发酵设备课件.ppt

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1、发酵设备发酵设备第一节第一节 发酵设备概述发酵设备概述发发酵酵主主要要设设备备为为发发酵酵罐罐和和种种子子罐罐，它它们们各各自自都都附附有有原原料料(培培养养基基)调调制制、蒸蒸煮煮、灭灭菌菌和和冷冷却却设设备备，通通气气调调节节和除菌设备，以及搅拌器等。和除菌设备，以及搅拌器等。种子罐：种子罐：以确保发酵罐培养所必需的菌体量为目的。以确保发酵罐培养所必需的菌体量为目的。发酵罐：发酵罐：承担产物的生产任务。承担产物的生产任务。它必须能够提供微生物生命活动和代谢所要求的它必须能够提供微生物生命活动和代谢所要求的条件，并便于操作和控制，保证工艺条件的实现，从条件，并便于操作和控制，保证工艺条件的实

2、现，从而获得高产。而获得高产。一、发酵罐一、发酵罐 发酵罐的定义：是为一个特定生物化学过程的操发酵罐的定义：是为一个特定生物化学过程的操作提供良好而满意的环境的容器。对于某些工艺作提供良好而满意的环境的容器。对于某些工艺来说，发酵罐是个密闭容器，同时附带精密控制来说，发酵罐是个密闭容器，同时附带精密控制系统；而对于另一些简单的工艺来说，发酵罐只系统；而对于另一些简单的工艺来说，发酵罐只是个开口容器，有时甚至简单到只要有一个开口是个开口容器，有时甚至简单到只要有一个开口的坑。的坑。发酵罐系统发酵罐系统一个优良的发酵罐装置和组成一个优良的发酵罐装置和组成（1）应具有严密的结构）应具有严密的结构（2

3、）良好的液体混合特性）良好的液体混合特性（3）好的传质相传热速率）好的传质相传热速率（4）具有配套而又可靠的检测、控制仪表）具有配套而又可靠的检测、控制仪表发酵罐的特点发酵罐的特点（1）发发酵酵罐罐与与其其他他工工业业设设备备的的突突出出差差别别是是对对纯纯种种培培养养的的要要求求之之高高，几几乎乎达达到到十十分分苛苛刻刻的的程程度度。因因此此，发发酵酵罐罐的的严严密密性性，运行的高度可靠性是发酵工业的显著特点。运行的高度可靠性是发酵工业的显著特点。（2）现现代代发发酵酵工工业业为为了了获获取取更更大大的的经经济济利利益益，发发酵酵罐罐更更加加趋趋向向大型化和自动化发展。大型化和自动化发展。在

4、在发发酵酵罐罐的的自自动动化化方方面面，作作为为参参数数检检测测的的眼眼睛睛如如pH电电极极、溶溶解解氧氧电电极极、溶溶解解二二氧氧化化碳碳电电极极等等的的在在线线检检测测在在国国外外巳巳相相当当成成熟熟。国国内内目目前前尚尚处处于于起起步步阶阶段段，发发酵酵检检测测参参数数还还只只限限于于温温度、压力、空气流量等一些最常规的参数。度、压力、空气流量等一些最常规的参数。发酵罐的种类发酵罐的种类发酵工业上最常用的是发酵工业上最常用的是通风搅拌罐通风搅拌罐。除了通风。除了通风搅拌发酵罐外，其它型式的发酵罐如：搅拌发酵罐外，其它型式的发酵罐如：气提式气提式发酵罐发酵罐、压力循环发酵罐压力循环发酵罐、

5、带超滤膜带超滤膜的发酵罐的发酵罐等等。典型发酵设备典型发酵设备种子制备设备、主发酵设备、辅助设备种子制备设备、主发酵设备、辅助设备(无菌空无菌空气和培养基的制备气和培养基的制备)，发酵液预处理设备，粗产，发酵液预处理设备，粗产品的提取设备、产品精制与干燥设备、流出物品的提取设备、产品精制与干燥设备、流出物回收、利用和处理设备等。回收、利用和处理设备等。发酵罐工艺操作条件发酵罐工艺操作条件1温度：温度：2540。2压力：压力：01kgcm3(表压表压)。3灭菌条件；温度灭菌条件；温度100140，压力，压力03kgcm3(表压表压).4pH：211。5需氧量：需氧量：0050.3kmo1m3h。

6、6通气量：通气量：0.32MVV。7功率消耗：功率消耗：0.54kWm3。8.发酵热量：发酵热量：500020000kcalm3h。发酵罐的类型发酵罐的类型1按微生物生长代谢需要分类：按微生物生长代谢需要分类：好好气气：抗抗生生素素、酶酶制制剂剂、酵酵母母、氨氨基基酸酸，维维生生素素等等产产品品是是在在好好气气发发酵酵罐罐中中进进行行的的；需需要要强强烈烈的的通通风风搅拌，目的是提高氧在发酵液中的传质系数搅拌，目的是提高氧在发酵液中的传质系数；厌厌气气：丙丙酮酮丁丁醇醇、酒酒精精、啤啤酒酒、乳乳酸酸等等采采用用厌厌气气发发酵罐。不需要通气。酵罐。不需要通气。2.按照发酵罐设备特点分类：按照发酵

