第四章嫌氣發(fā)酵設(shè)備

1、發(fā)酵罐是發(fā)酵工廠主要的設(shè)備，應(yīng)具備適宜微生物生長和形發(fā)酵罐是發(fā)酵工廠主要的設(shè)備，應(yīng)具備適宜微生物生長和形成產(chǎn)物的各種條件，并在低能耗下獲得較高的產(chǎn)量。成產(chǎn)物的各種條件，并在低能耗下獲得較高的產(chǎn)量。微生物分嫌氣和好氧兩大類，故發(fā)酵罐也可分為兩類。區(qū)別微生物分嫌氣和好氧兩大類，故發(fā)酵罐也可分為兩類。區(qū)別在于好氣發(fā)酵要通入空氣，以提供氧。在于好氣發(fā)酵要通入空氣，以提供氧。目前，國內(nèi)外發(fā)酵罐的發(fā)展趨勢是向大型化、連續(xù)化和自動目前，國內(nèi)外發(fā)酵罐的發(fā)展趨勢是向大型化、連續(xù)化和自動化的方向發(fā)展?；姆较虬l(fā)展。第四章第四章 嫌氣發(fā)酵設(shè)備嫌氣發(fā)酵設(shè)備第一節(jié)第一節(jié) 酒精發(fā)酵設(shè)備酒精發(fā)酵設(shè)備一一 傳統(tǒng)酒精發(fā)酵罐傳統(tǒng)

2、酒精發(fā)酵罐 采用圓柱形筒體，蝶形或錐形封頭。封頂有二氧化碳回收管、采用圓柱形筒體，蝶形或錐形封頭。封頂有二氧化碳回收管、人孔、視鏡、進料口、接種口、壓力表口；封底有排料口和人孔、視鏡、進料口、接種口、壓力表口；封底有排料口和排污口；筒體有取樣口、溫度計口、冷卻水進、出口。排污口；筒體有取樣口、溫度計口、冷卻水進、出口。 溫度控制：中小型罐采用罐外噴淋冷卻；大型罐采用罐內(nèi)蛇溫度控制：中小型罐采用罐外噴淋冷卻；大型罐采用罐內(nèi)蛇管或與罐外噴淋相結(jié)合的冷卻方式。管或與罐外噴淋相結(jié)合的冷卻方式。清洗方式：人工清洗、機械清洗清洗方式：人工清洗、機械清洗水力清洗裝置水力清洗裝置：噴水管兩頭彎成一定的弧度并裝

3、有噴嘴，管上：噴水管兩頭彎成一定的弧度并裝有噴嘴，管上開有小孔，當噴嘴以一定的速度噴出水時，反作用力使噴水管開有小孔，當噴嘴以一定的速度噴出水時，反作用力使噴水管旋轉(zhuǎn)，從而達到對罐內(nèi)各個部位水力洗滌的目的。旋轉(zhuǎn)，從而達到對罐內(nèi)各個部位水力洗滌的目的。 缺點是水壓不大時，水力噴射強度和均勻度都不理想。若缺點是水壓不大時，水力噴射強度和均勻度都不理想。若在原有水力噴射裝置的基礎(chǔ)上，安裝一根直立的噴水管，在原有水力噴射裝置的基礎(chǔ)上，安裝一根直立的噴水管，管上鉆有小孔，洗滌水壓在管上鉆有小孔，洗滌水壓在0.60.60.8MPa0.8MPa，洗滌效果可大大，洗滌效果可大大提高。提高。二二 新型大容量酒精

4、發(fā)酵罐新型大容量酒精發(fā)酵罐（1500m1500m3 3）筒體筒體H/D=1.5H/D=1.5左右，采用斜底或錐底，頂部為錐頂，罐直徑左右，采用斜底或錐底，頂部為錐頂，罐直徑在在1111米左右，夾套冷卻。由于罐太大，因此中心部位降溫和米左右，夾套冷卻。由于罐太大，因此中心部位降溫和底部循環(huán)困難?？刹捎脙煞N不同的措施：底部循環(huán)困難。可采用兩種不同的措施：1 1、采用中心降溫水柱對罐中心醪液進行降溫，側(cè)攪拌或連、采用中心降溫水柱對罐中心醪液進行降溫，側(cè)攪拌或連通器加泵循環(huán)來改善混合和滯留問題；通器加泵循環(huán)來改善混合和滯留問題； 2 2、采用罐外螺旋板換熱器循環(huán)來解決降溫和循環(huán)兩個問題；、采用罐外螺旋

5、板換熱器循環(huán)來解決降溫和循環(huán)兩個問題；三三 酒精發(fā)酵罐的計算酒精發(fā)酵罐的計算（一）發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)尺寸的確定（一）發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)尺寸的確定 容積：容積：V=VV=V0 0/ / V V0 0進入發(fā)酵罐的發(fā)酵液量（進入發(fā)酵罐的發(fā)酵液量（m3m3） 裝液系數(shù)，取裝液系數(shù)，取0.85-0.90.85-0.9 若采用錐形封頭，則：若采用錐形封頭，則： V= DV= D2 2（H+hH+h1 1/3+h/3+h2 2/3/3）/4 /4 （m3m3） H H圓柱部分高度（圓柱部分高度（m m） D D罐的直徑（罐的直徑（m m） h h1 1 封底高度（封底高度（m m） h h2 2 封頂高度（封頂高度（m m

