页数：49页文件大小：6.48 MB来源： 发酵设备课件及实验ppt课件
本课件为发酵设备课程第二章，介绍酒精发酵罐与啤酒发酵设备的罐型、结构、尺寸与冷却面积计算，并系统讲解间歇发酵、连续发酵的工艺流程、罐数确定与理论计算。
第二章嫌气发酵设备
授课时间4学时 单元目标与要求掌握酒精、啤酒发酵罐的特点、原理、构造与计算，啤酒间歇发酵流程，酒精连续发酵流程。 授课内容酒精发酵设备、啤酒发酵设备的特点、原理、构造与计算，啤酒和酒精间歇与连续发酵工艺。 重点和难点酒精发酵设备、啤酒发酵设备的特点、原理、构造与计算，啤酒间歇发酵流程，酒精连续发酵流程。
第一节酒精发酵设备一、酒精发酵罐
1、罐型 酒精发酵罐筒体为圆柱形，低盖和顶盖均为碟形或锥形。 在酒精发酵过程中，为了回收二氧化碳气体及其所带出的部分酒精，发酵罐采用密闭式顶有人孔，视镜及二氧化碳回收管。 进料管接种管压力表和测量仪表接口管等。 罐底装有排料口和排污口罐身上下装有取样口和温度计接中口对于型发酵罐。 为了便于维修和清洗，在近罐底装有人孔。
2. 发酵的冷却装置中小型发酵罐，多采用罐顶喷水淋于罐外表面进行膜状冷却；对于大型发酵罐，罐内装有冷却蛇管或罐外壁喷洒联合冷却。
3. 洗涤装置：水力喷射洗涤装置。
二.酒精发酵罐的计算（一）发酵罐结构尺寸发酵罐全体积：式中V—发酵罐的代表容积V0—进入发酵罐的发酵液量—装液系数，一般取=0.85~0.90带有锥形底、盖的圆柱形发酵罐全容积为：
酒精发酵罐其罐体高度、底、盖高度和罐径的尺寸关系可推荐如下：H =1.1 -1.5D h1=0.1 -0.14Dh1=0.05 -0.1D根据发酵的全容积V和径高比等，即可确定发酵罐的结构尺寸。
(二）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：N—发酵罐个数（其中一个作备用）（个）n—每24小时内进行加料的发酵罐数目（个）t—一次发酵罐周期所需要时间（小时)
（三）发酵罐冷却面积计算式中Q—总的发酵热（J/h）K—传热总系数J/（m2 h ℃）△tm—对数平均温度差, ℃F—冷却面积（m2）发酵罐冷却面积的计算可按传热基本方程式来确定，即：
第二节啤酒发酵设备啤酒发酵设备的发展：1.木材→水泥→金属2.开放式→向密闭式3.方形→圆形卧式→立式圆筒锥底罐4.人工洗涤→CIP自动清洗系统啤酒发酵工艺的发展：1、间歇2、连续：搅拌多罐型、塔式
第二节啤酒发酵设备啤酒发酵设备的发展：1.木材→水泥→金属2.开放式→向密闭式3.方形→圆形卧式→立式圆筒锥底罐4.人工洗涤→CIP自动清洗系统啤酒发酵工艺的发展：1、间歇2、连续：搅拌多罐型、塔式
啤酒发酵形式：上面发酵与下面发酵工艺温度对照表
| 啤酒种类 | 起始温度(℃) | 最高温度(℃) | 最终温度(℃) |
|---|---|---|---|
| 上面啤酒 | 10~15 | 15~25 | 5~7 |
| 下面啤酒 | 6~8 | 8~12 | 3.5~5 |
一、啤酒前、后发酵设备1、啤酒前发酵设备长、正方形，开口，30m3/个，H小于2m
（二）前发酵槽的计算1、发酵槽数的确定（1）容纳一次糖化的麦芽汁时N = ntn—每日糖化次数t—前发酵所需时间
2、前发酵槽体积的计算发酵槽体积（1）容纳一次糖化的麦芽汁时V= ZV0/φV—前发酵槽的全体积Z—在一个发酵槽内可容纳糖化麦芽汁的次数V0——糖化一次麦汁量Φ—装液系数0.8-0.85
3、前发酵槽冷却面积的计算(1)计算主发酵期每小时的放热量Q(2)计算传热系数K (3)传热面积