7、罐设备特点分类：机机械械搅搅拌拌通通风风发发酵酵罐罐：包包括括循循环环式式，如如伍伍式式发发酵酵罐罐，文文氏氏管管发发酵酵罐罐，以以及及非非循循环环式式的的通通风风式式发发酵酵罐罐和和自自吸吸式式发酵罐等。发酵罐等。非非机机械械搅搅拌拌通通风风发发酵酵罐罐：包包括括循循环环式式的的气气提提式式、液液提提式式发酵罐，以及非循环式的排管式和喷射式发酵罐。发酵罐，以及非循环式的排管式和喷射式发酵罐。这这两两类类发发酵酵罐罐是是采采用用不不同同的的手手段段使使发发酵酵罐罐内内的的气气、固固、液液三三相相充充分分混混合合，从从而而满满足足微微生生物物生生长长和和产产物物形形成成对对氧的需求。氧的需求。3

8、按容积分类：按容积分类：一般认为一般认为500L以下的是实验室发酵罐；以下的是实验室发酵罐；500-5000L是中试发酵罐；是中试发酵罐；5000L以上是生产规模的发酵罐。以上是生产规模的发酵罐。第二节第二节 嫌气发酵设备嫌气发酵设备 密闭厌氧发酵罐密闭厌氧发酵罐 对对这这类类发发酵酵罐罐的的要要求求是是：能能封封闭闭；能能承承受受一一定定压压力力；有有冷冷却却设设备备；罐罐内内尽尽量量减减少少装装置置，消消灭灭死死角角，便便于于清清洗灭菌。洗灭菌。酒酒精精和和啤啤酒酒都都属属于于嫌嫌气气发发酵酵产产物物，其其发发酵酵罐罐因因不不需需要要通通入入昂昂贵贵的的无无菌菌空空气气，因因此此在在设设备

9、备放放大大、制制造造和和操操作作时，都比好气发酵设备简单得多。时，都比好气发酵设备简单得多。它它的的容容积积常常大大于于50m3，H:Dt=1-2，罐罐的的上上、下下部都是锥形的。部都是锥形的。上上部部有有物物料料口口，冷冷却却水水口口，CO2和和气气体体出出口口、人人孔孔和和压力表开口等。压力表开口等。温温度度控控制制采采用用罐罐内内蛇蛇管管和和罐罐外外壁壁直直接接水水喷喷淋淋相相结结合合，排料管在罐的底部。排料管在罐的底部。一、酒精发酵罐一、酒精发酵罐酵母将糖转化为酒精高转化率条件酵母将糖转化为酒精高转化率条件(1)满足酵母生长和代谢的必要工艺条件满足酵母生长和代谢的必要工艺条件(2)一定

10、的生化反应时间一定的生化反应时间(3)及时移走在生化反应过程中将释放的生物热及时移走在生化反应过程中将释放的生物热酒精发酵罐的结构要求酒精发酵罐的结构要求满足工艺要求，有利于发酵的排出满足工艺要求，有利于发酵的排出从结构上有利于发酵液的排出从结构上有利于发酵液的排出有利于设备清洗、维修以及设备制造安有利于设备清洗、维修以及设备制造安装方便等问题。装方便等问题。酒精发酵罐筒体结构酒精发酵罐筒体结构为圆柱形，底盖和顶盖均为碟形或锥形。为圆柱形，底盖和顶盖均为碟形或锥形。在在酒酒精精发发酸酸过过程程中中，为为了了回回收收二二氧氧化化碳碳气气体体及及其其所所带带出的部分酒精，发酵罐宜采用密闭式。出的部

11、分酒精，发酵罐宜采用密闭式。罐罐顶顶装装有有人人孔孔、视视镜镜及及二二氧氧化化碳碳回回收收管管、进进料料管管、接接种管、压力表和测量仪表接口管等。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；罐底装有排料口和排污口；罐身上下部装有取样口和温度计接口，对于大型发酵罐身上下部装有取样口和温度计接口，对于大型发酵耀，为了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有人孔。耀，为了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有人孔。发酵的冷却装置发酵的冷却装置对对于于中中小小型型发发酵酵罐罐，多多采采用用罐罐顶顶喷喷水水淋淋于于罐罐外外壁壁表面进行膜状冷却；表面进行膜状冷却；对对于于大大型型发发酵酵罐罐，罐罐内内装

