第五章 嫌气发酵设备

5.1 酒精发酵罐
酒精发酵罐罐身为圆柱形，罐顶和罐底均为锥形或碟 形，结构如图5-1所示，罐顶装有人孔、视镜、排料管、 接种管、二氧化碳回收管、压力表和各种测量仪表接口管 等。罐底装有排料管、排污管。罐身上下部装有温度计和 取样器。罐内常装有供加热杀菌用的直接蒸汽管。
发酵罐的冷却装置，对于中小型发酵罐，多采用罐外 壁喷淋膜状冷却；对于大型发酵罐，罐内装冷却蛇管或罐 内蛇管和罐外喷淋联合冷却装置。
5.1 酒精发酵罐
5.1.2 酒精连续发酵设备
连续发酵是在发酵罐内连续不断地流加培养液，同时 又连续不断地排出发酵液，使发酵罐中的微生物一直维持 在生长加速期，同时又降低了代谢产物的积累，培养液浓 度和代谢产品含量具有相对的稳定性，微生物在整个发酵 过程中始终维持在稳定状态，细胞处于均质状态。其优点 是：发酵周期短，设备利用率高；产品质量和产量较高； 节省人力和物力；生产管理稳定；便于自动化生产。
5.1 酒精发酵罐
3．酒精发酵罐操作注意事项 酒精发酵罐是酒精生产的核心设备，其运行状况直接影 响产品得率，因此，生产中要严格按照设备操作规程，规范 操作，以确保其正常运行。 （1）操作注意事项 ① 进料前，要对设备、管道、管件彻底灭菌。 ② 接种时，严格按照无菌操作的规程操作，以免带入杂 菌。
5.1 酒精发酵罐
⑥ 对于间歇发酵，发酵结束出罐后，对发酵罐彻底灭菌。
5.1 酒精发酵罐
（2）酒精异常发酵及产生原因和处理方法 ① 酸度增高，镜检有杂菌，残余还原糖高。 产生原因：发酵罐或管道、阀门、泵有死角，清洗不干净， 灭菌不彻底。 预防和处理方法：注意发酵罐、管道、阀门、泵等的 清洗和灭菌；控制发酵温度。 ② 残余还原糖过高。 产生原因：酵母质量不高、蒸煮过度或发酵温度过高。 预防和处理方法：分析酵母质量不高的原因并采取相 应措施，适当降低蒸煮温度和缩短蒸煮时间，控制发酵温 度。
5.1 酒精发酵罐
1．糖蜜原料制酒精的连续发酵设备组合 图5-3是糖蜜制酒精的连续发酵流程，该流程由9个发酵 罐组成，其容量视生产能力大小而定。酵母和糖蜜同时连续 流加入第一罐内，并依次流经各罐，最后从9号罐排出。除 了在酒母槽通人空气之外，在1号罐内也同样通人适量的空 气，或增大酵母接种量，维持1号罐内工艺所要求的酵母数。 连续发酵周期结束，则贮存于每罐的发酵液，先从末罐按逆 向顺序依次排出，入蒸馏塔蒸馏。
③ 发酵过程中严密监控温度的变化，确保在最适要求范 围。无论何种酵母菌，都有最适生长和发酵温度，生产中要 根据菌种特性，结合发酵模式，合理控制不同发酵阶段的温 度范围。
④ 定期观察设备、管道和管件的运行状况，严防跑、冒、 滴、漏现象，避免杂菌感染。
⑤ 定期或在线检查发酵醪理化指标，如发现异常发酵， 一定要按照操作规程规定之措施及时予以调整。
5.1 酒精发酵罐
1－冷却水入口；2－取样口； 3－压力表；4－CO2气体出口； 5－喷淋水入口；6－料液及酒母入口；7 －人孔；8－冷却水出口； 9－温度计；10－喷淋水收集槽； 11－喷淋水出口；12－发酵液及污水排出
图 5-1 锥底酒精发酵罐
5.1 酒精发酵罐