2、后发酵槽卧式密闭槽，也有立式后发酵阶段残糖继续发酵，饱和二氧化碳，澄清、成熟
(四)后发酵槽的计算1、后酵槽数目NN=V/Vs2、后酵槽全体积V0 =Vs/Φ
（一）圆筒体锥底发酵罐二、新型啤发酵设备
1、主要结构(1）压力真空装置的作用 根据设定的压力来自动控制 允许无菌空气进入罐内，CO2气体排出罐外，维持设定的压力。
3、设计因素 高度和直径：H/D = 1.5 -6：1 液位高度：小于12m好 锥角：60 -750 材料：不锈钢 隔热材料：聚苯乙烯泡沫、聚酰胺树脂、膨胀珍珠岩 罐的耐压：顶、筒、底部材料厚度可不一样 罐的清洗：CIP
（二）其他发酵罐1、联合罐（P70 ）为浅锥底大直径，H/D为1-2：1，造价低，用氨直接蒸发来冷却，只在罐的上部做了一段米勒冷却板，可在24小时内发酵温度由15℃下降至5℃，属小面积大流量冷却方式。
用途：与发酵罐相同，既用于前后发酵，也能用于多罐法及一罐法生产。 主体：是一个圆柱体。由带人孔的薄壳垂直圆柱体，拱形顶有足够斜度，锥底所组成。罐体采用１５ｃｍ厚的保温层。 搅拌：可用机械搅拌，也可以通过对罐体的精心设计达到同样的搅拌作用。
2、朝日罐为微倾斜底的平底罐，H/D =1-2，工艺与锥形罐不同。特点：离心机回收酵母，用薄板换热器冷却，用泵将发酵液抽出冷却后又送回罐内，也起搅拌作用,可加速啤酒的成熟,发酵时罐的装量达９６％，提高设备利用率。
三、CIP清洗系统
第三节连续发酵间歇发酵：微生物在一个罐内完成4个阶段的培养过程。连续发酵：在发酵罐内不断流加培养液，又不断排出发酵液，使发酵罐中的微生物一直维持在生长加速期。同时又降低代谢产物的积累，这样就缩短了发酵周期，提高了设备利用率。
连续发酵特点是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。在此前提下，可用数学方式和实验公式来表达连续发酵在稳定状态条件下，微生物生长速度，代谢产物，底物浓度和流加速度之间关系。
一、连续发酵时间的确定
二、连续发酵理论罐数的确定1、最低罐数限定 产物积累、菌体生长、条件一致，用单罐 产物积累、菌体生长、条件分为两个阶段，用双罐 发酵过程分多个阶段、各阶段条件不同，用多罐
三、连续发酵流程（一）酒精连续发酵流程
2、糖蜜发酵酒精流程
(二)啤酒连续发酵连续发酵缺点：双乙酰高微生物变异染菌使用连续发酵的啤酒厂新西兰啤酒厂三罐和四罐英国塔式罐上海啤酒厂塔式罐连续发酵流程多罐式和塔式
三罐式连续发酵：啤酒三罐式连续发酵主要工艺参数表
| 参数 | 1号发酵罐 | 2号发酵罐 | 3号分离罐 |
|---|---|---|---|
| 装量(m³) | 26 | 26 | 14 |
| 温度(℃) | 21 | 24 | 3~7 |
| 酵母浓度(个/mL) | 5.4×10⁷ | 6×10⁷ | 2×10⁷ |
| pH | 4.0 | 3.9 | — |
2、塔式发酵罐主发酵周期2天,进塔12-14 ℃,出塔14-18 ℃,冷却到0 ℃入锥形罐后发酵.
四、发酵法生产酒精最新技术 应用酶解纤维素发酵生产酒精 酒精发酵微生物的改良 应用细菌的酒精发酵 应用固定化细胞生产酒精 世界燃料酒精现状
思考题1、酒精发酵罐结构，淀粉质原料的连续发酵操作过程?2、为何酒精发酵罐的冷却装置多用蛇管,而机械搅拌通风发酵罐多用列管?3、啤酒圆柱体锥形发酵罐结构特点?压力真空装置有何作用?罐内是如何自然对流的?4、连续发酵时间、罐数确定方法?
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