12、装有有冷冷却却蛇蛇管管或或罐罐内内蛇蛇管管和罐外壁喷洒联合冷却装置，和罐外壁喷洒联合冷却装置，为为避避免免发发酵酵车车间间的的潮潮湿湿和和积积水水，要要求求在在罐罐体体底底部部沿罐体四周装有集水槽。沿罐体四周装有集水槽。采用罐外列管式喷淋冷却的方法，具有冷却发酵采用罐外列管式喷淋冷却的方法，具有冷却发酵液均匀，冷却效率高等优点。液均匀，冷却效率高等优点。酒精发酵罐的洗涤酒精发酵罐的洗涤过过去去均均由由人人工工操操作作，不不仅仅劳劳动动强强度度大大，而而且且二二氧氧化化碳碳气气体体一一旦旦末末彻彻底底排排除除，工工人人入入罐罐清清洗洗会会发生中毒事故。发生中毒事故。近近年年来来，酒酒精精发发酵酵

13、罐罐巳巳逐逐步步采采用用水水力力喷喷射射洗洗涤涤装装置置，从从而而改改善善了了工工人人的的劳劳动动强强度度和和提提高高了了操操作作效效率率。大大型型发发酵酵罐罐采采用用这这种种水水力力洗洗涤涤装装置置尤尤为重要。为重要。二、啤酒发酵设备二、啤酒发酵设备近近年年来来，啤啤酒酒发发酵酵设设备备向向大大型型、室室外外、联联合合的的方方向向发发展展，迄迄今今为为止止，使使用用的的大大型型发发酵酵罐罐容容量量已达已达1500吨。吨。(一一)前发酵设备前发酵设备传传统统的的前前发发酵酵槽槽均均置置于于发发酵酵室室内内，发发酵酵槽槽大大部部分分为为开口式。开口式。前前发发酵酵槽槽可可为为钢钢板板制制，常常见

14、见的的采采用用钢钢筋筋混混凝凝上上制制成成，也有用砖砌、外面抹水泥的发酵槽。也有用砖砌、外面抹水泥的发酵槽。形式以长方形或正方形为主。形式以长方形或正方形为主。前前发发酵酵槽槽内内要要涂涂布布一一层层特特殊殊涂涂料料作作为为保保护护层层。采采用用不不饱饱和和聚聚脂脂树树脂脂、环环氧氧树树脂脂或或其其他他特特殊殊涂涂料料较较为为广泛，但还未完全符合啤酒低温发酵的防腐要求。广泛，但还未完全符合啤酒低温发酵的防腐要求。前发酵槽的底略有倾斜，利于废水排出前发酵槽的底略有倾斜，利于废水排出离槽底离槽底10-15cm处，伸出有嫩啤酒放出管处，伸出有嫩啤酒放出管为为了了维维持持发发酵酵槽槽内内醪醪液液的的低

15、低温温，在在槽槽中中装装有有冷冷却蛇管或排管。却蛇管或排管。前前发发酵酵槽槽的的冷冷却却面面积积，根根据据经经验验，对对下下面面啤啤酒酒发发酵酵取取每每立立方方米米发发酵酵液液约约为为0.2平平方方米米冷冷却却面面积，蛇管内通入积，蛇管内通入0-2度的冰水。度的冰水。注意注意CO2的排放，防止中毒的排放，防止中毒(二二)后发酵设备后发酵设备主主要要完完成成嫩嫩啤啤酒酒的的继继续续发发酵酵，并并饱饱和和二二氧氧化化碳碳，促促进进啤酒的稳定、澄清和成熟。啤酒的稳定、澄清和成熟。根根据据工工艺艺要要求求，贮贮酒酒室室内内要要维维持持比比前前发发酵酵室室更更低低的的温温度，一般要求度，一般要求0-20

16、-2，特殊产品要求达到，特殊产品要求达到-2-2左右。左右。后后发发酵酵过过程程残残糖糖较较低低，发发酵酵温温和和，故故槽槽内内一一般般无无须须再再装置冷却蛇管。装置冷却蛇管。贮贮酒酒室室的的建建筑筑结结构构和和保保温温要要求求，均均不不能能低低于于前前发发酵酵室室，室室内内低低温温的的维维持持，是是借借室室内内冷冷却却排排管管或或通通入入冷冷风风循循环环而得。而得。后后发发酵酵槽槽是是金金属属的的圆圆筒筒形形密密闭闭容容器器，有有卧卧式式和和立立式两种。工厂大多数采用卧式。式两种。工厂大多数采用卧式。发发酵酵过过程程中中需需饱饱和和CO2CO2，后后发发酵酵槽槽应应制制成成耐耐压压0.1-0

17、.2MPa0.1-0.2MPa表压的容器。表压的容器。后后发发酵酵槽槽槽槽身身装装有有人人孔孔、取取样样阀阀、进进出出啤啤酒酒接接管管、排排出出二二氧氧化化碳碳接接管管、压压缩缩空空气气接接管管、温温度度计计、压压力表和安全阀等附属装置。力表和安全阀等附属装置。（三）新型啤酒发酵设备（三）新型啤酒发酵设备1.圆筒体锥底发酵罐圆筒体锥底发酵罐圆圆简简体体锥锥底底立立式式发发酵酵罐罐(简简称称锥锥形形罐罐)，已已广泛用于发酵啤酒生产。广泛用于发酵啤酒生产。锥锥形形罐罐可可单单独独用用于于前前发发酵酵或或后后发发酵酵，还还可可以以将将前前、后后发发酵酵合合并并在在该该罐罐进进行行(一一罐罐法法)。设

