生物工程设备-嫌气发酵设备.ppt

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1、第三章 嫌气发酵设备,第一节 酒精发酵设备一。酒精发酵罐二。酒精发酵罐设计第二节 啤酒发酵设备一。啤酒前后发酵设备及其计算二。新型啤酒发酵设备三。CIP清洗系统第三节 连续发酵一。连续发酵时间的确定二。连续发酵理论罐数的确定三。连续发酵流程,酒精发酵罐：筒体：圆柱形，底盖顶盖：碟形，锥形组成：人孔 视镜 二氧化碳回收管 罐顶：进料管 接种管 测量仪器接口管，压力表 罐身：取样口 温度计接口 罐底：排料口 排污口,酒精发酵设备,酒精发酵罐,动画演示,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,洗涤装

2、置,酒精发酵设备,酒精发酵设备,酒精发酵罐的计算,发酵罐结构尺寸的确定,带有锥形底、盖的圆柱形发酵罐全容积为:,式中 V发酵罐的代表容积（m3）；V0进入发酵罐的发酵液量（m3）装液系数，一般取=0.850.90,发酵罐全容积按下列计算:,式中：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,酒精发酵设备,酒精发酵罐的计算,罐体高度、底、盖高度和罐径的尺寸关系：,酒精发酵设备,酒精发酵罐的计算,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；n 每24小时内进行加料单发酵罐数目；t 一次发酵周期所需时间，h,发酵罐冷却面积的计算可

3、按传热基本方程式来确定，即：,酒精发酵设备,酒精发酵罐的计算,发酵罐冷却面积计算,式中 A冷却面积（m2）;Q总的发酵热（J/h）；K传热总系数（J/m2.h)；Tm对数平均温度差,微生物嫌气发酵时发酵热由：生物合成热Q1,蒸发损失热Q2，罐壁向周围散失的热损失Q3,酒精发酵设备,总的发酵热Q,对数平均温度差Tm,传热总系数K,冷却水耗量的计算,酒精发酵设备,例题,某酒精工厂，每发酵罐的进料量为24t/h，每4h装满一罐，发酵周期为72h，冷却水的初、终温分别为20和25，若罐内采用蛇管冷却，试确定发酵罐的罐数、结构尺寸、冷却水耗量、冷却面积和冷却装置的主要结构尺寸。（糖化醪密度为1076kg

4、/m3),解：,(1)确定发酵罐个数,酒精发酵设备,(2)确定发酵罐体积及结构尺寸,发酵罐体积,发酵罐几何尺寸,选取结构尺寸比例：H=1.2D，h1 h20.1D,则,发酵罐表面积(圆柱体表面积A1和罐底、罐顶表面积A2、A3）,酒精发酵设备,(3)冷却面积和冷却装置主要结构尺寸,总的发酵热Q,冷却水耗量,对数平均温度差Tm,酒精发酵设备,传热总系数K值,冷却面积,酒精发酵设备,冷却装置主要结构尺寸,列管总长度L,每圈蛇管长度l,蛇管总圈数,蛇管总高度,酒精发酵设备,啤酒发酵设备,啤酒酿造工艺,啤酒发酵设备,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

5、型的啤酒发酵罐,奈坦罐、联合罐、朝日罐,前发酵设备,啤酒发酵设备,前发酵槽,啤酒前、后发酵设备及计算,啤酒发酵设备,前发酵设备,前发酵室,啤酒前、后发酵设备及计算,啤酒发酵设备,前发酵槽的计算,啤酒前、后发酵设备及计算,(1)发酵槽数目的确定,(2)前发酵槽体积的确定,(3)前发酵槽冷却面积计算,啤酒发酵设备,卧式后发酵槽,立式后发酵槽,后发酵设备,啤酒前、后发酵设备及计算,啤酒发酵设备,后发酵槽的计算,啤酒前、后发酵设备及计算,(1)后发酵槽数目的确定,(2)后发酵槽全体积的确定,啤酒发酵设备,新型啤酒发酵设备,圆筒体锥底发酵槽,圆筒体锥底立式发酵罐（简称锥形罐）。这种设备的优点在于能缩短发

6、酵时间,而且具有生产上的灵活性，适合于生产各种类型啤酒的要求。目前，锥形发酵罐成为国内外啤酒工厂使用较多的设备。,啤酒发酵设备,H/D=1.56:1,锥形罐的几何尺寸,H0/D=0.866,新型啤酒发酵设备,啤酒发酵设备,新型啤酒发酵设备,锥形罐的冷却装置,新型啤酒发酵设备,啤酒发酵设备,锥形罐,新型啤酒发酵设备,啤酒发酵设备,联合罐,新型啤酒发酵设备,啤酒发酵设备,朝日罐,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。,新型啤酒发酵设备,啤酒发酵设备,CIP清洗系统,预冲洗,啤酒发酵设备,啤酒工厂典型设备,实习基地（澜沧江啤酒厂

7、和KK啤酒厂）典型设备,连续发酵,间歇发酵：操作简单，发酵周期长，发酵罐数多，设备利用率低。,连续发酵：培养液浓度和代谢产物含量相对稳定，发酵周期短，设备利用率和生产效率高，易于自动化生产。,连续发酵存在的问题：（1）微生物的突变（2）污菌（3）混合均匀度（4）丝状菌的输送,发酵罐数确定的理论依据：,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

8、图解法：多罐连续发酵须满足的条件：输出量=输入量+生长量即：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,连续发酵,连续发酵时间的确定,连续发酵,连续发酵理论罐数的确定,物料平衡方程式：,连续发酵,酒精连续发酵流程,淀粉质原料制酒精连续发酵流程,连续发酵,酒精连续发酵流程,连续发酵,啤酒连续发酵流程,塔式连续发酵流程,啤酒的酿造过程,连续发酵,啤酒连续发酵流程,塔式发酵,连续发酵,啤酒连续发酵流程,多罐式连续发酵,小 结,酒精发酵设备 酒精发酵罐结构 酒精发酵罐的计算 啤酒发酵设备 新型啤酒发酵罐 CIP清洗系统,连续发酵设备 酒精连续发酵 啤酒连续发酵,Thank you for your join,