6、） 尺寸關(guān)系：尺寸關(guān)系： H=1.1-1.5D H=1.1-1.5D h h1 1=0.1-0.14D=0.1-0.14D h h2 2 =0.05-0.1D=0.05-0.1D( (二二) ) 罐數(shù)的確定罐數(shù)的確定 N=nt/24+1 (N=nt/24+1 (個個) ) n n每每2424小時內(nèi)進行加料的發(fā)酵罐個數(shù)小時內(nèi)進行加料的發(fā)酵罐個數(shù) t t一次發(fā)酵周期所需時間（一次發(fā)酵周期所需時間（h h）( (三三) ) 發(fā)酵罐冷卻面積計算發(fā)酵罐冷卻面積計算 A=F / K tA=F / K tm m (m(m2 2) )1 1、總的發(fā)酵熱、總的發(fā)酵熱Q Q 由生物合成熱由生物合成熱Q Q1 1、

7、蒸發(fā)熱損失、蒸發(fā)熱損失Q Q2 2、罐壁向周圍散熱、罐壁向周圍散熱Q Q3 3組成。組成。 總熱量總熱量Q= QQ= Q1 1 - -（ Q Q2 2 + Q + Q3 3 ） （1 1）Q Q1 1計算有兩種計算方法計算有兩種計算方法 a a、按發(fā)酵旺盛期糖度下降的百分值來計算：、按發(fā)酵旺盛期糖度下降的百分值來計算： Q Q1 1=GSq q=418600J=GSq q=418600J b b、根據(jù)冷卻水來計算：、根據(jù)冷卻水來計算： Q Q1 1= WC= WCp p（t t2 2-t-t1 1）.wBcwBwBC(T /)(T /) a. (tt )Tt440 251001001 7（2

8、2）蒸發(fā)熱）蒸發(fā)熱Q Q2 2 Q Q2 2=5%-6% Q=5%-6% Q1 1（3 3）罐壁向周圍散熱）罐壁向周圍散熱Q Q3 3 Q Q3 3 =F =Fc c(t(tW W-t-tB B) ) t tW W罐壁最高溫度罐壁最高溫度 t tB B所在地區(qū)夏季平均溫度所在地區(qū)夏季平均溫度C=4.882、對數(shù)平均溫度差tm 的計算 tm= t t1 1、t t2 2分別為冷卻水進出口溫度分別為冷卻水進出口溫度 t tF F 主發(fā)酵時的發(fā)酵溫度主發(fā)酵時的發(fā)酵溫度 （tF-t1）- （tF-t2） ln (tF-t1)/ (tF-t2)3、傳熱總系數(shù)K值確定 K= 鋼管導熱系數(shù) S鋼管壁厚 阻水

9、污垢層熱阻 1發(fā)酵液到蛇管壁的傳熱分系數(shù) 取值為2300-2700KJ /（m2 h ） 11/1+1/2+S/+1/ 阻.()a.A(.d/R)d0 820 24 18611 772 2 冷卻管壁到冷卻水的傳熱分系數(shù)冷卻管壁到冷卻水的傳熱分系數(shù)蛇管冷卻：蛇管冷卻：A A常數(shù)，水溫常數(shù)，水溫2020時，取時，取6.456.45蛇管內(nèi)水的流速（蛇管內(nèi)水的流速（m/sm/s）d d蛇管直徑（蛇管直徑（m m）R R蛇管圈的半徑（蛇管圈的半徑（m m）水的密度（水的密度（kg/mkg/m3 3） 罐外噴淋冷卻： 2 =167 KJ /（m2 h ） G噴淋密度 kg/（m h） Dm罐外徑（m） 本

10、式適用于噴淋密度在本式適用于噴淋密度在100-1500 kg/100-1500 kg/（m hm h）的）的范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。G0.4Dm0.8 4 4、冷卻水耗量的計算、冷卻水耗量的計算 W= QW= QB B/ C/ Cp p (t(t2 2-t-t1 1) (kg/h) (kg/h) C Cp p 冷卻水的比熱冷卻水的比熱J/(kg )J/(kg ) t t2 2、t t1 1分別為冷卻水進出口溫度分別為冷卻水進出口溫度 Q QB B冷卻水帶走的熱量冷卻水帶走的熱量(J/h)(J/h)四四 代謝終產(chǎn)物抑制消除方法代謝終產(chǎn)物抑制消除方法消除或減輕代謝終產(chǎn)物的抑制是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素。消除

11、或減輕代謝終產(chǎn)物的抑制是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素。對于酒精發(fā)酵來說：酒精濃度大于對于酒精發(fā)酵來說：酒精濃度大于2%2%時，即表現(xiàn)出抑制作用；時，即表現(xiàn)出抑制作用；酒精濃度大于酒精濃度大于8%8%時，酵母的繁殖就停止了。要保持發(fā)酵的快速時，酵母的繁殖就停止了。要保持發(fā)酵的快速進行，通常認為反應(yīng)器內(nèi)酒精濃度控制在進行，通常認為反應(yīng)器內(nèi)酒精濃度控制在3%3%以內(nèi)，這就要求不以內(nèi)，這就要求不斷地分離移去酒精。斷地分離移去酒精。消除方法有：真空發(fā)酵、萃取發(fā)酵、膜蒸發(fā)發(fā)酵、二氧化碳消除方法有：真空發(fā)酵、萃取發(fā)酵、膜蒸發(fā)發(fā)酵、二氧化碳氣提發(fā)酵等。氣提發(fā)酵等。1 1、真空發(fā)酵：、真空發(fā)酵：原理：發(fā)酵過程中保持一

