第四章——讲义固体发酵设备
第4章、发酵设备1
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• 3. 罐体表面各种装置： • 中大型发酵罐装有供维修、清洗的入孔 • 罐顶装有窥镜和孔灯，在其内面装有压缩空 气或蒸汽吹管 • 罐顶接管：进料管、补料管、排气管（位 置？）、接种管、压力表接管 • 罐身接管：冷却水进出管、空气进管、温度 计管和测控仪器接口
• 4. 搅拌器 • 将空气打碎成小气泡，增加气-液接触面积， 提高氧的传质效率 • 使发酵液充分混合，液体中的固形物质保持 悬浮状态 • 使液体产生轴向流动和径向流动，对于发酵 而言，希望以径向液流为主 • 在搅拌轴上配置多个搅拌器 • 轴的位置
• 5. 档板 • 克服搅拌器运转时液体产生的涡流，将径向 流动改变为轴向流动，促使液体激烈翻动， 增加溶氧速率 • 从液面至灌底 • 与罐壁之间的距离为1/5~1/8W，避免形成死 角，防止物料与菌体堆积
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6. 消泡器 锯齿式、梳状式及孔板式 装于搅拌轴上，齿面略高于液面 直径罐径的0.8~0.9
• 2. 发展过程 • 1）1900年以前，木制容器造酒 • 2）1900~1940，钢制发酵罐，开始使用空气 • 分布器，机械搅拌开始应用 纯培养等一系列技术开始应用，计算机 用于发酵控制，产物分离纯化商业化
• 3）1940~1960，青霉素，通风，无菌操作， • •
• 4）1960~1979，机械搅拌通风发酵罐的容积 • • • 增大到80~150m3，出现压力循环和压力 喷射型发酵罐，克服一些气体交换和热 交换问题，计算机广泛应用 素、干扰素等基因工程产品商业化 发酵罐更加趋向大型化和自动化发展
• 第四章
发酵设备
• 什么是发酵设备？包括那些设备？在发酵 过程中具有什么用途和意义？
• 种子制备设备 • 主发酵设备 • 辅助设备（无菌空气和培养基制备） • 发酵液预处理设备 • 产品提取与精致设备 • 废物回收处理设备 • 核心部分是什么？？
4第四章发酵与酿造工程学基础及主要设备1
二、发酵与酿造原料前处理及 培养基的制备
培养基：广义上讲培养基是指一切可供微生物细胞生长 繁殖 所需的一组营养物质和原料。同时培养基也为微生 物培养提供除营养外的其它所必须的条件。
发酵培养基的作用： 满足菌体的生长 促进产物的形成
发酵培养基的要求
① 培养基能够满足产物最经济的合成。
② 发酵后所形成的副产物尽可能的少。 ③ 培养基的原料应因地制宜，价格低廉；且性能稳定，资源 丰富，便于采购运输，适合大规模储藏，能保证生产上的 供应。 ④ 所选用的培养基应能满足总体工艺的要求，如不应该影响 通气、提取、纯化及废物处理等。
B.种子质量的判断
为保证种子质量，除保证培养条件外，还要定期取样测定
一些参数，以观察基质的代谢变化及菌丝形态是否正常。 测定的参数: 1).pH 2).培养基灭菌后磷、糖、氨基氮的含量 3).菌丝形态、菌丝浓度和培养液外观(色素、颗粒等) 4).其他参数，如接种前抗生素含量、某种酶活力等
用酶活力来判断种子的质量是一种新的尝试： 例如：土霉素发酵中，种子液的淀粉酶活力与发酵 单位有一定关系。淀粉酶活力高的，接入发酵罐后土霉
第四章 发酵与酿造工程 学基础及主要设备
第一节
发酵与酿造的工艺过程
一、菌种活化与扩大培养
种子扩大培养的目的与要求
种子扩大培养的概念:
种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干 燥管中处休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化 后，再经过扁瓶或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最 终获得一定数量和质量的纯种过程。这些纯种培 养物称为种子。
③ 通气量 种子罐有足够的通气量可以提高种子质量。
例如: 青霉素生产，将通气充足和不足情况下得到的种
子分别接入发酵罐，发酵单位相差1倍。
《发酵设备》PPT课件
控制器部件
主要测控参数有：温度，搅拌转速、罐压力、PH值、溶 解氧、自动消泡、自动补料
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发酵罐装料容积
发酵罐装料容积：在一般情况下，装料高度取 罐圆柱部分高度,但须根据具体情况而定。
