【正文】 由于各種微生物的生理特性和代謝途徑不同，故對于微生物的生物合成熱至今尚難準(zhǔn)確計算。? 二、酒精發(fā)酵罐的計算? (一 )發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)尺寸的確定? 發(fā)酵罐全容積可按下式計算： ? 約 5分鐘時間即可完成洗滌作業(yè)。? 對于 120m3的酒精發(fā)酵耀，采用363mm的噴水管，管上開有 4430個小孔，兩頭噴嘴口徑為 9mm。酒精發(fā)酵罐的洗滌? 過去均由人工操作，不僅勞動強(qiáng)度大，而且二氧化碳?xì)怏w一旦末徹底排除，工人入罐清洗會發(fā)生中毒事故。 酒精發(fā)酵罐筒體結(jié)構(gòu)? 為圓柱形，底蓋和頂蓋均為碟形或錐形。 ? 酒精和啤酒都屬于嫌氣發(fā)酵產(chǎn)物，其發(fā)酵罐因不需要通入昂貴的無菌空氣，因此在設(shè)備放大、制造和操作時，都比好氣發(fā)酵設(shè)備簡單得多。第二節(jié) 按照發(fā)酵罐設(shè)備特點分類：機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐：包括循環(huán)式，如伍式發(fā)酵罐，文氏管發(fā)酵罐，以及非循環(huán)式的通風(fēng)式發(fā)酵罐和自吸式發(fā)酵罐等。發(fā)酵罐的類型 發(fā)酵熱量： 5VVM。5．需氧量： 0． 05～ kg／ cm3(表壓 )。? 種子制備設(shè)備、主發(fā)酵設(shè)備、輔助設(shè)備 (無菌空氣和培養(yǎng)基的制備 )，發(fā)酵液預(yù)處理設(shè)備，粗產(chǎn)品的提取設(shè)備、產(chǎn)品精制與干燥設(shè)備、流出物回收、利用和處理設(shè)備等。發(fā)酵罐的種類 因此，發(fā)酵罐的嚴(yán)密性，運行的高度可靠性是發(fā)酵工業(yè)的顯著特點。于是，大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)酵罐應(yīng)運而生，胰島素，干擾素等基因工程的產(chǎn)品走上商品化。由于大規(guī)模生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的需要，又出現(xiàn)了壓力循環(huán)和壓力噴射型的發(fā)酵罐，它可以克服 — 些氣體交換和熱交換問題。? 第二階段 :19001940年，出現(xiàn)了 200m3的鋼制發(fā)酵罐，在面包酵母發(fā)酵罐中開始使用空氣分布器，機(jī)械攪拌開始用在小型的發(fā)酵罐中。一、發(fā)酵罐 ? 發(fā)酵罐：承擔(dān)產(chǎn)物的生產(chǎn)任務(wù)。第七章 發(fā)酵設(shè)備主講人：劉萍第一節(jié) 發(fā)酵設(shè)備概述? 發(fā)酵主要設(shè)備為發(fā)酵罐和種子罐，它們各自都附有原料 (培養(yǎng)基 )調(diào)制、蒸煮、滅菌和冷卻設(shè)備，通氣調(diào)節(jié)和除菌設(shè)備，以及攪拌器等。發(fā)酵罐的定義：是為一個特定生物化學(xué)過程的操作提供良好而滿意的環(huán)境的容器。發(fā)酵罐系統(tǒng)? 第三階段： 19401960年，機(jī)械攪拌、通風(fēng)，無菌操作和純種培養(yǎng)等一系列技術(shù)開始完善，發(fā)酵工藝過程的參數(shù)檢測和控制方面已出現(xiàn)，耐蒸汽滅菌的在線連續(xù)測定的 pH電極和溶氧電極，計算機(jī)開始進(jìn)行發(fā)酵過程的控制。計算機(jī)開始在發(fā)酵工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。 （ 2）現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)為了獲取更大的經(jīng)濟(jì)利益，發(fā)酵罐更加趨向大型化和自動化發(fā)展。? 