12、定的真空度，發(fā)酵液處于沸騰狀態(tài)，原理：發(fā)酵過程中保持一定的真空度，發(fā)酵液處于沸騰狀態(tài)，酒精被蒸餾出來。酒精被蒸餾出來。主要設(shè)備有發(fā)酵罐、發(fā)酵蒸發(fā)器、總凝器、分凝器、收集器、主要設(shè)備有發(fā)酵罐、發(fā)酵蒸發(fā)器、總凝器、分凝器、收集器、真空泵。真空泵。優(yōu)點：糖濃度提高優(yōu)點：糖濃度提高3 3倍，發(fā)酵時間縮短倍，發(fā)酵時間縮短1/31/3；酒糟、水、蒸汽都；酒糟、水、蒸汽都有減少；生產(chǎn)能力、設(shè)備利用率提高；酒精濃度可達有減少；生產(chǎn)能力、設(shè)備利用率提高；酒精濃度可達33%33%。 缺點：能耗大、設(shè)備真空操作負荷大、操作費用高、負壓操作缺點：能耗大、設(shè)備真空操作負荷大、操作費用高、負壓操作容易引起雜菌污染。容易引

13、起雜菌污染。2 2、萃取發(fā)酵：、萃取發(fā)酵： 具有能耗低、操作簡便易行的優(yōu)點。發(fā)酵和萃取在同一反應(yīng)具有能耗低、操作簡便易行的優(yōu)點。發(fā)酵和萃取在同一反應(yīng)器中進行：采用固定化細胞技術(shù)，選擇合適無毒的萃取劑。器中進行：采用固定化細胞技術(shù)，選擇合適無毒的萃取劑。發(fā)酵和萃取分開進行：發(fā)酵和萃取分開進行：（1 1）膜萃?。簩l(fā)酵液取出，以三聚磷酸丁酯為萃取相，在中）膜萃?。簩l(fā)酵液取出，以三聚磷酸丁酯為萃取相，在中空纖維膜反應(yīng)器中萃取。空纖維膜反應(yīng)器中萃取。（2 2）二氧化碳超臨界萃?。喊l(fā)酵液逆向通過超臨界二氧化碳萃）二氧化碳超臨界萃?。喊l(fā)酵液逆向通過超臨界二氧化碳萃取柱，富含酒精的超臨界流體通過活性炭柱吸

14、附分離酒精。取柱，富含酒精的超臨界流體通過活性炭柱吸附分離酒精。3 3、吸附法、吸附法 將吸附劑直接加到發(fā)酵液中或讓發(fā)酵液循環(huán)通過一個疏水將吸附劑直接加到發(fā)酵液中或讓發(fā)酵液循環(huán)通過一個疏水性的分子篩吸附柱來吸附酒精。性的分子篩吸附柱來吸附酒精。 一般可采用疏水性硅沸石作為吸附劑，采用這種方法發(fā)酵一般可采用疏水性硅沸石作為吸附劑，采用這種方法發(fā)酵時間可縮短時間可縮短30%30%。4 4、透析膜法、透析膜法 采用對酒精有選擇性透過的多孔性膜，分離發(fā)酵液中的酒采用對酒精有選擇性透過的多孔性膜，分離發(fā)酵液中的酒精來降低發(fā)酵液中的酒精濃度。精來降低發(fā)酵液中的酒精濃度。5 5、二氧化碳氣提法、二氧化碳氣提

15、法 利用發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化碳，通過循環(huán)壓縮機加壓后，利用發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化碳，通過循環(huán)壓縮機加壓后，送回發(fā)酵罐氣提發(fā)酵產(chǎn)生的酒精，在送回發(fā)酵罐氣提發(fā)酵產(chǎn)生的酒精，在00冷卻飽和了酒精和水冷卻飽和了酒精和水蒸氣的二氧化碳，再由活性炭填充柱吸附酒精，纖維素填充柱蒸氣的二氧化碳，再由活性炭填充柱吸附酒精，纖維素填充柱吸附水。生產(chǎn)能力提高吸附水。生產(chǎn)能力提高27%27%。6 6、膜蒸發(fā)法、膜蒸發(fā)法 由發(fā)酵循環(huán)和膜蒸發(fā)兩個獨立的循環(huán)回路組成，兩個回由發(fā)酵循環(huán)和膜蒸發(fā)兩個獨立的循環(huán)回路組成，兩個回路通過一個可調(diào)優(yōu)的內(nèi)回路連接。路通過一個可調(diào)優(yōu)的內(nèi)回路連接。第二節(jié)第二節(jié) 啤酒發(fā)酵設(shè)備啤酒發(fā)酵設(shè)備 啤

16、酒發(fā)酵設(shè)備趨于向大型化、露天化、聯(lián)合的方向發(fā)展。啤酒發(fā)酵設(shè)備趨于向大型化、露天化、聯(lián)合的方向發(fā)展。變遷過程：變遷過程： 1 1、材料由陶器到木材、水泥、金屬；、材料由陶器到木材、水泥、金屬； 2 2、開放式向密閉式轉(zhuǎn)變；、開放式向密閉式轉(zhuǎn)變； 3 3、臥式方形槽向立式圓筒錐底罐轉(zhuǎn)變；、臥式方形槽向立式圓筒錐底罐轉(zhuǎn)變； 一、啤酒前、后酵發(fā)酵設(shè)備及計算一、啤酒前、后酵發(fā)酵設(shè)備及計算（一）前發(fā)酵設(shè)備（一）前發(fā)酵設(shè)備 前發(fā)酵槽前發(fā)酵槽為方形開口式或密閉式設(shè)備，均置于室內(nèi)，材為方形開口式或密閉式設(shè)備，均置于室內(nèi)，材料內(nèi)涂保護層。料內(nèi)涂保護層。蛇管或排管冷卻，冷卻面積蛇管或排管冷卻，冷卻面積0.2m0.2