一般占0.7，采用有效的机械消涣装置，可以 提高罐的装料量，达到0.9。
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3.2 实验室小型不透明发酵罐
采用较多的是CIP清洗系统。 所谓CIP系统，是clean in place的简称，意
即内部清洗系统。
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CIP清洗系统示意图
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清洗程序
(1)预冲洗：每次预冲洗的时间为30秒，进行10次，是通过 回转喷嘴进行的，主要排去底部的沉渣。
(2)碱预洗:使清洗剂成为一种氯化了的碱性洗涤剂，用这 种碱液循环16分钟。清洗液温度维持在32℃左右。
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1. 罐体
由圆柱体及椭圆形封头焊接而成，材料为碳钢或不 锈钢，对于大型发酵罐可用衬不锈钢板或复合不锈 钢制成，衬里用的不锈钢板厚为2-3毫米。
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装于罐顶的接管有：进料口、补料口、排气口、接 种口和压力表等， 装于罐身的接管有：冷却水进出口、空气进口、温 度和其他测控仪表的接口。
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3.2 发酵罐罐体的比例
标准发酵罐的几何尺寸比例 H/D=1.7~4 d/D=1/2~1/3 W/D=1/8~1/12 B/D=0.8~1.0 s/d=3
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3.3 发酵罐的结构
1、罐体 2、搅拌器和挡板 3、消泡器 4、空气分布装置 5、发酵专用PH、DO电极 6、冷却装置 7、变速装置 8、轴封、联轴器及轴承
发酵与酿造的主要设备介绍
• 批发罐的主要优点是污染杂菌的比例小，操作
灵活性强，可用来进行几种不同产品的生产。 其缺点是发酵罐的非生产停留时间所占比重大 ，非稳态工艺过程的设计和操作困难。 连续发 酵的主要的优点是可连续运行几个月的时间， 非生产时间很短；缺点是容易染菌，它适用于 不易染菌的产品如丙酮、丁醇、酒精、啤酒发 酵等。连续发酵还有以下一些优点：
锤刀对物料进行冲击粉碎，广泛用于各种中 等硬度物料的中碎与细碎作业。由于各种脆 性物料的抗冲击性较差。因此，这种粉碎机 特别适用于脆性物料。
图3-1锤式粉碎机 筛网 2.轴 3.锤刀 4.冲击板 5.机壳
• 锤式粉碎机如图3-1，主轴上有钢质圆盘或方盘
转子，盘上装有可拆换的锤刀。锤刀可以自由 摆动。当主轴经800～2500r/min在密封的机壳 内旋转时，刀片在各个不同的位置上，能够以 很大的冲击力将物料粉碎。加入到粉碎机中的 物料，首先与锯齿形的冲击板撞击，已经被粉 碎的物料，通过机壳上的格栅网孔排出。未被 粉碎的物料，被筛网阻截，再次受锤力冲击粉 碎。如遇有坚硬不能粉碎的物料，由于锤刀是 活动地悬挂在盘上，可以摇动而让开，可避免 损伤机器，当然锤刀要受到较大的磨损，甚至 损坏筛网。如遇有坚硬的物料，可再次或多次 冲击粉碎。粉碎的物料，连续穿过机内的筛网 排出。为了避免堵塞，除将筛网孔做成上小下 大的锥形孔外，被粉碎的物料含水量不应超过 10%～15%。
发酵与酿造的主要设备 介绍
2024年2月1日星期四
一、原料处理设备
• (一)原料粉碎设备 • 在发酵与酿造过程中，为了加速蒸煮、糖化、
发酵的反应速度，对于使用的固体原料，常需 将其粉碎。使大块固体物料破碎成小块物料的 操作，通常称为粉碎，而使小块物料进一步粉 碎为粉末状物料，则称为磨碎或研磨。
固态发酵设备原理、设备与应用
固态发酵设备原理、设备与应用1.固态发酵设备是利用固体底物进行微生物发酵的装置。
Solid-state fermentation equipment is a device that uses solid substrates for microbial fermentation.2.固态发酵设备的原理是利用微生物在无水或低水条件下对有机底物进行降解和产物转化。
