PDF《第九章》

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第九章 厌氧发酵设备

2 2 ? 发酵设备是发酵工厂中主要的设备,它 提供了一个适应微生物生命活动和生物 代谢的场所.

? 由于微生物分厌氧和通风两大类, 故供 微生物生存和代谢的生产设备也就各不 相同. ? 不论厌氧或通风发酵设备,除了满足微 生物培养所必要的工艺要求外,还得考 虑材质的要求以及加工制造难易程度等 因素.

3 3 本章主要讲述的内容

第一节 酒精发酵设备及计算

第二节 啤酒发酵设备及计算

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第一节 酒精发酵设备及计算 ? 满足酒精发酵的工艺要求 C 满足酒精酵母生长和代谢的 必要工艺条件 C 将发酵产生的热量及时移走 ? 有利于发酵液的排出,设 备的清洗、维修以及设备 制造安装方便等问题.

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一、酒精发酵罐的结构 1,基本结构 ? 酒精发酵罐筒体为圆柱形 ? 底盖和顶盖均为碟形或锥形的 立式金属容器 ? 罐顶装有废汽回收管,进料管 ,按种管,压力表、各种测量 仪表接口管及供观察清洗和检 修罐体内部的人孔等 ? 罐底装有排料口和排污口对于 大型发酵罐,为了便于维修和 清洗,往往在近罐底也装有人 孔?罐身上下部装有取样口和温度 计接口

6 6 2,发酵罐的冷却装置 C 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;

C 大型发酵罐:由于罐外壁冷 却面积不能满足冷却要求, 所以,罐内装有冷却蛇管或 罐内蛇管和罐外壁喷洒联合 冷却装置. C 此外,也有采用罐外列管式 喷琳冷却的方法,此法具有 冷却发酵液均匀、冷却效率 高等优点.

7 7 3,发酵罐的洗涤装置 大型酒精发酵罐采用水力喷射洗涤装置

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二、酒精发酵罐的计算 1,发酵罐结构尺寸的确定 发酵罐全容积的计算: 式中:V-发酵罐的全容积(米3) V0-发酵罐中的装液量(米3) φ-装液系数(一般取0.85~0.90) ?

0 V V =

9 9 ? 带有锥形底、盖的圆柱形发酵罐全容积为 : 式中 D:罐的直径(米) H:罐的圆柱部分高度(米) h1:罐底高度(米) h2:盖高度(米) 通常:H=1.1~1.5D, h1=0.1~0.4D, h2=0.05~0.1D ) (

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2 4

2 1 h h H D V + + = π

10 10 2,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(个) n:每24小时内进行加料的发酵罐数 t:发酵周期(小时)

1 24 + = nt N

11 11 3,发酵罐冷却面积的计算 发酵罐冷却面积的计算可按传热基本方程式 来确定,即: 式中 F:冷却面积(米2) Q:总的发酵热(焦耳/小时) K:传热总系数(焦耳/米2.小时.?C) Δtm:对数平均温度差(?C) m t K Q F Δ =

12 12 (1)总发酵热的估算 微生物在厌氧发酵过程中总的发酵热, 一般由生物合成热Q1,蒸发热损失Q2, 罐壁向周围散失的热损失Q3等三部分热 量所组成.即: Q= Q1 -( Q2 + Q3 )

13 13 Q1的估算 ? 按发酵最旺盛时单位时间糖度降低的百分值来计算 ? 计算方法:在发酵最旺盛时,测定小型试验箱冷却水 的进出口温度和单位时间内的耗水量,从而得出其放 热量(Q1'

). 由Q1'

扩大到生产罐,则生产罐的Q1为: Q2一般取Q1的5%~6%左右. Q3这部分热量由对流和辐射组成,可查阅相关手册. ) ( '

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1 t t WC Q p ? =

1 '

'

1 1

1 V Q V Q =

14 14 (2)对数平均温度差Δtm的计算 tF:主发酵时的发酵温度(?C) t1:冷却水进口温度(?C) t2:冷却水出口温度(?C)

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2 1 ln ) ( ) ( t F t t F t F F t t t t m t ? ? ? ? ? = Δ