17、m2 2/m/m3 3發(fā)酵液，發(fā)酵液，0-20-2冰水冷卻。冰水冷卻。密閉式密閉式: : 具有回收二氧化碳、減少前發(fā)酵室內(nèi)耗冷量以及減具有回收二氧化碳、減少前發(fā)酵室內(nèi)耗冷量以及減少雜菌污染機會的優(yōu)點。室內(nèi)采用空調(diào)制冷，實施冷風再循環(huán)。少雜菌污染機會的優(yōu)點。室內(nèi)采用空調(diào)制冷，實施冷風再循環(huán)。開口式：室內(nèi)裝二氧化碳排除裝置，排管冷卻，補充開口式：室內(nèi)裝二氧化碳排除裝置，排管冷卻，補充10%10%新新鮮空氣的再循環(huán)方式。鮮空氣的再循環(huán)方式。發(fā)酵室：四周墻壁和頂棚采用較好的絕熱材料，地面有一定發(fā)酵室：四周墻壁和頂棚采用較好的絕熱材料，地面有一定的坡度，頂棚應(yīng)建成傾斜或光滑弧面，空間不應(yīng)太高。的坡度，頂

18、棚應(yīng)建成傾斜或光滑弧面，空間不應(yīng)太高。（二）前發(fā)酵槽的計算（二）前發(fā)酵槽的計算 數(shù)目：數(shù)目：N=nt N=nt 容納一次麥汁量容納一次麥汁量 N=nt/z N=nt/z 容納容納Z Z次麥汁量次麥汁量 容積：容積：V=ZVV=ZV0 0/ / 取取0.8-0.850.8-0.85 產(chǎn)熱量：產(chǎn)熱量：Q=sq/24t J/(mQ=sq/24t J/(m3 3 h) h) 放熱不平衡系數(shù)，取放熱不平衡系數(shù)，取1.3-1.5 1.3-1.5 s s主酵期單位時間降糖百分率主酵期單位時間降糖百分率 q q發(fā)酵發(fā)酵1kg1kg麥芽糖放熱量（麥芽糖放熱量（418.6kJ/kg418.6kJ/kg）（三）后發(fā)

19、酵設(shè)備（三）后發(fā)酵設(shè)備貯酒罐貯酒罐，完成嫩啤酒的繼續(xù)發(fā)酵，并飽和二氧化碳，促進，完成嫩啤酒的繼續(xù)發(fā)酵，并飽和二氧化碳，促進啤酒穩(wěn)定、澄清和成熟。啤酒穩(wěn)定、澄清和成熟。后發(fā)酵溫和，產(chǎn)生熱量少，故罐內(nèi)一般無須裝冷卻裝置，后發(fā)酵溫和，產(chǎn)生熱量少，故罐內(nèi)一般無須裝冷卻裝置，熱量借室內(nèi)低溫帶走。熱量借室內(nèi)低溫帶走。金屬的圓筒形密閉容器，有臥式和立式兩種。由于罐內(nèi)需金屬的圓筒形密閉容器，有臥式和立式兩種。由于罐內(nèi)需飽和二氧化碳，故應(yīng)制成耐壓容器。飽和二氧化碳，故應(yīng)制成耐壓容器。材料：碳鋼內(nèi)涂防腐層、鋁板、復合鋼板。材料：碳鋼內(nèi)涂防腐層、鋁板、復合鋼板。（四）后發(fā)酵槽的計算（四）后發(fā)酵槽的計算 后酵槽容積應(yīng)

20、滿足一個或幾個糖化批次的裝料量。一天后酵槽容積應(yīng)滿足一個或幾個糖化批次的裝料量。一天的過濾量要和后酵槽的數(shù)量匹配，不能濾到一半停下來。的過濾量要和后酵槽的數(shù)量匹配，不能濾到一半停下來。 數(shù)量：數(shù)量：N=V/VN=V/Vs s 容積：容積：V V0 0=V=Vs s/ (m/ (m3 3) ) 0.9-0.950.9-0.95 V V總有效容積總有效容積 (m(m3 3) ) V Vs s每個后酵槽有效容積每個后酵槽有效容積 (m(m3 3) ) 二、新型啤酒發(fā)酵設(shè)備二、新型啤酒發(fā)酵設(shè)備（一）圓筒體錐底發(fā)酵罐（一）圓筒體錐底發(fā)酵罐 用于上面及下面啤酒發(fā)酵，前后酵可合并在該罐內(nèi)進行。室用于上面及下

21、面啤酒發(fā)酵，前后酵可合并在該罐內(nèi)進行。室外放置，節(jié)省投資。外放置，節(jié)省投資。 優(yōu)點：能縮短發(fā)酵時間，生產(chǎn)靈活。優(yōu)點：能縮短發(fā)酵時間，生產(chǎn)靈活。 長圓筒形，長圓筒形，H/D=4H/D=4，上部是碟形封頭，下部是錐形底。封頭，上部是碟形封頭，下部是錐形底。封頭上有：壓力安全閥、真空安全閥、二氧化碳回收，排氣、上有：壓力安全閥、真空安全閥、二氧化碳回收，排氣、CIPCIP共用一個進口，由一根管道通到操作間再分支。共用一個進口，由一根管道通到操作間再分支。上面發(fā)酵啤酒：采用上面酵母。發(fā)酵過程中，酵母浮到發(fā)酵面上，上面發(fā)酵啤酒：采用上面酵母。發(fā)酵過程中，酵母浮到發(fā)酵面上，發(fā)酵溫度發(fā)酵溫度15-2015-