18、备特点设备特点这种设备一般置于室外。这种设备一般置于室外。已灭菌的新鲜麦汁与酵母由底部进入罐内；已灭菌的新鲜麦汁与酵母由底部进入罐内；发发酵酵最最旺旺盛盛时时，使使用用全全部部冷冷却却夹夹套套，维维持持适适宜宜的的发发酵酵温温度度。冷冷媒媒多多采采用用乙乙二二醇醇或或酒酒精精溶溶液液，也也可可使使用用氨氨(直直接接蒸蒸发发)作作冷冷媒；媒；CO2气体由罐顶排出。气体由罐顶排出。罐罐身身和和罐罐盖盖上上均均装装有有人人孔孔，罐罐顶顶装装有有压压力力表表、安安全全阀阀和和玻玻璃视镜。璃视镜。在罐底装有净化的在罐底装有净化的CO2充气管。充气管。罐身装有取样管和温度计接管。罐身装有取样管和温度计接管

19、。设备外部包扎良好的保温层，以减少冷量损耗设备外部包扎良好的保温层，以减少冷量损耗。（1）是是能能耗耗低低，采采用用的的管管径径小小，生生产产费费用可以降低。用可以降低。（2）最终沉积在锥底的酵母，可打开锥）最终沉积在锥底的酵母，可打开锥底阀门，把酵母排出罐外，部分酵母留底阀门，把酵母排出罐外，部分酵母留作下次待用。作下次待用。优点优点2.联合罐联合罐是是一一种种具具有有较较浅浅锥锥底底的的大大直直径径(高高径径比比为为1：113)发酵罐发酵罐能在罐内进行机械搅拌，并具有冷却装置。能在罐内进行机械搅拌，并具有冷却装置。联合罐在发酵生产上的用途与锥形罐相同，联合罐在发酵生产上的用途与锥形罐相同，

20、既可用于前、后发酵，也能用于多罐法及既可用于前、后发酵，也能用于多罐法及一罐法生产。因而它适合多方面的需要，一罐法生产。因而它适合多方面的需要，故又称该类型罐为故又称该类型罐为通用罐通用罐。3.朝日罐朝日罐前发酵和后发酵合一的室外大型发酵罐前发酵和后发酵合一的室外大型发酵罐朝朝日日罐罐是是用用46mm的的不不绣绣钢钢板板制制成成的的斜斜底底圆圆柱柱型型发发酵罐。酵罐。其高度与直径比为其高度与直径比为1:1-2:1外外部部设设有有冷冷却却夹夹套套，冷冷却却夹夹套套包包围围罐罐身身与与罐罐底底。外外面面用泡沫塑料保温用泡沫塑料保温内内部部设设有有带带转转轴轴的的可可动动排排油油管管，用用来来排排出

21、出酒酒液液，并并有有保持酒液中保持酒液中CO2含量均一的作用含量均一的作用。（三）（三）CIP清洗系统清洗系统啤啤酒酒发发酵酵罐罐的的容容量量正正在在逐逐步步增增大大，这这类类发发酵酵罐罐大大部部分分安安装装在在室室外外，原原来来的的清清洗洗方方法法已已不不适适用用，必必须须采采用用自自动动化化的的喷喷洗洗装置。装置。采用较多的是采用较多的是CIP清洗系统。清洗系统。所所谓谓CIP系系统统，是是cleaninplace的的简简称称，意即内部清洗系统。意即内部清洗系统。啤酒的连续发酵罐种类啤酒的连续发酵罐种类1两两个个搅搅拌拌罐罐和和一一个个酵酵母母分分离离罐罐串串联联起起来来，加加入入酒酒花花

22、的的麦麦芽芽汁汁流流加加入入第第一一个个搅搅拌拌罐罐，经经发发酵酵后后，成成熟熟啤啤酒酒从从分分离离罐中流出。这种流程已达到日产罐中流出。这种流程已达到日产100m2的规模。的规模。2由由数数个个高高度度69m的的塔塔式式发发酵酵罐罐串串联联起起来来，附附加加一一些些酵酵母分离和啤酒贮藏设备。母分离和啤酒贮藏设备。还还有有一一个个由由主主发发酵酵塔塔和和一一个个发发酵酵塔塔组组成成，发发酵酵周周期期40、50小时，连续发酵两个月，各项经济指标均优于间歇法。小时，连续发酵两个月，各项经济指标均优于间歇法。三、丙酮三、丙酮丁醇发酵罐丁醇发酵罐生生产产丙丙酮酮、丁丁醇醇的的发发酵酵罐罐比比酒酒精精发