The principle of solid-state fermentation equipment is to use microorganisms to degrade and transform organic substrates under low or no water conditions.3.固态发酵设备通常包括发酵槽、通风系统、控制系统等组成部分。
Solid-state fermentation equipment typically includes fermentation tanks, ventilation systems, control systems, and other components.4.固态发酵设备可以用于生产食品添加剂、饲料、生物质能源等产品。
Solid-state fermentation equipment can be used to produce food additives, feed, biomass energy, and other products.5.固态发酵设备可以应用于传统发酵食品加工中，如豆制品、酿造、酸奶等。
Solid-state fermentation equipment can be applied in traditional fermented food processing, such as tofu, brewing, yogurt, etc.6.固态发酵设备可以利用废弃物和农副产品等资源进行资源化利用和产品开发。
浅谈微生物发酵设备
浅谈微生物固态发酵设备【摘要】就微生物发酵工艺中固态发酵的定义、分类、优缺点、应用、设备等做一综述。
【关键词】发酵设备固体发酵引言随着生命科学与技术的不断发展，发酵工业也随之有了较大的提高。
发酵设备则是指应用微生物生产目的产物的设备，且是发酵工厂中最基本的也是最主要的设备。
微生物的发酵设备必须具备适合微生物生长和形成产物的各种条件，促进微生物的新陈代谢，使之能在低消耗下获得较高的产量。
根据发酵培养基的种类来分，有固体发酵、液体发酵和固液两相发酵三种，本文则这要对固态发酵设备的选择及优缺点进行介绍。
1 微生物发酵的基本条件在同一设备中，不同的培养基和微生物可以生产各种不同的产品。
影响微生物的生长因素有：培养基（主要有碳源、氮源）；温度，通常为25-35℃；PH，一般为6.0-7.5；空气，发酵罐内需要通入空气，搅拌使空气扩散，促进微生物代谢；微量元素。
【1】根据微生物的生理特性，发酵过程的的温度、湿度（固体发酵）、氧气（好氧菌）、时间、杂菌污染的控制是5个主要因素。
【2】而营养成分和PH一般都是在配制发酵基料时控制的，在此不作详细的讨论。
2 固体发酵固体发酵法是指利用麸皮、米糠、稻壳等农作物纤维素颗粒作碳源及能源，或利用聚氨酯等惰性固体颗粒作支持物，在没有或基本上没有游离水的固态基质上的发酵过程。
【3】其主要特点是发酵体系没有游离水存在，微生物在有足够湿度的固态基质，从固体颗粒中汲取水分，微生物的生长及所形成的产物均处于基质表面。
固体基质不仅起到一个提供碳源、氮源、水分、无机物和其他营养物的作用，同时也为微生物的生长提供了一个固定的位置，整个发酵过程跟微生物在自然环境中所发生的微生物反应相似。
2.1固体发酵分类B.Lonsane在其研究中归纳出九种不同形式的SSF工业规模固态反应器：转鼓式、木盒式、加盖盘式、垂直培养盘式、倾斜接种盒式、浅盘式、传送带式、圆盘式、混合式。
【4】以基质的运动情况则可以分为两种：①静态固态反应器，包括浅盘式和塔柱式反应器；②动态固态发酵反应器，包括机械搅拌的筒、柱式、转筒式反应器等。
发酵工程设备课件
发酵工程设备定义与分类定义分类近代发酵设备古代发酵设备随着科学技术的发展，人们开始研究和应用微生物学、生物化学等原理，逐渐出现了专业化的发酵设备，如啤酒厂、酒精厂等。
现代发酵设备01020304食品工业医药工业化工工业环保领域锤式粉碎机齿盘粉碎机涡轮粉碎机0302011 2 3振动筛旋转筛气流筛输送设备带式输送机螺旋输送机斗式提升机除铁设备磁选机01金属探测器02除铁器03发酵罐类型及结构特点机械搅拌式发酵罐采用机械搅拌器对发酵液进行搅拌，促进氧气和营养物质的传递，结构紧凑，操作方便。
气升式发酵罐利用气体升力推动发酵液循环，无需机械搅拌，能耗低，适用于高粘度或易产生泡沫的发酵过程。
自吸式发酵罐具有自吸空气和搅拌功能，能够吸入无菌空气并与发酵液充分混合，减少染菌风险。
发酵罐内环境控制技术温度控制pH控制溶氧控制搅拌器与搅拌轴设计搅拌器类型搅拌轴设计确保搅拌轴具有足够的强度和刚度，以承受搅拌过程中产生的力和扭矩。
同时，要考虑轴的密封和润滑问题，以防止泄漏和磨损。