22、20。啤酒的香味突出。啤酒的香味突出。下面發(fā)酵啤酒下面發(fā)酵啤酒-采用下面酵母。發(fā)酵完畢，酵母凝聚沉淀到發(fā)采用下面酵母。發(fā)酵完畢，酵母凝聚沉淀到發(fā)酵容器底部，發(fā)酵溫度酵容器底部，發(fā)酵溫度5-105-10。啤酒的香味柔和。世界上絕大部。啤酒的香味柔和。世界上絕大部分國家采用下面發(fā)酵啤酒。分國家采用下面發(fā)酵啤酒。 我國的啤酒均為下面發(fā)酵啤酒，其我國的啤酒均為下面發(fā)酵啤酒，其中的著名啤酒有青島啤酒、五星啤酒等。中的著名啤酒有青島啤酒、五星啤酒等。 錐底有：取樣管、啤酒出口、二氧化碳通氣管。筒體上有錐底有：取樣管、啤酒出口、二氧化碳通氣管。筒體上有冷卻帶、溫度探頭，外包保溫層。冷媒多采用乙二醇、酒精冷卻

23、帶、溫度探頭，外包保溫層。冷媒多采用乙二醇、酒精溶液或液氨直接蒸發(fā)來冷卻。溶液或液氨直接蒸發(fā)來冷卻。罐的容量與糖化能力相匹配，以罐的容量與糖化能力相匹配，以12-1512-15小時內(nèi)滿罐為宜。由小時內(nèi)滿罐為宜。由于后酵要進行二氧化碳飽和，因此應(yīng)做成耐壓罐，利用壓力于后酵要進行二氧化碳飽和，因此應(yīng)做成耐壓罐，利用壓力及真空安全閥來保證安全受壓。及真空安全閥來保證安全受壓。壓力過大是由于麥汁進罐時未將排氣口打開，導致罐內(nèi)氣壓力過大是由于麥汁進罐時未將排氣口打開，導致罐內(nèi)氣體排不出去；發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量的二氧化碳也排不出去。體排不出去；發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量的二氧化碳也排不出去。真空產(chǎn)生的原因是：放罐時

24、未開排氣閥；真空產(chǎn)生的原因是：放罐時未開排氣閥； CIPCIP清洗時，罐內(nèi)清洗時，罐內(nèi)二氧化碳與清洗劑二氧化碳與清洗劑NaOHNaOH反應(yīng)，造成罐內(nèi)真空；清洗后罐內(nèi)溫度反應(yīng)，造成罐內(nèi)真空；清洗后罐內(nèi)溫度太高，蒸汽較多，突然采用冷水清洗，蒸汽冷凝，造成罐內(nèi)真太高，蒸汽較多，突然采用冷水清洗，蒸汽冷凝，造成罐內(nèi)真空?？?。利用發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化碳以及不同高度上的溫度差，利用發(fā)酵過程中產(chǎn)生的二氧化碳以及不同高度上的溫度差，可引起罐內(nèi)液體的對流和熱交換?？梢鸸迌?nèi)液體的對流和熱交換。 錐形罐的冷卻夾套分為錐形罐的冷卻夾套分為2-42-4段，錐底部分也應(yīng)有冷卻夾套，段，錐底部分也應(yīng)有冷卻夾套，夾套有多

25、種形式：扣槽鋼、扣角鋼、扣半管、蜂窩夾套、環(huán)夾套有多種形式：扣槽鋼、扣角鋼、扣半管、蜂窩夾套、環(huán)行冷卻帶等。產(chǎn)熱最高峰時放熱量行冷卻帶等。產(chǎn)熱最高峰時放熱量0.860.864.186kJ/(L4.186kJ/(Lh)h)。（二）（二）聯(lián)合罐聯(lián)合罐這是一種具有較淺錐底的大直徑發(fā)酵罐，這是一種具有較淺錐底的大直徑發(fā)酵罐，H/D=1.1-1.3H/D=1.1-1.3，能在，能在罐內(nèi)進行機械攪拌，并具有冷卻裝置?？蛇M行多種形式的啤酒罐內(nèi)進行機械攪拌，并具有冷卻裝置?？蛇M行多種形式的啤酒發(fā)酵，稱為通用罐。發(fā)酵，稱為通用罐。由薄層豎直圓筒體、拱形頂和有足夠斜度以除去酵母的錐底由薄層豎直圓筒體、拱形頂和有足

26、夠斜度以除去酵母的錐底組成。多數(shù)用不銹鋼制作。特殊的基礎(chǔ)保證經(jīng)受組成。多數(shù)用不銹鋼制作。特殊的基礎(chǔ)保證經(jīng)受1010級地震。級地震。冷卻帶采用一段位于罐中上部的雙層冷卻板，罐外用聚尼烷冷卻帶采用一段位于罐中上部的雙層冷卻板，罐外用聚尼烷作保溫層。作保溫層。（三）（三）朝日罐朝日罐這是由不銹鋼制作的斜底圓柱形發(fā)酵罐，這是由不銹鋼制作的斜底圓柱形發(fā)酵罐，H/D=1-2H/D=1-2。外設(shè)冷卻。外設(shè)冷卻夾套包圍罐身和罐底。內(nèi)設(shè)帶轉(zhuǎn)軸的可移動排液管，可保證酒夾套包圍罐身和罐底。內(nèi)設(shè)帶轉(zhuǎn)軸的可移動排液管，可保證酒液中二氧化碳均一。液中二氧化碳均一。特點：利用離心機回收酵母，利用薄板冷卻器降溫，利用循特點：