23、发酵酵罐罐高高，罐罐身身需需承承受受高高压压，罐罐壁壁较较厚厚，用用钢钢板板制制成成。顶顶盖盖和和底底部部采采用用球球形形封封头头，罐罐内内表表面面平平整整光光滑滑，无无内内部部件件，采采用用表表面面喷淋冷却。喷淋冷却。第三节第三节 通风发酵罐通风发酵罐 一、机械搅拌发酵罐一、机械搅拌发酵罐二、自吸式发酵罐二、自吸式发酵罐三、气泡塔式发酵罐三、气泡塔式发酵罐四、带升式发酵罐四、带升式发酵罐五、液提式发酵罐五、液提式发酵罐六、气提式发酵罐六、气提式发酵罐一、机械搅拌发酵罐一、机械搅拌发酵罐机械搅拌发酵罐是发酵工厂常用类型之一。机械搅拌发酵罐是发酵工厂常用类型之一。它是利用机械搅拌器的作用，使空气

24、和醪液充它是利用机械搅拌器的作用，使空气和醪液充分混合促使氧在醪液中溶解，以保证供给微生分混合促使氧在醪液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要的氧气。物生长繁殖、发酵所需要的氧气。发酵罐的基本条件发酵罐的基本条件（1）发发酵酵罐罐应应具具有有适适宜宜的的径径高高比比。罐罐身身越越高高，氧氧的利用率较高。的利用率较高。（2）发酵罐能承受一定的压力。）发酵罐能承受一定的压力。（3）要保证发酵液必须的溶解氧。）要保证发酵液必须的溶解氧。（4）发酵罐应具有足够的冷却面积。）发酵罐应具有足够的冷却面积。（5）发发酵酵罐罐内内应应尽尽量量减减少少死死角角，避避免免藏藏垢垢积积污污，灭菌能彻底，避免

25、染菌。灭菌能彻底，避免染菌。（6）搅拌器的轴封应严密，防病量减少泄漏。）搅拌器的轴封应严密，防病量减少泄漏。发酵罐的结构发酵罐的结构1、罐体罐体2、搅拌器和挡板搅拌器和挡板3、消泡器消泡器4、联轴器及轴承联轴器及轴承5、变速装置变速装置 6、空气分布装置空气分布装置7、轴封轴封8、冷却装置冷却装置好气性机械搅拌发酵罐是密封好气性机械搅拌发酵罐是密封式受压设备，主要部件包括：式受压设备，主要部件包括：罐身罐身轴封轴封消泡器消泡器搅拌器搅拌器联轴器联轴器中间轴承中间轴承挡板挡板空气分布管空气分布管换热装置换热装置人孔以及管路等人孔以及管路等由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成，材料由圆柱体及椭圆形或

26、碟形封头焊接而成，材料为碳钢或不锈钢，对于大型发酵罐可用衬不锈为碳钢或不锈钢，对于大型发酵罐可用衬不锈钢板或复合不锈钢制成，衬里用的不锈钢板厚钢板或复合不锈钢制成，衬里用的不锈钢板厚为为2-3毫米。毫米。为了满足工业要求，在一定压力下操作、空消为了满足工业要求，在一定压力下操作、空消或实消，罐为一个受压容器，通常灭菌的压力或实消，罐为一个受压容器，通常灭菌的压力为为2.5公斤公斤/厘米厘米2（绝对压力）。（绝对压力）。罐体罐体 搅拌器搅拌器搅拌器的作用是打碎气泡，使空气与溶搅拌器的作用是打碎气泡，使空气与溶液均匀接触，使氧溶解于发酵液中。液均匀接触，使氧溶解于发酵液中。搅拌器有轴向式（桨叶式、

27、螺旋桨式）搅拌器有轴向式（桨叶式、螺旋桨式）和径向式（涡轮式）两种。和径向式（涡轮式）两种。轴向式搅拌器轴向式搅拌器桨叶式桨叶式螺旋桨式螺旋桨式径向式（涡轮式）搅拌器径向式（涡轮式）搅拌器平直叶平直叶弯叶弯叶箭叶箭叶挡挡板板挡板的作用是改变液流的方向，由径向流改为挡板的作用是改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体激烈翻动，增加溶解氧。轴向流，促使液体激烈翻动，增加溶解氧。通常挡板宽度取（通常挡板宽度取（0.1-0.12）D，装设，装设4-6块即块即可满足全挡板条件。可满足全挡板条件。所谓所谓“全挡板条件全挡板条件”是指在一定转速下再增加是指在一定转速下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。要

28、达到全挡板罐内附件而轴功率仍保持不变。要达到全挡板条件必须满足下式要求：条件必须满足下式要求：D罐的直径（罐的直径（mm）Z挡板数挡板数W挡板宽度（挡板宽度（mm）竖立的列管，排管，也可以起挡板作用，故一竖立的列管，排管，也可以起挡板作用，故一般具有冷却列管或排管的发酵罐内不另设挡板。般具有冷却列管或排管的发酵罐内不另设挡板。（但冷却管为盘管时，则应设挡板。）挡板的（但冷却管为盘管时，则应设挡板。）挡板的长度自液面起到罐底为止。长度自液面起到罐底为止。挡板与罐壁之间的距离为（挡板与罐壁之间的距离为（1/51/9）W，避免，避免形成死角，防止物料与菌体堆积形成死角，防止物料与菌体堆积。消消泡泡方

