第一篇第三章嫌气发酵设备

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1、第三章嫌气发酵设备第一节酒精发酵设备第二节啤酒发酵设备第三节连续发酵第一节酒精发酵设备酒精发酵：淀粉质原料——薯类、野生植物。酒精酵母菌糖蜜原料——稀释、添加营养盐等。酒精酵母菌亚硫酸纸浆废液——五碳、六碳糖。酒精酵母菌（工业酒精）（合成法生产酒精：水合法、直接法、间接法）CH2=CH2+H2OCH3CH2OH合成法：成本低廉，但产物夹杂异构化高级醇类（包括甲醇、甲醛）等有害物质。不适合作食品、医药、饮料、香料等应用。H3PO4高压、高温一、酒精发酵设备（一）对酒精发酵罐的要求1.及时移走热量酵母将糖转化为酒精的过程中，将释放出一定量的生物热，而发酵温

2、度需保持生长代谢产酒精的最佳温度。（接种温度26~28℃，前发酵不超过30℃，10hr；主发酵期30~34℃，12hr，后发酵期30~32℃，40hr，共60——72hr）如果温度过高，酵母早衰，降低发酵力，且易染菌。2.有利于CO2的回收。3.便于设备的灭菌、清洗，维修。4.有利于发酵液的排出。（二）酒精发酵罐的结构1.罐体：为圆柱形，底盖、顶盖为锥形或蝶形密闭：回收CO2和部分酒精。罐顶：人孔进料管压力表接种管CO2出口喷淋水入口测量仪表接口管罐部：取样口、温度计接口罐底：排料口（排污口）喷淋水收集槽及出口2.换热装置中小型发酵罐：罐顶喷淋，从外壁

3、进行膜状冷却大型发酵罐：罐内装有冷却蛇管，或罐外壁喷淋联合冷却装置。罐体底部沿四周装有集水槽（如图）3.洗涤装置如果人工操作，劳动强度大，且CO2一旦未排尽，会发生中毒。因此，采用水力洗涤器。水平管：喷水管两头弯成一定的弧度，并装有喷嘴，管上开有小孔。装有活络接头。当喷嘴以一定速度喷水时，反作用力使喷水管旋转。垂直管：管上有小孔，洗涤水压0.6——0.8Mpa，安装在罐的中央。操作约5min可完成洗涤。(水平管转速48~56r/min)发酵罐水力洗涤器水力喷射洗涤装置二、酒精发酵罐的计算（一）发酵罐结构尺寸的确定全体积：V——发酵罐全体积，m3；V0—

4、—发酵液量，m3；φ——装填系数，可取0.85—0.90装有锥形底、盖的圆柱形发酵罐全体积为D——罐的直径，m；H——罐的圆柱部分高度，m；h1——罐底高度，m；h2——罐盖高度，m。各尺寸与罐直径的尺寸关系（推荐）圆柱罐体：H=1.1~1.5D底高：h1=0.1~0.14D盖高：h2=0.05~0.1D根据V0得到V（全体积），再以上述关系，可确定发酵罐结构尺寸。（二）发酵罐罐数的确定对于间歇发酵，罐数可按下式计算：(全厂的)N—发酵罐个数（其中一个备用）n—每24小时进行加料的发酵罐数目t—一次发酵周期所需时间，h（三）发酵罐冷却面积计算按传热基本

5、方程：1.总的发酵热Q生物合成热Q1Q组成蒸发损失热Q2罐壁向周围散失的热损失Q3(1)Q1的计算由于各种微生物的生理指标和代谢途径不同，尚难以准确计算。Q——总的发酵热，J/h;K——传热总系数，J/(m2·h·℃)；ΔTm——对数平均温度差；A——冷却面积,m2。对于啤酒发酵：a.第一种方法：一般按发酵最旺盛时间糖度降低的百分值来计算。消耗1Kg麦芽糖发酵放出的实际热量为418.6KJ。（如果发酵液不冷却，则发酵温度可升高10℃）所以第一种方法是测糖度降低。Q1=msqb.第二种方法：在发酵最旺盛时，测定冷却水进出口温度和单位时间内的耗水量，从而得

6、出小罐的放热量：m-发酵醪液量Kgs-糖度降低百分值%q-单位糖放热量J/Kg然后扩大到生产罐上：（2）蒸发损失热Q2（代谢气体带走的）：难以具体计算，一般计算时可取Q1的5%~6%左右。（3）散失的热损失Q3由对流和辐射组成，可参阅有关资料得出。2.对数平均温度差ΔTm的计算：3.传热总系数K值的确定：TF—主发酵时的发酵温度，℃；T1、T2—分别为冷却水进出口温度，℃K1---发酵液到蛇管壁的传热分系数K2---蛇管的传热系数λ---钢管的导热系数S---钢管壁厚K阻—水垢层热阻K1：生产经验数据或直接按测定为准。酒精的K1=2300~2700KJ

7、/cm2•h•℃A---常数ρ----水的密度,Kg/m3;D---蛇管直径,m;V---流速,m/s;R—蛇管圈的半径,m;——-——喷淋密度[1000~1500Kg/(m•h)]—————罐外径②若采用管外喷淋：确定了以上各项参数，即可按：计算。K2的计算①采用蛇管冷却：（四）冷却水耗量的计算：QA=QBQA——发酵过程的总发酵热QB——冷却水带走的热量W——冷却水消耗量，Kg/h;CP——冷却水平均温度时的比热率，J/(Kg•℃);T2，T1——冷却水出进口温度，℃第二节啤酒发酵设备一、啤酒前、后发酵设备（一）前发酵设备前发酵（主发酵）：6~8℃

8、7～10d表征：低泡期——高泡期——泡盖（泡沫收缩）冷却沉淀我国大多采用下面发酵。啤酒发酵容器