传热与传质过程强化技术强化传热技术强化传质技术固液分离技术过滤沉降压榨微滤超滤纳滤反渗透膜分离技术萃取技术液液萃取利用溶质在两种不混溶的液体中溶解度不同，将溶质从一种液体转移到另一种液体中。
固相萃取利用固体吸附剂对液体样品中的目标化合物进行吸附，然后用洗脱液洗脱，达到分离和富集目标化合物的目的。
结晶技术冷却结晶蒸发结晶盐析结晶溶析结晶干燥技术喷雾干燥真空干燥冷冻干燥粉碎与筛分技术粉碎技术筛分技术混合与造粒技术混合技术造粒技术包装技术自动包装机包装材料包装容器包装辅助设备01 02 03易于操作和维护经济合理选型方法设备选型原则和方法对筛选出的设备进行详细评估确定最终选型结果生产工艺流程设备性能参数1 2 302030401分析生产工艺流程，确定所需设备类型和数量根据设备性能参数和生产场地条件，进行设备布局设计制定设备操作和维护规程编制设备配套方案010203设备安装前应对基础进行检查和验收设备安装位置应符合设计要求安装规范0102 03调试前应检查设备各部件是否完好、紧固件是否松动空载试车应达到设计要求，无异常声响和振动负载试车应满足生产工艺要求，各项性能指标达到设计标准设备技术资料齐全、准确，符合档案管理要求设备维护保养策略。
第四章 发酵设备
④联轴器和轴承：大型发酵罐搅拌轴较长， 常分为二至三段，用联轴器连接。 小型发酵罐采用法兰将搅拌轴连接。 为减少震动，中型发酵罐一般在罐内装有 底轴承，大型发酵罐还装有中间轴承。 罐内轴承不能加润滑油，采用液体润滑的 塑料轴瓦(如石棉酚醛塑料等)。
⑤空气分散装置：使空气均匀分布。常用 分布装置为单管式，管口正对罐底，管口 与罐底距离约40 mm，这样空气分散效果 较好。通常在空气分布装置的下部装有不 锈钢的分散器，延长罐底寿命。 ⑥轴封：加强罐顶或罐底与轴之间缝隙的 密封性，有填料函式和端面轴封两种。 填料函式由填料箱体、填料底衬套和填料 压釜转轴三者共同协调而达到密封的效果。
（5）发酵罐的管路配置、渗漏 与死角的排除
染菌一般易出现在种子罐纯培养以及扩大 发酵时，染菌主要原因是操作不当，或由 于管路配置不良，进而造成死角，无法进 行完全灭菌，或由于设备渗漏。 防止染菌是一项重要措施，可通过尽量减 少管路，消灭死角，消灭渗漏等几个途径 进行。
2．自吸式发酵罐
自吸式发酵罐是一种无需空气压缩机，而 在搅拌过程借助形成的局部低压而自行吸 入空气的发酵罐，主要用于酵母、醋酸、 维生素C、葡萄糖和抗生素发酵方面。
嫌气发酵设备
酒精、啤酒等发酵，不需通入无菌空气， 设备放大、制造和操作时比好氧发酵简单 得多。
1．酒精发酵设备
（1）酒精发酵罐 结构与功能 酒精发酵过程中， 为回收CO2，一般 采用密闭型式发酵 罐。多为圆柱形， 底部和顶部均为碟 形或锥形的立式金 属容器。
罐顶装有废气回收管、进料管、接种管、 人孔、压力表和各种测量仪表接口管等， 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。 冷却装置，中小型发酵罐多采用罐顶喷水 淋于罐外壁表面进行膜状冷却；大型发酵 罐罐内装有冷却蛇管和罐外壁喷洒联合冷 却装置，及罐外列管式喷淋冷却。
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第一节 物料蒸煮设备
❖ 1、土灶
2-铁锅 3-土灶
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、卧式旋转蒸煮锅
❖ 中心有一转鼓，鼓中心有空心横轴，上下两端有原 料进出口。
水蒸气 入口
3、立式蒸煮锅
优点：锅容积大，劳动生 产率高，占地面积小。
缺点：附属设备较多，构 造复杂，设备投资费用大。
第二节 制曲设备
1、自然通风固体曲发酵设备
❖ 自然通风制曲要求空气与固体培养基密切接触，以 供霉菌繁殖和带走所生产的生物热。
第四章——固体发酵设备
精品jin
教学目的与要求
❖ 掌握固体发酵设备的结构和原理，特别是 卧式旋转蒸煮锅和机械通风制曲室。
❖ 本章重点、难点——卧式旋转蒸煮锅的结 构和工作原理，机械通风制曲室的结构和 工作原理。
本章内容
❖ 第一节 物料蒸煮设备 ❖ 第二节 制曲设备
❖ 按照培养基物理状态的不同，可将发酵分 为两大类： ——液体发酵 ——固体发酵
❖ 原始固体制曲设备采用木质的浅盘或者帘子。 ❖ 要求：保温、散热、排除湿气以及清洁消毒等。
2、机械通风固体曲发酵设备
❖ 机械通风固体制曲以机械通风方式代替自然通风， 降低了劳动强度，缩短了制曲周期，并且由于控 制了风量，提高了曲质量，
THANK YOU