣分布布裝置7、軸封8、冷卻裝置置三、發(fā)酵酵罐的結(jié)結(jié)構(gòu)罐體：：由圓柱柱體及橢橢圓形或或碟形封封頭焊接接而成，，材料為為碳鋼或或不銹鋼鋼，對于于大型發(fā)發(fā)酵罐可可用襯不不銹鋼板板或復(fù)合合不銹鋼鋼制成，，襯里用用的不銹銹鋼板厚厚為2-3毫米米。為了滿足足工業(yè)要要求，在在一定壓壓力下操操作、空空消或?qū)崒?shí)消，罐罐為一個個受壓容容器，通通常滅菌菌的壓力力為2.5公斤斤/厘米米2（絕絕對壓力力）。攪拌器攪拌器有有平葉式式、彎葉葉式、箭箭葉式三三種其作用是是打碎氣氣泡，使使氧溶解解于醪液液中，從從攪拌程程度來說說，以平平葉渦輪輪最為激激烈，功功率消耗耗也最大大，彎葉葉次之，，箭葉最最小。為了拆裝裝方便，，大型攪攪拌器可可做成兩兩半型，，用螺栓栓聯(lián)成整整體。通用發(fā)酵酵罐的攪攪拌槳類類型（1）通通用發(fā)酵酵罐的攪攪拌槳最最廣泛使使用的是是平葉渦渦輪攪拌拌槳，國國內(nèi)采用用的大多多數(shù)是六六平葉式式，其各各部分尺尺寸比例例已規(guī)范范化。這種攪拌拌槳具有有很大的的循環(huán)液液體輸送送量，功功率消耗耗大。因因此特別別適用于于絲狀菌菌發(fā)酵。。（2）船船用螺旋旋攪拌器器，它具具有比渦渦輪槳更更為強(qiáng)烈烈的軸向向流動，，但是氧氧傳遞效效率低。。（3）振振動混合合器，盡盡管可以以提供較較高的氧氧傳遞效效率，但但剪切力力較低。。（4）多多棒攪拌拌槳，已已用于粘粘稠的絲絲狀鏈霉霉菌發(fā)酵酵的發(fā)酵酵罐中。。這種攪攪拌槳具具有較好好的剪切切分散能能力和較較低的功功率消耗耗，在整整個發(fā)酵酵過程中中功率變變化相對對渦輪槳槳要小的的多。（5）氣氣體導(dǎo)入入式攪拌拌器，是是由一個個空心的的攪拌槳槳組成，，安裝在在空心的的攪拌軸軸上。攪攪拌槳上上至少有有一個暴暴露在液液體中的的開口。。由于攪攪拌槳轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，開開口處的的壓力隨隨之減少少，使導(dǎo)導(dǎo)入的氣氣體沿著著攪拌軸軸向下流流動。它它適應(yīng)于于低粘度度的發(fā)酵酵液。消泡裝量量消泡方式式有兩種種：一是是加入化化學(xué)消泡泡劑消除除泡沫，，但高濃濃度的化化學(xué)消泡泡劑會對對發(fā)酵產(chǎn)產(chǎn)生抑制制作用，，故不能能添加太太多；第二種方方式，即即機(jī)械消消泡。機(jī)機(jī)械消泡泡裝置主主要有四四種。一是鋸齒齒式消泡泡槳．它它安裝于于罐內(nèi)頂頂部、高高出液面面的位置置，固定定在攪拌拌軸上，，隨攪拌拌軸轉(zhuǎn)動動，不斷斷將泡沫沫打破。。二是半封封閉式渦渦輪消泡泡器，它它是由前前者發(fā)展展改進(jìn)而而來，泡泡沫可直直接被渦渦輪打碎碎或被渦渦輪拋出出撞擊到到罐壁而而破碎。。三是離心心式消泡泡器，它它們置于于發(fā)酵罐罐的頂部部，利用用高速旋旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生生的離心心力將泡泡沫破碎碎，液體體仍然返返回罐內(nèi)內(nèi)。第四種是是刮板式式消泡器器，它安安裝于發(fā)發(fā)酵罐的的排氣口口處，泡泡沫從氣氣液進(jìn)口口進(jìn)到高高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的刮板板中，刮刮板轉(zhuǎn)速速為1000——1450rpm，，泡沫迅迅速被打打碎，由由于離心心力作用用，液體體披甩向向殼體壁壁上，返返回罐內(nèi)內(nèi)，氣體體則由汽汽孔排出出。擋板擋板的作作用是改改變液流流的方向向，由徑徑向流改改為軸向向流，促促使液體體激烈翻翻動，增增加溶解解氧。通常擋板板寬度取取（0.1-0.12）D，，裝設(shè)4-6塊塊即可滿滿足全擋擋板條件件。