生物工程設(shè)備PPT課件

.,.,第五章厭氧發(fā)酵設(shè)備,第一節(jié),第二節(jié),第三節(jié),酒精發(fā)酵罐,啤酒發(fā)酵設(shè)備,連續(xù)發(fā)酵,.,.,第一節(jié)酒精發(fā)酵設(shè)備一、酒精發(fā)酵罐,發(fā)酵設(shè)備是工廠中的主要設(shè)備。因微生物主要分嫌氣、好氣兩類，故發(fā)酵設(shè)備也分此兩類。嫌氣發(fā)酵產(chǎn)品：酒精、啤酒、丁醇、丙酮；好氣發(fā)酵產(chǎn)品：谷氨酸、檸檬酸、酶制劑、抗菌素等。連續(xù)發(fā)酵：節(jié)約設(shè)備投資和操作費(fèi)用；因時(shí)間縮短和管理合理化，提高了生產(chǎn)能力。目前，連續(xù)發(fā)酵在酒精生產(chǎn)的大部分工廠中得到應(yīng)用，啤酒發(fā)酵連續(xù)化也相繼在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用。,.,酒精發(fā)酵罐,.,發(fā)酵的冷卻：中小型發(fā)酵罐：灌頂噴水淋于罐外壁表面大型發(fā)酵罐：罐內(nèi)冷卻蛇管、罐內(nèi)蛇管和罐外壁噴灑聯(lián)合冷卻裝置酒精發(fā)酵罐的洗滌：水力噴射洗滌系統(tǒng),.,3、水力洗滌裝置,.,二、酒精發(fā)酵罐的計(jì)算,（一）發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)尺寸的確定,.,.,二、發(fā)酵罐罐數(shù)的確定,.,三、發(fā)酵罐冷卻面積計(jì)算,.,（1）、總的發(fā)酵熱Q,對(duì)于確定酒精、啤酒等嫌氣發(fā)酵的發(fā)酵熱，一般按發(fā)酵最旺盛時(shí)的單位時(shí)間糖度降低的百分值來計(jì)算，通常以消耗1Kg麥芽糖發(fā)酵放出的熱量約為650KJ位計(jì)算基準(zhǔn)。,.,式中Q1小型試驗(yàn)罐的放熱量，Jh;W冷卻水的消耗量，Kgh;Cp冷卻水的平均比熱容，J(KgC)；T2冷卻水的出口溫度，；T1冷卻水的進(jìn)口溫度，。,.,由所得Q1的熱量，在擴(kuò)大到應(yīng)運(yùn)生產(chǎn)罐上，則Q1為；Q1=(Q1V1)V1（Jh)式中V1小型試驗(yàn)罐中發(fā)酵液的體積，m；V1生產(chǎn)罐中發(fā)酵液的體積，m。,.,.,(3)傳熱總系數(shù)K值確定,.,.,.,.,啤酒發(fā)酵設(shè)備,第二節(jié),.,啤酒發(fā)酵容器的發(fā)展1.發(fā)酵容器材料的變化2.開放式向密閉式轉(zhuǎn)換3.密閉容器的發(fā)展大型的啤酒發(fā)酵罐：奈坦罐、聯(lián)合罐、朝日罐,.,一、啤酒前后發(fā)酵設(shè)備及計(jì)算（一）啤酒前發(fā)酵設(shè)備,.,前發(fā)酵主發(fā)酵又稱“前發(fā)酵”，是啤酒發(fā)酵的主要過程，在這個(gè)過程中，酵母完成了增殖、厭氧發(fā)酵及其沉淀回收等，消耗了大部分可發(fā)酵性糖和可同化性氮等麥汁成分，排出的發(fā)酵代謝產(chǎn)物即啤酒的主要組成。后發(fā)酵下酒以后，由于嫩啤酒還含有少量的可發(fā)酵性糖類，加上酵母的再次懸浮，在貯酒罐內(nèi)回再次出現(xiàn)一個(gè)較為旺盛的發(fā)酵過程，這個(gè)過程即稱為“后發(fā)酵”。