29、方式式有有两两种种：一一是是加加入入化化学学消消泡泡剂剂消消除除泡泡沫沫，但但高高浓浓度度的的化化学学消消泡泡剂剂会会对对发发酵酵产产生生抑抑制制作作用用，故故不能添加太多；不能添加太多；第第二二种种方方式式，即即机机械械消消泡泡。消消泡泡器器常常用用的的形形式式有有锯锯齿式、梳状式及孔板式。孔板式的孔径约齿式、梳状式及孔板式。孔板式的孔径约10201020毫米。毫米。消泡器的长度约为罐径的消泡器的长度约为罐径的0 06565倍倍。消泡装量消泡装量联轴器及轴承联轴器及轴承大型发酵罐搅拌轴较长，常分为二至三段，用大型发酵罐搅拌轴较长，常分为二至三段，用联轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性联接。联轴器使

30、上下搅拌轴成牢固的刚性联接。常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。小型的发常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。小型的发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接，轴的连接应垂酵罐可采用法兰将搅拌轴连接，轴的连接应垂直，中心线对正。直，中心线对正。为了减少震动，中型发酵罐一般在罐内装有底为了减少震动，中型发酵罐一般在罐内装有底轴承，而大型发酵罐装有中间轴承，底轴承和轴承，而大型发酵罐装有中间轴承，底轴承和中间轴承的水平位置应能适当调节。中间轴承的水平位置应能适当调节。罐内轴承不能加润滑油，应采用液体润滑的塑罐内轴承不能加润滑油，应采用液体润滑的塑料轴瓦（如石棉酚醛塑料，聚四氟乙烯等）。料轴瓦（如石棉酚醛塑料，聚四氟乙烯等

31、）。轴瓦与轴之间的间隙常取轴径的轴瓦与轴之间的间隙常取轴径的0.4-0.7%，以，以适应温度差的变化。适应温度差的变化。变速装置变速装置试验罐采用无级变速装置，发酵罐常用的变速试验罐采用无级变速装置，发酵罐常用的变速装置有三角皮带伸展动，圆柱或螺旋圆锥齿轮装置有三角皮带伸展动，圆柱或螺旋圆锥齿轮减速装置，其中以三角皮带变速传动效率较高，减速装置，其中以三角皮带变速传动效率较高，但加工，安装精度要求高。但加工，安装精度要求高。采用变极电动机作阶段变速，即在需氧高峰时采用高采用变极电动机作阶段变速，即在需氧高峰时采用高转速，而在不需较高溶解氧的阶段适当降低转速。这转速，而在不需较高溶解氧的阶段适当

32、降低转速。这样，发酵产率并不降低，而动力消耗则有所节约。样，发酵产率并不降低，而动力消耗则有所节约。自动化程度较高的发酵罐，采用可控硅变频装置，根自动化程度较高的发酵罐，采用可控硅变频装置，根据溶氧测定仪连续测定发酵液中溶解氧浓度的情况，据溶氧测定仪连续测定发酵液中溶解氧浓度的情况，并按照微生物生长需要的耗氧及发酵情况，随时自动并按照微生物生长需要的耗氧及发酵情况，随时自动变更转速，这种装置进一步节约了动力消耗，并可相变更转速，这种装置进一步节约了动力消耗，并可相应提高发酵产率，但其装置颇为复杂。应提高发酵产率，但其装置颇为复杂。空气分布装置空气分布装置空气分布装置的作用是吹入无菌空气，并使空

33、气均匀分布。空气分布装置的作用是吹入无菌空气，并使空气均匀分布。分布装置的形式有单管及环形管等。常用的为单管式，管分布装置的形式有单管及环形管等。常用的为单管式，管口对正罐底中央，装于最低一挡搅拌器下面，管口与罐低口对正罐底中央，装于最低一挡搅拌器下面，管口与罐低的距离约的距离约40mm，并且空气分散效果较好。，并且空气分散效果较好。若距离过大，空气分散效果较差。该距离可根据溶氧情况若距离过大，空气分散效果较差。该距离可根据溶氧情况适当调整，空气由分布管喷出上升时，被搅拌器打碎成小适当调整，空气由分布管喷出上升时，被搅拌器打碎成小气泡，并与醪液充分混合，增加了气液传质效果。气泡，并与醪液充分混