所謂“全全擋板條條件”是是指在一一定轉(zhuǎn)速速下再增增加罐內(nèi)內(nèi)附件而而軸功率率仍保持持不變。。要達(dá)到到全擋板板條件必必須滿足足下式要要求：D—罐的的直徑（（mm））Z—擋板板數(shù)W—擋板板寬度（（mm））豎立的列列管，排排管，也也可以起起擋板作作用，故故一般具具有冷卻卻列管或或排管的的發(fā)酵罐罐內(nèi)不另另設(shè)擋板板。（但冷卻卻管為盤盤管時(shí)，，則應(yīng)設(shè)設(shè)擋板。。）擋板板的長度度自液面面起到罐罐底為止止。擋板與罐罐壁之間間的距離離為（1/5~1/9）W，，避免形形成死角角，防止止物料與與菌體堆堆積。聯(lián)軸器及及軸承大型發(fā)酵酵罐攪拌拌軸較長長，常分分為二至至三段，，用聯(lián)軸軸器使上上下攪拌拌軸成牢牢固的剛剛性聯(lián)接接。常用的聯(lián)聯(lián)軸器有有鼓形及及夾殼形形兩種。。小型的的發(fā)酵罐罐可采用用法蘭將將攪拌軸軸連接，，軸的連連接應(yīng)垂垂直，中中心線對對正。為了減少少震動，，中型發(fā)發(fā)酵罐一一般在罐罐內(nèi)裝有有底軸承承，而大大型發(fā)酵酵罐裝有有中間軸軸承，底底軸承和和中間軸軸承的水水平位置置應(yīng)能適適當(dāng)調(diào)節(jié)節(jié)。罐內(nèi)軸承承不能加加潤滑油油，應(yīng)采采用液體體潤滑的的塑料軸軸瓦（如如石棉酚酚醛塑料料，聚四四氟乙烯烯等）。。軸瓦與軸軸之間的的間隙常常取軸徑徑的0.4-0.7%，以適適應(yīng)溫度度差的變變化。罐內(nèi)軸承承接觸處處的軸頸頸極易磨磨損，尤尤其是底底軸承處處的磨損損更為嚴(yán)嚴(yán)重，可可以在與與軸承接接觸處的的軸上增增加一個個軸套，，用緊固固螺釘與與軸固定定，這樣樣僅磨損損軸套而而軸不會會磨損，，檢修時(shí)時(shí)只要更更換軸套套就可以以了。變速裝置置試驗(yàn)罐采采用無級級變速裝裝置，發(fā)發(fā)酵罐常常用的變變速裝置置有三角角皮帶伸伸展動，，圓柱或或螺旋圓圓錐齒輪輪減速裝裝置，其其中以三三角皮帶帶變速傳傳動效率率較高，，但加工工，安裝裝精度要要求高。。采用變極電電動機(jī)作階階段變速，，即在需氧氧高峰時(shí)采采用高轉(zhuǎn)速速，而在不不需較高溶溶解氧的階階段適當(dāng)降降低轉(zhuǎn)速。。這樣，發(fā)發(fā)酵產(chǎn)率并并不降低，，而動力消消耗則有所所節(jié)約。自動化程度度較高的發(fā)發(fā)酵罐，采采用可控硅硅變頻裝置置，根據(jù)溶溶氧測定儀儀連續(xù)測定定發(fā)酵液中中溶解氧濃濃度的情況況，并按照照微生物生生長需要的的耗氧及發(fā)發(fā)酵情況，，隨時(shí)自動動變更轉(zhuǎn)速速，這種裝裝置進(jìn)一步步節(jié)約了動動力消耗，，并可相應(yīng)應(yīng)提高發(fā)酵酵產(chǎn)率，但但其裝置頗頗為復(fù)雜?？諝夥植佳b裝置空氣分布裝裝置的作用用是吹入無無菌空氣，，并使空氣氣均勻分布布。分布裝置的的形式有單單管及環(huán)形形管等。常常用的為單單管式，管管口對正罐罐底中央，，裝于最低低一擋攪拌拌器下面，，管口與罐罐低的距離離約40mm，并且且空氣分散散效果較好好。若距離過大大，空氣分分散效果較較差。該距距離可根據(jù)據(jù)溶氧情況況適當(dāng)調(diào)整整，空氣由由分布管噴噴出上升時(shí)時(shí)，被攪拌拌器打碎成成小氣泡，，并與醪液液充分混合合，增加了了氣液傳質(zhì)質(zhì)效果。通常通風(fēng)管管的空氣流流速取20米/秒。。為了防止止吹管吹入入的空氣直直接噴擊罐罐底，加速速罐底腐蝕蝕，在空氣氣分布器下下部罐底上上加焊一塊塊不銹鋼補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)?？