發(fā)酵工業(yè)上最常用的是通風(fēng)攪拌罐。發(fā)酵罐工藝操作條件 3．滅菌條件；溫度 100～ 140℃ ，壓力 0～ 3kmo1／ m37．功率消耗： ～ 4kW／ m3。000～ 201．按微生物生長代謝需要分類：好氣：抗生素、酶制劑、酵母、氨基酸，維生素等產(chǎn)品是在好氣發(fā)酵罐中進(jìn)行的；需要強(qiáng)烈的通風(fēng)攪拌，目的是提高氧在發(fā)酵液中的傳質(zhì)系數(shù)；厭氣：丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等采用厭氣發(fā)酵罐。非機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐：包括循環(huán)式的氣提式、液提式發(fā)酵罐，以及非循環(huán)式的排管式和噴射式發(fā)酵罐。? 它的容積常大于 50m3， H:Dt=12，罐的上、下部都是錐形的。一、酒精發(fā)酵罐 ? 在酒精發(fā)酸過程中，為了回收二氧化碳?xì)怏w及其所帶出的部分酒精，發(fā)酵罐宜采用密閉式。發(fā)酵的冷卻裝置? 對于中小型發(fā)酵罐，多采用罐頂噴水淋于罐外壁表面進(jìn)行膜狀冷卻；? 對于大型發(fā)酵罐，罐內(nèi)裝有冷卻蛇管或罐內(nèi)蛇管和罐外壁噴灑聯(lián)合冷卻裝置，? 為避免發(fā)酵車間的潮濕和積水，要求在罐體底部沿罐體四周裝有集水槽。? 近年來，酒精發(fā)酵罐巳逐步采用水力噴射洗滌裝置，從而改善了工人的勞動強(qiáng)度和提高了操作效率。 洗滌水若用廢熱水，還可提高洗滌效果。? (二 )發(fā)酵罐罐數(shù)的確定? 對于間歇發(fā)酵，發(fā)酵罐罐數(shù)可按下式計算 ? 對于確定酒精、啤酒等嫌氣發(fā)酵的發(fā)酵熱，一船按發(fā)酵最旺盛時單位時間糖度降低的百分值來計算，通常以消耗 1kg麥芽糖發(fā)酵放出的熱量約為 418， 600J為計算基準(zhǔn)。? 代謝氣體帶走的蒸發(fā)熱量 Q2與糖濃濃度、發(fā)酵程度好壞有關(guān)，除間接測定外，目前還難具體計算，一般計算時可取 Q1的 6％左右。4．冷卻水耗量的計算? ? QA—— 酒精或其他發(fā)酵產(chǎn)品的總發(fā)酵熱 (J／ h)? QB—— 冷卻水帶走的熱量 (J／ h)? [例題 ]? 某酒精工廠，每發(fā)酵罐的進(jìn)料量為24t/h。假定罐壁不包扎保溫層，壁溫最高可達(dá) 35t，生產(chǎn)廠所在地區(qū)的夏季平均溫度可查閱有關(guān)資料，現(xiàn)假定為 32℃。? 近年來，啤酒發(fā)酵設(shè)備向大型、室外、聯(lián)合的方向發(fā)展，迄今為止，使用的大型發(fā)酵罐容量已達(dá) 1500噸。? 由陶器向木材 水泥 金屬材料演變? 現(xiàn)在的啤酒生產(chǎn)，后兩種材料都在使用。隨著啤酒生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，發(fā)酵容器大型化，并為密閉式。原來是在開放式長方形容器上面加弓形蓋子的密閉發(fā)酵槽；隨著技術(shù)革新過渡到用鋼板、不銹鋼或鋁制的臥式圓筒形發(fā)酵罐。 形式以長方形或正方形為主。? 前發(fā)酵槽的底略有傾斜，利于廢水排出? 離槽底 1015cm處，伸出有嫩啤酒放出管? 為了維持發(fā)酵槽內(nèi)醪液的低溫，在槽中裝有冷卻蛇管或排管。減少前發(fā)酵室內(nèi)通風(fēng)換氣的耗冷量（ 3） 組成在槽內(nèi)裝置冷卻蛇管在發(fā)酵室內(nèi)配置冷卻排， 降低發(fā)酵室的冷耗量措施? 合理地在室內(nèi)配置進(jìn)出風(fēng)道以及正確操作空調(diào)設(shè)備? 