34、合，增加了气液传质效果。通常通风管的空气流速取通常通风管的空气流速取20米米/秒。为了防止吹管吹入秒。为了防止吹管吹入的空气直接喷击罐底，加速罐底腐蚀，在空气分布器的空气直接喷击罐底，加速罐底腐蚀，在空气分布器下部罐底上加焊一块不锈钢补强。可延长罐底寿命。下部罐底上加焊一块不锈钢补强。可延长罐底寿命。通风量在通风量在0.020.5ml/sec时，气泡的直径与空气喷口时，气泡的直径与空气喷口直径的直径的1/3次方成正比。也就是说，喷口直径越小，气次方成正比。也就是说，喷口直径越小，气泡直径也越小。因而氧的传质系数也越大。但是生产泡直径也越小。因而氧的传质系数也越大。但是生产实际的通风量均超过上述

35、范围，因此气泡直径仅与通实际的通风量均超过上述范围，因此气泡直径仅与通风量有关，而与喷口直径无关。风量有关，而与喷口直径无关。轴轴封封安装在旋转轴与设备之间的部件，它的作用是阻止工安装在旋转轴与设备之间的部件，它的作用是阻止工作介质（液体、气体）沿转动轴伸出设备之处泄漏作介质（液体、气体）沿转动轴伸出设备之处泄漏轴封的作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，轴封的作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄露和污染杂菌。常用的轴封有填料函轴封和端防止泄露和污染杂菌。常用的轴封有填料函轴封和端面轴封两种。面轴封两种。填料函轴封是由填料箱体，填料底衬套，填料压盖和填料函轴封是由填料箱体，填料

36、底衬套，填料压盖和压紧螺栓待零件构成，使旋转轴达到密封的效果。压紧螺栓待零件构成，使旋转轴达到密封的效果。冷却装置冷却装置5M3以下发酵罐一般采用夹套冷却。大型发酵以下发酵罐一般采用夹套冷却。大型发酵罐采用列管冷却（四至八组）。带夹套的发酵罐采用列管冷却（四至八组）。带夹套的发酵罐罐体壁厚要按外压计算罐罐体壁厚要按外压计算即即3.5Kg/厘米厘米2（绝（绝对压力）对压力）夹套内设置螺旋片导板，来增加换热效果，同夹套内设置螺旋片导板，来增加换热效果，同时对罐身起加强作用。冷却列管极易腐蚀或磨时对罐身起加强作用。冷却列管极易腐蚀或磨损穿孔，最好用不锈钢制造。损穿孔，最好用不锈钢制造。好气性机械搅拌

37、发酵罐是密封好气性机械搅拌发酵罐是密封式受压设备，主要部件包括：式受压设备，主要部件包括：罐身罐身轴封轴封消泡器消泡器搅拌器搅拌器联轴器联轴器中间轴承中间轴承挡板挡板空气分布管空气分布管换热装置换热装置人孔以及管路等人孔以及管路等二、自吸式发酵罐二、自吸式发酵罐它与通用发酵罐的主要区别是：它与通用发酵罐的主要区别是：有一个特殊的搅拌器，搅拌器由转子和定子有一个特殊的搅拌器，搅拌器由转子和定子组成；组成；没有通气管。没有通气管。具有转子和定子的搅拌器的吸气原理：具有转子和定子的搅拌器的吸气原理：浸在发酵液中的转子迅速旋转，液体和空气在离心浸在发酵液中的转子迅速旋转，液体和空气在离心力的作用下，被

38、甩向叶轮外缘。这时，转子中心处形力的作用下，被甩向叶轮外缘。这时，转子中心处形成负压，转子转速愈大，所造成的负压也愈大。由于成负压，转子转速愈大，所造成的负压也愈大。由于转子的空膛与大气相通，发酵罐外的空气通过过滤器转子的空膛与大气相通，发酵罐外的空气通过过滤器不断地被吸入，随即甩向叶轮外缘，再通过异向叶轮不断地被吸入，随即甩向叶轮外缘，再通过异向叶轮使气液均匀分布甩出。转子的搅拌，又使使气液均匀分布甩出。转子的搅拌，又使气液在叶轮气液在叶轮周围形成强烈的混合流，空气泡被粉碎，气液充分混周围形成强烈的混合流，空气泡被粉碎，气液充分混合。合。三、气泡塔式发酵罐三、气泡塔式发酵罐塔塔式式发发酵酵罐

39、罐系系一一直直立立长长圆圆筒筒，筒筒内内安安装装孔孔板板，有有的的还还在在罐罐内内安安装装搅搅拌拌器器，罐罐壁壁四四周周装装挡挡板板。与与分分批批的的机机械械搅搅拌拌发发酵酵罐罐类类似似，有有的的塔塔顶顶横横截截面面扩扩大大，供供以以降降低低流流速速，截截留留液液体体夹带的悬浮物。发酵液和空气可以并流，也可逆流。夹带的悬浮物。发酵液和空气可以并流，也可逆流。罐罐的的特特点点是是：罐罐身身高高，高高径径比比为为6；土土霉霉素素等等生生产产用用的的设设备备，高高径径比比达达到到7。由由于于液液位位高高，空空气气利利用用率率高高，节节省省空空气气约约5，节节省省动动力力约约30，但但底底部部存存在在