27、利用離心機回收酵母，利用薄板冷卻器降溫，利用循環(huán)泵將發(fā)酵液抽出再送回。這樣可縮短發(fā)酵時間，解決酵母沉環(huán)泵將發(fā)酵液抽出再送回。這樣可縮短發(fā)酵時間，解決酵母沉降慢的缺點，提高設(shè)備利用率，酒損可減小，但動力消耗大。降慢的缺點，提高設(shè)備利用率，酒損可減小，但動力消耗大。三、三、CIPCIP清洗系統(tǒng)清洗系統(tǒng)CIPCIP是是Clean In Place(Clean In Place(原位清洗原位清洗) )的簡稱。固定式的簡稱。固定式CIPCIP系統(tǒng)系統(tǒng)由清水罐、酸罐、堿罐、廢堿罐、泵、加熱器組成。由清水罐、酸罐、堿罐、廢堿罐、泵、加熱器組成。通過罐頂?shù)耐ㄟ^罐頂?shù)腃IPCIP噴頭噴出高壓水柱來對罐內(nèi)各個角落

28、進行清噴頭噴出高壓水柱來對罐內(nèi)各個角落進行清洗。有固定式和旋轉(zhuǎn)式。洗。有固定式和旋轉(zhuǎn)式。主要步驟有：主要步驟有：COCO2 2回收、水沖、通空氣、接入回收、水沖、通空氣、接入CIPCIP系統(tǒng)、水系統(tǒng)、水洗、廢堿洗、堿洗、水洗、酸洗、水洗、殺菌水沖。洗、廢堿洗、堿洗、水洗、酸洗、水洗、殺菌水沖。第三節(jié)第三節(jié) 葡萄酒發(fā)酵設(shè)備葡萄酒發(fā)酵設(shè)備葡萄酒根據(jù)種類不同可分為帶皮發(fā)酵如：紅葡萄酒、去皮發(fā)葡萄酒根據(jù)種類不同可分為帶皮發(fā)酵如：紅葡萄酒、去皮發(fā)酵如：白葡萄酒。這樣，在設(shè)備上對于帶皮發(fā)酵來說，要使酵如：白葡萄酒。這樣，在設(shè)備上對于帶皮發(fā)酵來說，要使用翻拌裝置，同時還要使用容易排出皮、渣的裝置。用翻拌裝置

29、，同時還要使用容易排出皮、渣的裝置。 連續(xù)發(fā)酵工藝：產(chǎn)量大、質(zhì)量差；連續(xù)發(fā)酵工藝：產(chǎn)量大、質(zhì)量差； 熱浸提工藝：質(zhì)量優(yōu)，但對原料要求高；熱浸提工藝：質(zhì)量優(yōu)，但對原料要求高； 旋轉(zhuǎn)罐發(fā)酵工藝：產(chǎn)量大、質(zhì)量優(yōu)；旋轉(zhuǎn)罐發(fā)酵工藝：產(chǎn)量大、質(zhì)量優(yōu)；一、旋轉(zhuǎn)罐一、旋轉(zhuǎn)罐 臥式圓筒，可繞水平軸線回轉(zhuǎn)；一頭為錐形封頭，另一頭臥式圓筒，可繞水平軸線回轉(zhuǎn)；一頭為錐形封頭，另一頭為碟形封頭。長徑比為為碟形封頭。長徑比為1.3-1.71.3-1.7，由于加工精度及動平衡的因，由于加工精度及動平衡的因素，罐直徑不能太大，導致罐體積不能超過素，罐直徑不能太大，導致罐體積不能超過35m35m3 3。旋轉(zhuǎn)罐在工作中依靠托輪支

30、撐，沿罐體上的滾圈進行回轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)罐在工作中依靠托輪支撐，沿罐體上的滾圈進行回轉(zhuǎn)。間歇操作，每天運轉(zhuǎn)間歇操作，每天運轉(zhuǎn)2 2次，每次正逆轉(zhuǎn)次，每次正逆轉(zhuǎn)3-53-5分鐘，轉(zhuǎn)速分鐘，轉(zhuǎn)速1-21-2轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /分。分。電動機經(jīng)蝸輪蝸桿減速后，再經(jīng)一級套筒滾子鏈傳動帶動罐體電動機經(jīng)蝸輪蝸桿減速后，再經(jīng)一級套筒滾子鏈傳動帶動罐體旋轉(zhuǎn)。罐體緩慢轉(zhuǎn)動時由于內(nèi)螺旋帶的作用，對皮渣進行了攪旋轉(zhuǎn)。罐體緩慢轉(zhuǎn)動時由于內(nèi)螺旋帶的作用，對皮渣進行了攪動；發(fā)酵結(jié)束時，發(fā)酵液通過罐體篩板和閥門放出，然后轉(zhuǎn)動動；發(fā)酵結(jié)束時，發(fā)酵液通過罐體篩板和閥門放出，然后轉(zhuǎn)動罐體實現(xiàn)自動排渣，皮渣經(jīng)罐錐體的人孔排除。罐體實現(xiàn)自動排渣，皮渣

31、經(jīng)罐錐體的人孔排除。 優(yōu)點：可有效地快速提取有效成分，大大地提高成酒的質(zhì)量，優(yōu)點：可有效地快速提取有效成分，大大地提高成酒的質(zhì)量，發(fā)酵時間可降低發(fā)酵時間可降低30-50%30-50%。該設(shè)備在法國、西班牙等歐洲國家使。該設(shè)備在法國、西班牙等歐洲國家使用。用。二、多功能發(fā)酵罐二、多功能發(fā)酵罐用途：用于優(yōu)質(zhì)葡萄酒和小漿果酒的發(fā)酵，葡萄破碎和果用途：用于優(yōu)質(zhì)葡萄酒和小漿果酒的發(fā)酵，葡萄破碎和果汁分離。汁分離。 設(shè)備具有攪拌刮渣裝置和熱交換系統(tǒng)，自動出渣。電動機設(shè)備具有攪拌刮渣裝置和熱交換系統(tǒng)，自動出渣。電動機經(jīng)減速后，由鏈傳動裝置帶動內(nèi)部鏈條及刮板運動。刮板在經(jīng)減速后，由鏈傳動裝置帶動內(nèi)部鏈條及刮板

