第三章_嫌气发酵设备.pdf

《生物工程设备》 Bioengineering Equipment 第3 章嫌气发酵设备 微生物发酵分嫌氧和好氧两大类，故发酵设备也分为 两大类。酒精、啤酒及丙酮、丁醇溶剂等属于嫌氧发酵产 品；谷氨酸、柠檬酸、酶制剂和抗生素等属于好氧发酵产 品，在发酵过程中需不断通入无菌空气。 嫌氧发酵产品的典型代表是酒精和啤酒。酒精发酵罐 具有通用性，其可以用于其它嫌氧发酵产品的生产，如丙 酮、丁醇等有机溶剂。而啤酒发酵设备则具有专用性。酒 精既可以在食品、医药等方面应用，又可以作为生物能源 物质，成为酒精燃料。用生物技术生产酒精是今后发展的 重要领域之一。本章简单介绍嫌氧发酵的典型设备：酒精 发酵设备和啤酒发酵设备。 3.1 酒精发酵设备 3.1.1满足酒精发酵的工艺要求及操作要求 (1)满足酒精发酵的工艺要求: ① 满足酒精酵母生长和代谢的 必要工 艺条件； ② 将发酵产生的热量及时移走； ③ 有利于CO 的回收。 2 (2)满足酒精发酵的操作要求: ① 有利于发酵液的排出； ② 有利于设备的清洗、维修以及 设备制造安装方便等。 3.1.2 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释放的生物热。 酒精发酵罐的结构要求： ① 满足工艺要求； ② 有利于发酵热的排出； ③ 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。 (1) 罐体基本结构 ① 酒精发酵罐筒体为圆柱形； ② 底盖和顶盖均为碟形或锥形； ③ 罐顶装有废汽回收管，进料管，按种管 ，压力表、各种测量仪表接口管及供观察 清洗和检修罐体内部的人孔等； ④ 罐底装有排料口和排污口，对于大型发 酵罐，为了便于维修和清洗，往往在近罐 底也装有人孔； ⑤ 罐身上下部装有取样口和温度计接口。 图3-1 (2) 发酵的冷却装置 ①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； ②大型发酵罐 由于罐外壁冷却面积不能满足冷却要求，所以，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； ③此外，也有采用罐外列管式喷琳冷却的方法，此法冷却发酵液均匀 、冷却效率高等优点。 (3) 洗涤装置 （水力喷射洗涤器） 图3-2 水力洗涤器 图3-3 高压水力喷射洗涤器 水力喷射装置： 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。 3 对于120 m 的酒精发酵罐，采用36 ×3 mm 的喷水管，管上开有 44 ×30个小孔，两头喷嘴口径为9 mm。 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4~6 mm的小孔，孔与水平呈20度角，水平