40、沉沉淀淀现现象象；温温度度高高时时降降温较难温较难。四、带升式发酵罐四、带升式发酵罐带带升升式式发发酵酵罐罐也也称称为为气气流流搅搅拌拌发发酵酵罐罐，不不用用机机械搅拌，借通风起到搅拌作用并供给氧气。械搅拌，借通风起到搅拌作用并供给氧气。特特点点：结结构构简简单单，冷冷却却面面积积小小，无无搅搅拌拌传传动动设设备备，料料液液充充满满系系数数大大，无无须须加加消消泡泡剂剂，维维修修、操作及清洗简便，节省动力，减少染菌等。操作及清洗简便，节省动力，减少染菌等。工作原理：外循环气流搅拌罐是将空气上升管装工作原理：外循环气流搅拌罐是将空气上升管装在罐外，下端与罐底连通，管底装空气喷嘴，压在罐外，下端与

41、罐底连通，管底装空气喷嘴，压缩空气以缩空气以250300ms高速喷出，与上升管内高速喷出，与上升管内醪液接触，由于气液混合体密度小于罐内醪液，醪液接触，由于气液混合体密度小于罐内醪液，所以在管内上升，管上端与罐身切线相连，液体所以在管内上升，管上端与罐身切线相连，液体由切线进入在罐内回旋下降，形成激烈循环。由切线进入在罐内回旋下降，形成激烈循环。五、液提式发酵罐五、液提式发酵罐液液提提发发酵酵罐罐是是液液体体借借助助于于一一个个液液体体泵泵进进行行输输送送，同时气体在液体的喷嘴处被吸入发酵罐同时气体在液体的喷嘴处被吸入发酵罐喷喷嘴嘴是是这这类类发发酵酵罐罐的的一一个个特特殊殊部部件件，制制造造

42、要要求求精密。精密。六、气提式发酵罐六、气提式发酵罐空空气气压压缩缩机机是是气气提提式式发发酵酵罐罐的的重重要要组组成成部部分分，它的效率决定于它的形式。它的效率决定于它的形式。压压缩缩气气体体通通过过空空气气分分布布器器进进入入液液体体后后，最最初初形形成成的的气气泡泡由由液液体体剧剧烈烈翻翻动动来来分分散散的的，所所以以气气泡泡的分散程度决定于功率消耗速率。的分散程度决定于功率消耗速率。第四节第四节 固体发酵设备固体发酵设备固体发酵固体发酵微微生生物物在在具具有有一一定定温温度度和和湿湿度度的的固固体体表表面进行生长和繁殖就称作为固体发酵。面进行生长和繁殖就称作为固体发酵。固体发酵主要适合

43、于霉菌。固体发酵主要适合于霉菌。固体发酵的优缺点固体发酵的优缺点1、原料来源广，价格低廉。、原料来源广，价格低廉。2、在霉菌发酵时就可以防止污染杂菌。、在霉菌发酵时就可以防止污染杂菌。3、能耗低。、能耗低。4、固固体体发发酵酵的的产产物物回回收收般般步步骤骤少少，费费用用也省。也省。固体发酵存在的主要工程问题是大规模生产时固体发酵存在的主要工程问题是大规模生产时的散热比较困难，参数检测如的散热比较困难，参数检测如pHpH值、温度、菌值、温度、菌体增殖量、产物生成量等是很难实现的。因此，体增殖量、产物生成量等是很难实现的。因此，实现固体发酵的最优化困难重重。实现固体发酵的最优化困难重重。固体发酵

44、设备固体发酵设备1 1浅盘式：浅盘式：国内广大农村的个体生产中，采用曲国内广大农村的个体生产中，采用曲盘、帘子和曲架就可以进行生产。工业上是用盘、帘子和曲架就可以进行生产。工业上是用多层铝制浅盘放在架子上进行培养，培养室保多层铝制浅盘放在架子上进行培养，培养室保持一定的温度和湿度。持一定的温度和湿度。2 2旋转式：旋转式：旋转式固体发酵罐有鼓形和管形，培旋转式固体发酵罐有鼓形和管形，培养过程中，整个发酵罐以低速间歇旋转，罐内养过程中，整个发酵罐以低速间歇旋转，罐内的小固体颗粒会沿着罐壁滑动，达到散热和与的小固体颗粒会沿着罐壁滑动，达到散热和与空气接触之目的。空气接触之目的。3厚层式：厚层式：固体发酵床的底部为多孔筛板，风固体发酵床的底部为多孔筛板，风道倾斜形，可使平行流动的气流变成垂直流动。道倾斜形，可使平行流动的气流变成垂直流动。曲层厚度可以是曲层厚度可以是300-350mm300-350mm。无菌的压缩空气。无菌的压缩空气需调节好温度和湿度，空气的相对湿度一般为需调节好温度和湿度，空气的相对湿度一般为9292，空气风压常为，空气风压常为200mmHg200mmHg，这种装置的进，这种装置的进出料和翻曲可以实现机械化和自动化，在工业出料和翻曲可以实现机械化和自动化，在工业生产上已有应用。生产上已有应用。