32、運動。刮板在罐內(nèi)作迂回運動，起到攪拌、壓榨、出渣作用。罐內(nèi)作迂回運動，起到攪拌、壓榨、出渣作用。 優(yōu)點：浸提完全、能避免雜菌污染、酒精及香味成分損失優(yōu)點：浸提完全、能避免雜菌污染、酒精及香味成分損失少，出汁率高，時間短，自動出渣，溫度容易控制。少，出汁率高，時間短，自動出渣，溫度容易控制。第四節(jié)第四節(jié) 連續(xù)發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵間歇發(fā)酵是微生物要在一個罐中完成四個階段的培養(yǎng)過程，間歇發(fā)酵是微生物要在一個罐中完成四個階段的培養(yǎng)過程，但是第一和第四個過程生產(chǎn)和代謝十分緩慢。這將導致發(fā)酵周但是第一和第四個過程生產(chǎn)和代謝十分緩慢。這將導致發(fā)酵周期長、能耗增加、設(shè)備利用率低、設(shè)備數(shù)量多等問題。期長、能耗增加、設(shè)備

33、利用率低、設(shè)備數(shù)量多等問題。連續(xù)發(fā)酵是在罐內(nèi)連續(xù)的補充培養(yǎng)液，同時不斷地將產(chǎn)物排連續(xù)發(fā)酵是在罐內(nèi)連續(xù)的補充培養(yǎng)液，同時不斷地將產(chǎn)物排出，使罐中的微生物一直處于對數(shù)生長期。具有發(fā)酵周期縮短，出，使罐中的微生物一直處于對數(shù)生長期。具有發(fā)酵周期縮短，設(shè)備利用率和產(chǎn)量提高，生產(chǎn)穩(wěn)定，便于實施自動化，節(jié)省人設(shè)備利用率和產(chǎn)量提高，生產(chǎn)穩(wěn)定，便于實施自動化，節(jié)省人力和物力等優(yōu)點。力和物力等優(yōu)點。 特點：微生物在整個發(fā)酵過程中始終維持在穩(wěn)定狀態(tài)，細胞特點：微生物在整個發(fā)酵過程中始終維持在穩(wěn)定狀態(tài)，細胞處于均質(zhì)狀態(tài)，可用數(shù)學方式和實驗公式來表達連續(xù)發(fā)酵在處于均質(zhì)狀態(tài)，可用數(shù)學方式和實驗公式來表達連續(xù)發(fā)酵在穩(wěn)定條

34、件下，微生物生長速度，代謝產(chǎn)物、底物濃度和流加穩(wěn)定條件下，微生物生長速度，代謝產(chǎn)物、底物濃度和流加速度之間的關(guān)系。借以選定過程控制的參數(shù)。速度之間的關(guān)系。借以選定過程控制的參數(shù)。 反應(yīng)時間是連續(xù)生產(chǎn)中關(guān)鍵的一個參數(shù)之一，它決定了設(shè)反應(yīng)時間是連續(xù)生產(chǎn)中關(guān)鍵的一個參數(shù)之一，它決定了設(shè)備的大小、長度、級數(shù)。備的大小、長度、級數(shù)。一、單罐連續(xù)發(fā)酵的發(fā)酵時間 - = (a-x) 積分后 得： t= lg S S0 0，S S分別表示發(fā)酵開始和經(jīng)發(fā)酵時間分別表示發(fā)酵開始和經(jīng)發(fā)酵時間T T后的發(fā)后的發(fā)酵基質(zhì)濃度。酵基質(zhì)濃度。 為比生長速率為比生長速率d X d t2.303 S0 S二、理論罐數(shù)的確定二、理

35、論罐數(shù)的確定一般采用圖解法確定連續(xù)發(fā)酵的理論罐數(shù)。與蒸餾塔理論一般采用圖解法確定連續(xù)發(fā)酵的理論罐數(shù)。與蒸餾塔理論板數(shù)的圖解法一樣。板數(shù)的圖解法一樣。方法：在間歇發(fā)酵中全程測定每一間隔的產(chǎn)物濃度方法：在間歇發(fā)酵中全程測定每一間隔的產(chǎn)物濃度X X，得，得到發(fā)酵曲線，從曲線的原點作物料平衡線，斜率為到發(fā)酵曲線，從曲線的原點作物料平衡線，斜率為F/VF/V，和，和曲線交于曲線交于A A點，該點的橫坐標點，該點的橫坐標X X1 1為第一個罐出口的產(chǎn)物濃度。為第一個罐出口的產(chǎn)物濃度。再從再從X X1 1出發(fā)作同樣斜率的直線，與曲線交于出發(fā)作同樣斜率的直線，與曲線交于B B點，該點的橫點，該點的橫坐標坐標X

