嫌气发酵设备.doc

第六章 嫌气发酵设备 第一节 酒精发酵设备 一、对酒精发酵罐的要求 (1)及时移走热量; （2）有利于发酵液的排出；（3）便于设备的清洗，维修；（4）有利于回收二氧化碳。 二、酒精发酵罐结构 (1)罐体：圆柱形体，碟形或锥形底盖和顶盖。灌顶装有人孔、视镜、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，罐身上下部有取样口和温度计接口。 (2)冷却装置：中小型发酵罐采用灌顶喷水淋于罐外壁表面进行膜状冷却；大型发酵罐，采用罐内装冷却蛇管或罐内蛇管和罐外壁喷洒联合冷却装置。 (3)洗涤：水力洗涤装置，由一根两头装有喷嘴的洒水管组成，两头喷水管弯成一定的弧度，喷水管上钻有一定数量的小孔，借活接头和固定供水管连接，喷水管两头喷嘴以一定速度喷出水而形成反作用力，使喷水管自动旋转，从而达到水力洗涤的目的。 高压水力喷射洗涤装置，一根直立的喷水管，安装于罐中央，在垂直喷水管上钻小孔，水平喷水管借活接头，上端和供水管，下端和垂直分配管连接。水流在较高压力下，由水平喷水管出口处喷出，并以极大的速度喷射到罐壁，而垂直喷水管也以同样的水流速度喷射到罐体和罐底。 对于20m 对于20m3的酒精发酵罐，采用φ36×3mm的喷水罐，管上开有φ4×30个小孔，两头喷嘴直径9mm 二、酒精发酵罐的计算 （一）发酵罐结构尺寸的确定 发酵罐全体积： 式中 ——进入发酵罐的发酵液量，m3； ——装液系数，0.85~0.90。 带有锥形底、盖及圆柱形筒身的发酵罐： 式中 ——罐的直径，； ——罐的圆柱部分高度，； ——罐底高度，； ——罐盖高度，。 根据发酵罐的全体积V和高径比H/D等，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：发酵罐数目为 式中 ——发酵罐个数，个； ——每24小时内进行加料的发酵罐数目，个； ——发酵周期所需要时间，。 （三）发酵罐的冷却面积的计算 发酵罐冷却面积的计算可按传热方程式来确定，即： 式中 ——总的发酵热，J/h； ——总传热系数， ℃)； ——对数平均温度差，℃； ——冷却面积，。 1 总发酵热Q Q=Q1-(Q2+Q3) 式中Q1:生物合成热， ； Q2:蒸发损失热， 5％－6％Q1 Q3:罐散热 2 对数平均温度差ΔTm 3 传热总系数K的确定 发酵液到蛇管的传热系数K1，一般计算时根据生产经验或直接测定为准，然而由于发酵液的组分和浓度等不同，其不同的发酵液K1值也有所不同，对于酒精而言可以取2300-2700KJ/m2?h?℃。 从冷却管壁到冷却水的传热系数K2，若采用蛇管冷却，水为冷却剂，则可以用如下公式计算。 若采用罐外喷淋冷却，则K2为: 上式适用的喷淋水密度为100-1500Kg/h 由于发酵液组分时常变化，且主发酵期醪液上下翻腾，传热情况较复杂，故k值取经验值。 4 冷却水耗量的计算 热平衡方程为 Q发=Q水=WCP（t2-t1） 式中 W—冷却水耗量，kg/h ——冷却水在平均温度的比热，时的比热 ； ——冷却水进出口温度，℃。 第二节 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。大型化的目的主要有两方面：由于大型化，使啤酒的质量均一化；由于啤酒生产的罐数减少，使生产合理化，降低设备的投资。 啤酒发酵器的变迁过程，大概可分三个方向：①发酵容器材料的变化。容器材料由陶瓷向木材→水泥→金属材料演变。现在的啤酒生产，后两种材料都在使用。②发酵方式改变，开放式向密闭式转变。③密闭容器形状的演变，由长方形容器上面加穹形盖到圆拄性转变。 目前使用的大型发酵罐主要是立式罐，如奈坦罐，联合罐，朝日罐等。由于发酵罐量的增大，清洗设备也有很大进步，大多采用CIP自动清洗系统。 一、啤酒发酵设备结构 （一）前发酵设备结构 大部分为开口式长方形和正方形。制造材料：钢板、钢筋混凝土、也有用砖砌、外面抹水泥的发酵槽。涂布一层特殊材料作为保护层。如沥青蜡涂料、不饱和聚脂树脂、环氧树脂或其他特殊涂料等。 前发酵槽的底略有倾斜，利于废水排出，离槽底10~15cm处，伸出嫩啤酒放出管，该管为活动接管，平时可拆卸，所以伸出槽底的高度也可适当调节。管口有个塞子，以挡住沉淀下来的酵母，避免酵母污染放出的嫩啤酒，使嫩啤酒放空后，可拆去啤酒出口管头。酵母即从槽底该管口直接流出。 为了维持发酵槽内醪液的低温，在槽内装有冷却