裳友娱L罐底壽壽命。通風(fēng)量在0.02~0.5ml/sec時(shí)，氣氣泡的直徑徑與空氣噴噴口直徑的的1/3次次方成正比比。也就是是說，噴口口直徑越小小，氣泡直直徑也越小小。因而氧氧的傳質(zhì)系系數(shù)也越大大。但是生生產(chǎn)實(shí)際的的通風(fēng)量均均超過上述述范圍，因因此氣泡直直徑僅與通通風(fēng)量有關(guān)關(guān)，而與噴噴口直徑無無關(guān)。軸封軸封的作用用：使罐頂頂或罐底與與軸之間的的縫隙加以以密封，防防止泄露和和污染雜菌菌。常用的的軸封有填填料函軸封封和端面軸軸封兩種。。填料函軸封封是由填料料箱體，填填料底襯套套，填料壓壓蓋和壓緊緊螺栓待零零件構(gòu)成，，使旋轉(zhuǎn)軸軸達(dá)到密封封的效果。。安裝在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸與設(shè)備備之間的部部件，它的的作用是阻阻止工作介介質(zhì)（液體體、氣體））沿轉(zhuǎn)動軸軸伸出設(shè)備備之處泄漏漏冷卻裝置5M3以下下發(fā)酵罐一一般采用夾夾套冷卻。。大型發(fā)酵酵罐采用列列管冷卻（（四至八組組）。帶夾夾套的發(fā)酵酵罐罐體壁壁厚要按外外壓計(jì)算[即3.5Kg/厘厘米2（絕絕對壓力））]夾套內(nèi)設(shè)置置螺旋片導(dǎo)導(dǎo)板，來增增加換熱效效果，同時(shí)時(shí)對罐身起起加強(qiáng)作用用。冷卻列列管極易腐腐蝕或磨損損穿孔，最最好用不銹銹鋼制造。。發(fā)酵罐裝料料容積發(fā)酵罐裝料料容積：在在一般情況況下，裝料料高度取罐罐圓柱部分分高度,但但須根據(jù)具具體情況而而定。采用用有效的機(jī)機(jī)械消渙裝裝置，可以以提高罐的的裝料量。。攪拌器軸功功率的計(jì)算算1、求攪拌拌雷諾準(zhǔn)數(shù)數(shù)2、在不通通氣條件下下一只圓盤盤彎葉渦輪輪攪拌器的的輸入攪拌拌功率3、在不通通氣條件下下兩只圓盤盤彎葉渦輪輪攪拌器的的輸入攪拌拌功率4、求通氣氣條件下兩兩只圓盤彎彎葉渦輪攪攪拌器的輸輸入攪拌功功率5、選用電電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)通用式式發(fā)酵罐通用式發(fā)酵酵罐是最廣廣泛應(yīng)用的的深層好氣氣培養(yǎng)設(shè)備備。在工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)中，尤其其是制藥工工業(yè)中，使使用得最廣廣泛的就是是通用式發(fā)發(fā)酵罐。這種發(fā)酵繞繞既具有機(jī)機(jī)械攪拌裝裝置，又具具有壓縮空空氣分布裝裝置。發(fā)酵酵罐的攪拌拌軸既可置置于發(fā)酵罐罐的頂部，，也可置于于其底部，，其高徑比比為2:1-6:19有關(guān)的重要要因素是氧氧傳遞效率率，功率輸輸入、混合合質(zhì)量，攪攪拌槳形式式和發(fā)酵罐罐的幾何比比例等。自吸式發(fā)酵酵罐它與通用發(fā)發(fā)酵罐的主主要區(qū)別是是：①有一一個特殊的的攪拌器，，攪拌器由由轉(zhuǎn)子和定定子組成；；②沒有通通氣管。具有轉(zhuǎn)子和和定子的攪攪拌器的吸吸氣原理：：浸在發(fā)酵液液中的轉(zhuǎn)子子迅速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，液體和和空氣在離離心力的作作用下，被被甩向葉輪輪外緣。這這時(shí)，轉(zhuǎn)子中心處處形成負(fù)壓壓，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速速愈大，所所造成的負(fù)負(fù)壓也愈大大。