發(fā)酵室的四周墻壁和頂棚均要采用較好的絕熱結(jié)構(gòu)，絕熱層厚度不應(yīng)小于 5cm。? 從節(jié)省冷耗考慮，室內(nèi)空間不宜太高，單位體積發(fā)酵室內(nèi)的發(fā)酵槽容量應(yīng)盡可能最大。在一個發(fā)酵槽內(nèi)可容納一次麥汁量的前提下，發(fā)酵槽的數(shù)目可按下式計算? 若單個發(fā)酵槽可容納糖化一次麥汁量的整倍數(shù)，則發(fā)酵槽數(shù)目可按下列通式計算 ? ? 根據(jù)工藝要求，貯酒室內(nèi)要維持比前發(fā)酵室更低的溫度，一般要求 02℃ ，特殊產(chǎn)品要求達(dá)到2℃ 左右。? ? 后發(fā)酵槽槽身裝有人孔、取樣閥、進(jìn)出啤酒接管、排出二氧化碳接管、壓縮空氣接管、溫度計、壓力表和安全閥等附屬裝置。? 貯酒室和通道相隔的墻壁上開有一定直徑和數(shù)量的玻璃窺察窗，便于觀察后發(fā)酵室內(nèi)部情況。? 如果濾酒時貯酒罐的背壓用 CO2，情況會好得多。圓筒體錐底發(fā)酵耀? 圓簡體錐底立式發(fā)酵罐 (簡稱錐形罐 )，已廣泛用于上面或下面發(fā)酵啤酒生產(chǎn)。? 已滅菌的新鮮麥汁與酵母由底部進(jìn)入罐內(nèi)；? 發(fā)酵最旺盛時，使用全部冷卻夾套，維持適宜的發(fā)酵溫度。? 在罐底裝有凈化的 CO2充氣管。? 優(yōu)點：? （ 1）是能耗低，采用的管徑小，生產(chǎn)費用可以降低。? 容器的形式主要指其單位容積所需的表面積，以 m2/100L表示，這是影響造價的主要因素。若作為前酵和貯酒兩用，就應(yīng)以貯灑時 CO2含量為依據(jù)，所需的耐壓程度要稍高于單用于前酵的罐。? 大型發(fā)酵罐放料的速度很快造成一定的負(fù)壓。? 罐內(nèi) CO2的除去量可根據(jù)進(jìn)入的清洗液的堿含量算出，并進(jìn)一步計算出需要進(jìn)入罐內(nèi)的空氣量。而且在發(fā)酵時上升的二氧化碳?xì)馀輰χ車囊后w具有一種拖曳力? 由于拖曳力和提升力結(jié)合后所造成的氣體攪拌作用，使罐的內(nèi)容物得到循環(huán)，促進(jìn)了發(fā)酵液的混合相熱交換。? 聯(lián)合罐在發(fā)酵生產(chǎn)上的用途與錐形罐相同，既可用于前、后發(fā)酵，也能用于多罐法及一罐法生產(chǎn)。總的表面積是 378m3? 聯(lián)合罐的基礎(chǔ)是一鋼筋混凝土圓柱體，其外壁約 3m高， 20cm厚。? 其高度與直徑比為 1:12:1? 外部設(shè)有冷卻夾套，冷卻夾套包圍罐身與罐底。（ 1）利用離心機(jī)回收酵母（ 2）利用薄板換熱器控制發(fā)酵溫度（ 3）利用循環(huán)泵把發(fā)酵液抽出又送回去。? （ 1）第一次循環(huán)是在主發(fā)酵完畢的第 8天，發(fā)酵液由離心機(jī)分離酵母后經(jīng)薄板換熱器降溫返回發(fā)酵耀，循環(huán)時間為 7h。? （ 3）若雙乙酰含量高，或生味物質(zhì)較顯著，可在第 10天進(jìn)行第三次循環(huán)操作。（三） CIP清洗系統(tǒng)? 啤酒發(fā)酵罐的容量正在逐步增大，這類發(fā)酵罐大部分安裝在室外，原來的清洗方法已不適用，必須采用自動化的噴洗裝置。 place的簡稱，意即內(nèi)部清洗系統(tǒng)。? 如果在大罐中加澄清劑，會在罐底形成沉渣層，故在罐的出料處設(shè)一沉渣阻擋器? 同時為了能放盡罐底的存液，出料處應(yīng)是一雙重出口。? CIF循環(huán)單位設(shè)在酒庫內(nèi)，包括微型開關(guān) (控制清洗液的進(jìn)出 )、控制盤、 CIP供應(yīng)泵、污水泵、水箱。? 通氣閥位置應(yīng)在罐內(nèi)的清洗液的液位之上，可防止清洗后由于罐的冷卻而造成真空，因為它可以無阻地補(bǔ)入空氣。清洗程序(1)預(yù)沖洗：在罐底的沉渣放了一半之后進(jìn)行，每次預(yù)沖洗的時間為 30秒，