36、 X2 2為第二個罐出口的產(chǎn)物濃度。依此類推，可求得多罐為第二個罐出口的產(chǎn)物濃度。依此類推，可求得多罐的理論罐數(shù)和出口的產(chǎn)物濃度。的理論罐數(shù)和出口的產(chǎn)物濃度。 三、連續(xù)工藝流程三、連續(xù)工藝流程（一）酒精連續(xù)發(fā)酵（一）酒精連續(xù)發(fā)酵 1 1、九罐連續(xù)糖蜜發(fā)酵工藝九罐連續(xù)糖蜜發(fā)酵工藝酒母和糖蜜同時加入第一個罐，并依次流入各罐，最后從第酒母和糖蜜同時加入第一個罐，并依次流入各罐，最后從第九個罐流出。在第一個罐中通入空氣，并維持第一罐中一定的九個罐流出。在第一個罐中通入空氣，并維持第一罐中一定的酵母數(shù)。二氧化碳氣體由各罐頂部進總匯集管，到綜合利用車酵母數(shù)。二氧化碳氣體由各罐頂部進總匯集管，到綜合利用車間

37、。連續(xù)發(fā)酵周期可達間。連續(xù)發(fā)酵周期可達2020天，發(fā)酵只需天，發(fā)酵只需3232小時，酒精濃度達小時，酒精濃度達9-9-10%10%。2 2、印度、印度BiostilBiostil連續(xù)發(fā)酵工藝連續(xù)發(fā)酵工藝自自19891989年以來，印度國內(nèi)有年以來，印度國內(nèi)有3535家酒精廠采用阿法拉伐的家酒精廠采用阿法拉伐的BiostilBiostil工藝。生產(chǎn)規(guī)模在工藝。生產(chǎn)規(guī)模在3-183-18萬升萬升/ /日。日。VAMVAM有機化工公司，有機化工公司，19941994年采用年采用BiostilBiostil法建法建1515萬升日，用萬升日，用一個發(fā)酵罐，六臺酵母離心機，酵母回流發(fā)酵罐，但從粗餾塔一個發(fā)

38、酵罐，六臺酵母離心機，酵母回流發(fā)酵罐，但從粗餾塔出來的醪液沒有回流發(fā)酵罐，而是全部直接排放出來的醪液沒有回流發(fā)酵罐，而是全部直接排放( (廢液用來制廢液用來制沼氣沼氣) )，這是與其他采用該工藝的廠不同之處。成熟醪酒分，這是與其他采用該工藝的廠不同之處。成熟醪酒分8 8、殘?zhí)菤執(zhí)莑 .5l .5，每噸標準糖蜜產(chǎn)酒精，每噸標準糖蜜產(chǎn)酒精0.2380.238噸噸( (濃度濃度9696) )，BiostilBiostil生產(chǎn)線工人生產(chǎn)線工人2525人，比傳統(tǒng)法減少人，比傳統(tǒng)法減少1616人。人。 首家采用首家采用BiostilBiostil工藝的是沙哈德里糖廠，該廠采用一個發(fā)工藝的是沙哈德里糖廠，該

39、廠采用一個發(fā)酵罐，容積酵罐，容積275m275m3 3罐。內(nèi)無機械攪拌，采用罐外冷卻方式，即罐。內(nèi)無機械攪拌，采用罐外冷卻方式，即從發(fā)酵罐抽出的醇液經(jīng)板式換熱器降溫后再回至發(fā)酵罐，罐從發(fā)酵罐抽出的醇液經(jīng)板式換熱器降溫后再回至發(fā)酵罐，罐內(nèi)溫度維持在內(nèi)溫度維持在3232左右。從板式換熱器出來的冷卻水，經(jīng)過左右。從板式換熱器出來的冷卻水，經(jīng)過兩座鉑流式冷卻塔，將冷卻水溫度降低后，再泵至板式換熱兩座鉑流式冷卻塔，將冷卻水溫度降低后，再泵至板式換熱器，循環(huán)使用。兩臺酵母離心機器，循環(huán)使用。兩臺酵母離心機( (其中一臺為備用其中一臺為備用) )，每一臺，每一臺功率為功率為45kw45kw。粗餾塔。粗餾塔1

40、.8m1.8m，蒸餾塔全部采用銅材質(zhì)，塔外，蒸餾塔全部采用銅材質(zhì)，塔外無保溫層。產(chǎn)量為無保溫層。產(chǎn)量為4500045000升升/ /日。日。工藝流程：將酵母菌種投入繁殖罐培養(yǎng)工藝流程：將酵母菌種投入繁殖罐培養(yǎng)1818小時，再經(jīng)第一、小時，再經(jīng)第一、二繁殖罐進一步擴大培養(yǎng)后進入發(fā)酵罐，每個榨季只需投一二繁殖罐進一步擴大培養(yǎng)后進入發(fā)酵罐，每個榨季只需投一次菌種。糖蜜用回流的廢液稀釋到次菌種。糖蜜用回流的廢液稀釋到40oBX, 40oBX, 送入發(fā)酵罐，控送入發(fā)酵罐，控制罐內(nèi)酵母數(shù)量約制罐內(nèi)酵母數(shù)量約4 4億毫升，溫度億毫升，溫度3232，進行單罐連續(xù)發(fā)，進行單罐連續(xù)發(fā)酵，醪液在罐內(nèi)停留八小時，含酒分約酵，醪液在罐內(nèi)停留八小時，含酒分約8 8的成熟醪從發(fā)酵的成熟醪從發(fā)酵罐底取出經(jīng)旋流器除渣，再經(jīng)酵母分離機將分離出的酵母回罐底取出經(jīng)旋流器除渣，再經(jīng)酵母分離機將分離出的酵母回流入發(fā)酵罐，醪液則通過熱交換器預熱后去五塔差壓蒸餾系流入發(fā)酵罐，醪液則通過熱交換器預熱后去五塔差壓蒸餾系統(tǒng)的粗餾塔，蒸餾后的大部分統(tǒng)的粗餾塔，蒸餾后的大部分( (約約6