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第二节 嫌气发酵设备 密闭厌氧发酵罐 对这类发酵罐的要求是：能封闭；能承受一定压力；有冷却设备；罐内尽量减少装置，消灭死角，便于清洗灭菌。 酒精和啤酒都属于嫌气发酵产物，其发酵罐因不需要通入昂贵的无菌空气，因此在设备放大、制造和操作时，都比好气发酵设备简单得多。 它的容积常大于50m3，H:Dt=1-2，罐的上、下部都是锥形的。 上部有物料口，冷却水口，CO2和气体出口、人孔和压力表开口等。 温度控制采用罐内蛇管和罐外壁直接水喷淋相结合，排料管在罐的底部。 一、酒精发酵罐 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 (2)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 酒精发酵罐的结构要求 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 有利于设备清洗、维修以及设备制造安装方便等问题。 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。 在酒精发酸过程中，为了回收二氧化碳气体及其所带出的部分酒精，发酵罐宜采用密闭式。 罐顶装有人孔、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。 发酵的冷却装置 对于中小型发酵罐，多采用罐顶喷水淋于罐外壁表面进行膜状冷却； 对于大型发酵罐，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， 为避免发酵车间的潮湿和积水，要求在罐体底部沿罐体四周装有集水槽。 采用罐外列管式喷淋冷却的方法，具有冷却发酵液均匀，冷却效率高等优点。 酒精发酵罐的洗涤 过去均由人工操作，不仅劳动强度大，而且二氧化碳气体一旦末彻底排除，工人入罐清洗会发生中毒事故。 近年来，酒精发酵罐巳逐步采用水力喷射洗涤装置，从而改善了工人的劳动强度和提高了操作效率。大型发酵罐采用这种水力洗涤装置尤为重要。 水力喷射装置 是由一根两头装有喷嘴的洒水管组成 两头喷水管弯有一定的弧度 喷水管上均匀地钻有一定数量的小孔 喷水管安装时呈水平 喷水管借活接头和固定供水管相连接 它是借喷水管两头喷嘴以一定喷出速度而形成的反作用力，使喷水管自动旋转。 对于120m3的酒精发酵罐，采用36×3mm的喷水管，管上开有44×30个小孔，两头喷嘴口径为9mm。 高压强的水力喷射洗涤装置 它是一根直立的喷水管，沿轴向安装于罐的中央，在垂直喷水管上按一定的间距均匀地钻有4-6mm的小孔，孔与水平呈20度角，水平喷水管借活接头，上端和供水总管，下端相垂直分配管相连接，洗涤水压为0.6-0.8MPa。 水流在较高压力下，由水平喷水管出口处喷出，使其以每分钟48—56转自动旋转，并以极大的速度喷射到罐壁各处，而垂直的喷水管也以同样的水流速度喷射到罐体四壁和罐底。 约5分钟时间即可完成洗涤作业。洗涤水若用废热水，还可提高洗涤效果。 二、酒精发酵罐的计算 (一)发酵罐结构尺寸的确定 发酵罐全容积可按下式计算： (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 (三)发酵罐冷却面积计算 1．总的发酵热Q 微生物在嫌气发醉过程中总的发酵热，一般由生物合成热Q1，蒸发热损失Q2，罐壁向用围散失的热损失Q3等三部分热量所组成。 微生物的生物合成热是由维持微生物生命活动的呼吸热、促进微生物增殖的繁殖热以及微生物形成代谢产物的发酵热所组成 由于各种微生物的生理特性和代谢途径不同，故对于微生物的生物合成热至今尚难准确计算。 对于确定酒精、啤酒等嫌气发酵的发酵热，一船按发酵最旺盛时单位时间糖度降低的百分值来计算，通常以消耗1kg麦芽糖发酵放出的热量约为418，600J为计算基准。 如果发酵液不进行冷却，则发酵温度可升高10℃。 此外，对于小型试验罐，也可在发酵最旺盛时，测定其冷却水的进出口温度和单位时间内的耗水量，从而得出小罐的放热量Q1’。 代谢气体带走的蒸发热量Q2与糖浓浓度、发酵程度好坏有关，除间接测定外，目前还难具体计算，一般计算时可取Q1的5、6％左右。 不论发酵罐置于室内或室外，均要向周围空间散失热量Q3，这部分热量由对流相辐射组成，具体计算可参阅有关资料。 所以总的发酵热是： 二、啤酒发酵设备 近年来，啤酒发酵设备向大型、室外、联合的方向发展，迄今为止，使用的大型发酵罐容量已达1500吨。 大型化的目的是： (1)??? 由于大型化，使啤酒质量均一化； 由于啤酒生产的罐数减少，使生产合理化，降低了主要设备的投资。 啤酒发酵容器的变迁过程 (1)发酵容器材料的变化。 由陶器向木材---水泥----金属材料演变 现在的啤酒生产，后两种材料都在使用。 我国大多数啤酒发酵容器为内有涂料的钢筋水泥槽，