酒精发酵罐工作时，罐内不同高度的发酵液中CO2含 量有所不同，发酵液中形成一个CO2含量的浓度梯度，一 般wk.baidu.com底液层气泡密集程度较高，发酵液相对密度小，罐上 部液层CO2气泡密集程度较低，发酵液相对密度大，于是 相对密度小的底部发酵液就具有上浮的提升力，同时，上 升的二氧化碳气泡对周围的液体也具有一种拖曳力，这拖 曳力和液体上浮的提升力相结合就构成气体搅拌作用，使 罐内发酵液不断循环混合和热交换。
5.1 酒精发酵罐
图5-3 糖蜜制酒精连续发酵流程
成熟发酵醪
5.1 酒精发酵罐
2．淀粉质原料制酒精的连续发酵设备组合 图5-4是淀粉质原料制酒精连续发酵流程。该流程由11 个发酵罐组成，借连通管将各罐互相连接，糖化醪和液曲混 合液同时连续平行流人前3罐。在发酵过程中，发酵液由罐 底流出，经连通管进入另一罐的上部，其余依次类推，最后 流入最末的两罐计量，并轮流用泵送往蒸馏工段。发酵过程 中所产生的二氧化碳气体借带有控制阀门的U形支管和总管 相连，并引向液沫捕集器经分离除去泡沫后，再通过一个鼓 泡式的水洗涤塔，经回收酒精后排入大气或二氧化碳综合利 用车间。
5.1 酒精发酵罐
图5-2 水力喷射洗涤装置
5.1 酒精发酵罐
2．酒精发酵罐结构尺寸 酒精发酵罐其罐体高度、底、盖高度和罐径的尺寸比例 推荐如下：
H ＝（1.1～1.5）D h1 ＝（0.1～0.14）D h2 ＝（0.05～0.1）D 式中 H——罐的圆柱部分高度，m； D——罐的直径，m； h1——罐底高度，m； h2——罐盖高度，m。
5.1 酒精发酵罐
酒精发酵罐的洗涤，过去均由人工操作，不仅劳动强 度大，而且二氧化碳气体一旦未彻底排除，工人入罐清洗 就会发生中毒事故。近年来，酒精发酵罐已逐步采用水力 喷射洗涤装置，如图5-2所示，从而降低了工人的劳动强 度和提高了操作效率。水力喷射洗涤装置是由一根两头装 有喷嘴的洒水管组成，喷水管两端弯有一定的弧度，喷水 管上均匀地钻有一定数量的小孔，喷水管安装时呈水平， 喷水管借活络接头和固定供水管连接。
5.1 酒精发酵罐
图5-4 淀粉质原料制酒精连续发酵流程
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5.2 啤酒发酵罐
5.2.1 圆筒体锥底发酵罐
圆筒体锥底发酵罐（简称锥底罐优点是： ① 锥底罐是密闭罐，既可作发酵罐，又可作贮酒罐。 也可用二氧化碳洗涤，除去生青气味，促进啤酒的成熟。 ② 自身有冷却装置，可有效地控制发酵温度；尤其是 锥底部有冷却夹套，便于回收酵母。 ③ 有自动清洗设备，卫生条件好，染菌机会少，有利 于无菌操作，既节省生产费用，又降低了劳动强度。 ④ 由于是加压密闭发酵，减少了酒花苦味质的损失， 可降低酒花使用量15％左右。 ⑤ 易于实现自动化。
生物工程设备
第五章 嫌气发酵设备
嫌气发酵设备
5.1 酒精发酵罐 5.2 啤酒发酵罐
5.1 酒精发酵罐
5.1.1 酒精发酵罐的结构及操作注意事项
1．酒精发酵罐的结构 酒精发酵罐通常可分为密闭式和开放式两种。密闭式酒 精发酵罐的优点是：可以防止杂菌感染，便于保温冷却及控 制发酵温度，酒精产量多，损失少，可回收，发酵率高；缺 点是结构较复杂，造价较贵。目前大多数工厂都采用密闭式 发酵罐。