后發(fā)酵是傳統(tǒng)發(fā)酵方式的一個(gè)必然過程，依靠這個(gè)后發(fā)酵過程，可以完成驅(qū)除生酒味、溶解與飽和CO2的作用，同時(shí)可以形成適量的酯，并有益于酵母、蛋白質(zhì)凝固物的沉降，達(dá)到啤酒成熟的目的。,.,.,1.發(fā)酵槽數(shù)目的確定,（二）前發(fā)酵槽的計(jì)算,.,2.前發(fā)酵槽體積的確定,.,3.前發(fā)酵槽冷卻面積計(jì)算,.,（三）后發(fā)酵設(shè)備,.,關(guān)于后發(fā)酵設(shè)備：1、后發(fā)酵槽又稱貯酒罐，該設(shè)備主要完成嫩啤酒的繼續(xù)發(fā)酵，并飽合二氧化碳，促進(jìn)酒的穩(wěn)定、澄清和成熟。2、后發(fā)酵過程殘?zhí)禽^低，發(fā)酵溫和，產(chǎn)生發(fā)酵熱較少，故槽內(nèi)一般無須再裝置冷卻蛇管，后發(fā)酵的發(fā)酵熱借室內(nèi)低溫將其帶走。3、室內(nèi)低溫的維持，是借室內(nèi)冷卻排管或通入冷風(fēng)循環(huán)而得。,.,（四）后發(fā)酵槽的計(jì)算,.,二、新型啤酒發(fā)酵設(shè)備,.,.,.,（二）聯(lián)合罐,.,.,優(yōu)點(diǎn)：可加速啤酒的成熟。發(fā)酵時(shí)罐的裝量達(dá)96，提高設(shè)備利用率，減少了排除酵母時(shí)發(fā)酵液的損失。缺點(diǎn)：動(dòng)力消耗大。,（三）朝日罐,特點(diǎn)：利用離心機(jī)回收酵母，利用薄板換熱器控制發(fā)酵溫度，利用循環(huán)泵把發(fā)酵液抽出又送回去。這三種設(shè)備互相組合，解決了前、后發(fā)酵溫度控制和酵母的控制問題，同時(shí)也解決了消除發(fā)酵液不成熟的風(fēng)味，加速了啤酒的成熟。,.,三、CIP清洗系統(tǒng),.,預(yù)沖洗,CIP清洗系統(tǒng),新型啤酒發(fā)酵設(shè)備,.,.,啤酒發(fā)酵設(shè)備,.,第三節(jié)連續(xù)發(fā)酵,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,.,1）若發(fā)酵產(chǎn)物的形成和微生物的生長是同時(shí)進(jìn)行的，即雙邊發(fā)酵，按化學(xué)劑量關(guān)系，最低要用一個(gè)發(fā)酵罐2）若代謝產(chǎn)物的形成和微生物的生長明顯分為兩個(gè)階段，因此時(shí)需要兩個(gè)不同的培養(yǎng)條件，所以至少要兩只發(fā)酵罐3）若菌體生長和代謝產(chǎn)物的形成很難明顯區(qū)分，且各階段的培養(yǎng)條件又各不相同，則需要幾個(gè)罐串聯(lián)進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵圖解法：多罐連續(xù)發(fā)酵須滿足的條件：輸出量=輸入量+生長量或：對(duì)上式，斜率D=q/V，截距Xn-1對(duì)第一罐，Xn=Xn-1第一罐物料平衡過原點(diǎn)。,二、連續(xù)發(fā)酵罐數(shù)的確定,.,三、連續(xù)發(fā)酵流程,.,（一）酒精連續(xù)發(fā)酵,.,.,.,（二）啤酒連續(xù)發(fā)酵流程,.,1、塔式連續(xù)發(fā)酵,.,.,國內(nèi)使用的塔式發(fā)酵罐的主要技術(shù)條件是：塔身直徑1.2M，