由于轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的空膛膛與大氣相相通，發(fā)酵酵罐外的空空氣通過過過濾器不斷斷地被吸入入，隨即甩甩向葉輪外外緣，再通通過異向葉葉輪使氣液液均勻分布布甩出。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的攪拌拌，又使氣液在葉輪輪周圍形成成強(qiáng)烈的混混合流，空空氣泡被粉粉碎，氣液液充分混合合。自吸式發(fā)酵酵罐的攪拌拌器①回轉(zhuǎn)翼片片式自吸攪攪拌器；②噴射式自自吸攪拌器器；③具有轉(zhuǎn)子和和定子的自自吸攪拌器器。氣泡塔式發(fā)發(fā)酵罐塔式發(fā)酵罐罐系一直立立長圓筒，，筒內(nèi)安裝裝孔板，有有的還在罐罐內(nèi)安裝攪攪拌器，罐罐壁四周裝裝擋板。與與分批的機(jī)機(jī)械攪拌發(fā)發(fā)酵罐類似似，有的塔塔頂橫截面面擴(kuò)大，供供以降低流流速，截留留液體夾帶帶的懸浮物物。發(fā)酵液液和空氣可可以并流，，也可逆流流。罐的特點(diǎn)是是：罐身高高，高徑比比為6；土土霉素等生生產(chǎn)用的設(shè)設(shè)備，高徑徑比達(dá)到7。由于液液位高，空空氣利用率率高，節(jié)省省空氣約5％，節(jié)省省動力約30％，但但底部存在在沉淀現(xiàn)象象；溫度高高時(shí)降溫較較難?，F(xiàn)代發(fā)酵罐罐的大型化化給STF帶來—系系列難以克克服的困難難要大于1000kW的機(jī)械攪攪拌；大量的冷卻卻水和排除除熱量；能量的均勻勻分布；溶解氧、碳碳源和其它它營養(yǎng)與pH控制等等.帶升式發(fā)酵酵罐帶升式發(fā)酵酵罐也稱為為氣流攪拌拌發(fā)酵罐，，不用機(jī)械械攪拌，借借通風(fēng)起到到攪拌作用用并供給氧氧氣。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單，冷冷卻面積小小，無攪拌拌傳動設(shè)備備，料液充充滿系數(shù)大大，無須加加消泡劑，，維修、操操作及清洗洗簡便，節(jié)節(jié)省動力，，減少染菌菌等。工作原理：：外循環(huán)氣氣流攪拌罐罐是將空氣氣上升管裝裝在罐外，，下端與罐罐底連通，，管底裝空空氣噴嘴，，壓縮空氣氣以250～300m／s高高速噴出，，與上升管管內(nèi)醪液接接觸，由于于氣液混合合體密度小小于罐內(nèi)醪醪液，所以以在管內(nèi)上上升，管上上端與罐身身切線相連連，液體由由切線進(jìn)入入在罐內(nèi)回回旋下降，，形成激烈烈循環(huán)。液提式發(fā)酵酵罐液提發(fā)酵罐罐是液體借借助于一個個液體泵進(jìn)進(jìn)行輸送，，同時(shí)氣體體在液體的的噴嘴處被被吸入發(fā)酵酵罐．噴嘴是這類類發(fā)酵罐的的一個特殊殊部件，制制造要求精精密。氣提式發(fā)酵酵罐空氣壓縮機(jī)機(jī)是氣提式式發(fā)酵罐的的重要組成成部分，它它的效率決決定于它的的形式。壓縮氣體通通過空氣分分布器進(jìn)入入液體后，，最初形成成的氣泡是是由液體劇劇烈翻動來來分散的，，所以氣泡泡的分散程程度決定于于功率消耗耗速率。圖中A、B、C和D是用于發(fā)發(fā)酵罐底部部的噴嘴；；E和F是是裝在發(fā)酵酵罐上部的的噴嘴。這這些噴嘴分分別具有不不同的特點(diǎn)點(diǎn)和功能：：A是氣液兩兩相自噴射射噴嘴；B是兩相噴噴嘴，中心心噴嘴是液液相，氣體體從周圍吸吸入；C也是兩相相噴嘴，中中心噴嘴是是液相，氣氣體從旁邊邊的管道吸吸入；D是放射流流噴嘴，用用于氣體分分散和氣泡泡分配；E是垂直流流噴嘴；F是泵噴射射型噴嘴，，可采用不不同的噴射射長度。(一)噴嘴嘴塔式（bcde））這是由一個個兩相噴嘴嘴和鼓泡柱柱組成的發(fā)發(fā)醉罐，它它的通氣效效率比多孔孔管式或多多孔板式好好得多。這種形式的的反應(yīng)器常常用于廢水水處理，如如在一個15000m’的活