1、 食品发酵工程食品发酵工程 发酵单元操作（四）发酵单元操作（四）课程复习课程复习v发酵设备包括2个主要结构；v酒精发酵罐的冷却洗涤装置；v常见的啤酒发酵罐有4大类；v固体发酵常见有4种反应器；v发酵过程的常规参数自动监控包括6个指标。思考题思考题v通风发酵设备作为发展最为迅猛的发酵设备，有哪些具体的类型，这些发酵罐是如何运行和工作的，具有什么样的结构，请同学们课后思考？v预习课本P136P145 通风发酵设备通风发酵设备v四十年代中期，青霉素的工业化生产，或深层通风培养技术的出现，标志近代通风发酵工业的开始v在深层通风培养技术中，发酵罐是关键设备。机械搅拌发酵罐机械搅拌发酵罐v机械搅拌发酵罐是
2、利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液充分混合，促使氧在发酵液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要的氧气。机械搅拌发酵罐的结构机械搅拌发酵罐的结构v适宜的径高比v密封式的受压设备v保证必需的溶氧v足够的冷却面积罐体的比例尺寸罐体的比例尺寸v罐的高度与直径之比一般为1.74，v发酵罐两组搅拌器间距约为搅拌器直径的3倍v大型发酵罐可以安装3组搅拌器搅拌器搅拌器v搅拌器的作用打碎气泡，使空气与溶液均匀接触，使氧溶解于发酵液中v为了便于拆装，大型搅拌器可做成两半型，用螺栓联成整体。轴向搅拌器轴向搅拌器v形成轴向的螺旋转动，混合效果好，但造成的剪率较低，对气泡的分散效果不好。v常用的螺旋桨叶数Z=
3、3，螺距等于搅拌器直径，最大叶端速度不超过25m/s螺旋桨式螺旋桨式桨叶式桨叶式圆盘直叶涡轮搅拌器圆盘直叶涡轮搅拌器v圆盘直叶涡轮搅拌器的圆盘阻挡大的气泡，避免其从轴部的叶片空隙上升，保证了气泡的更好的分散。v具有很大的循环输送量和功率输出，包括粘性流体，非牛顿流体的搅拌混合。圆盘弯叶涡轮搅拌器圆盘弯叶涡轮搅拌器v搅拌流型与平叶涡轮的相似，在相同的搅拌转速时，其混合效果较好。v输出的功率较平叶涡轮的为小。在混合要求特别高，而溶氧速率相对要求略低时，可选用圆盘弯叶涡轮。圆盘箭叶涡轮搅拌器圆盘箭叶涡轮搅拌器v其搅拌流型与上述两种涡轮相近，但它的轴向流动较强烈，但在同样的转速下，它造成的剪率低，输出
4、功率也较低。挡板挡板v挡板的作用是改变液流的方向，由径向改为轴向流，促使液体剧烈翻动，增加溶氧v通常挡板宽度取(0.10.2)D,装设64块即可满足全挡板条件v竖立的列管、接管也可以起挡板作用。消泡器消泡器v 消泡器的作用是将泡沫打碎。v 长度约为罐径的0.65倍v 常见的形式1. 锯齿式2. 梳状式3. 孔板式机械消泡装置机械消泡装置v锯齿式消泡桨v半封闭式涡轮消泡器v离心式消泡器v刮板式消泡器连轴器连轴器v联轴器使发酵罐的上下搅拌轴成固定的刚性联接v小型发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。v常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。轴承轴承v为了减少震动，中型发酵罐一般在罐内装
5、有底轴承，而大型发酵罐装有中间轴承。v底轴承和中间轴承的水平位置应能相适应调节。v为了防止轴颈磨损，可以在轴承接触处的轴上增加一个轴套。变速装置变速装置v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传动，圆柱或螺旋圆锥齿轮减速装置，其中以三角皮带变速传动较为简便。轴封轴封v 轴封的作用是使灌顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止工作介质（液体、气体）沿转动轴渗出设备之外泄漏或染杂菌。v 可分为1. 填料函式轴封2. 端面式轴封填料函式轴封填料函式轴封v优点：结构简单v主要缺点1.死角多，很难彻底灭菌，容易渗透及染菌2.轴的磨损情况较严重3.填料压紧后摩擦功率消耗大4.寿命短，经常维修，
6、耗工时多端面轴封端面轴封v 密封作用是靠弹性元件的压力使垂直于轴线的动环和静环光滑表面紧密地相互贴合，并作相对转动而达到密封。v 优点较多v 缺点1.结构较填料密封复杂，装拆不便2.对动环及静环的表面光洁度及平直度要求高空气分布装置空气分布装置v作用是吹入无菌空气，并使空气均匀分布v空气由分布管喷出上升时，被搅拌器打碎成小气泡，并与培养液充分混合，增加了气液传质效果。 夹套式换热装置夹套式换热装置v多用于容积较小的发酵罐、种子罐v夹套的高度比静止液面高度稍高即可，无须进行冷却面积的设计。v优点v缺点竖式蛇管换热装置竖式蛇管换热装置v竖式的蛇管分组安装于发酵罐内，容积5m3以上的发酵罐多用这种换
7、热装置v适用于冷却水温度较低的地区，水的用量较少v气温高，冷却水温度较高，则发酵降温困难。竖式列管换热装置竖式列管换热装置v以列管形式分组对称装于发酵罐内v优点：加工方便，适用于气温较高，水源充足的地区v缺点：传热系数较蛇管低，用水较大。气升式发酵罐气升式发酵罐v机械搅拌发酵罐具有众多有点，但是设备构造比较复杂 ，动能消耗较大。采用气升式发酵罐可以克服上述的缺点。气升式发酵罐的结构及原理气升式发酵罐的结构及原理v分为内循环和外循环两种v罐体v上升管v空气喷嘴性能指标性能指标 v循环周期时间必须符合菌种发酵的需要v选用适当直径的喷嘴以增加溶氧系数。自吸式发酵罐自吸式发酵罐v不需要空气压缩机提供无
8、菌空气v高速旋转的转子产生的真空或液体喷射吸气装置吸入空气v用于醋酸及酵母单细胞蛋白的生产v节能、节省空间、设备结构简单弗盖布氏发酵罐弗盖布氏发酵罐v动力小，节能v具有独特的搅拌器和通气结构本章小结本章小结v机械搅拌发酵设备结构一般有11部分的v常见的机械搅拌发酵设备有3类思考题思考题v发酵中如何进行中试及放大试验一直是关键的技术，在此之中有什么地方需要学习和掌握，有哪些关键技术要注意。请同学们课后思考？v预习课本P156P171 v三路进气v四路出气连消塔加热的连续灭菌连消塔加热的连续灭菌两级冷却、分离、加热的空气除菌流程两级冷却、分离、加热的空气除菌流程v流程的特点：两次冷却，两次分离，适当加热。尤其适用于潮湿的地区酒精发酵罐的结构酒精发酵罐的结构v发酵罐体为圆筒形v底盖和顶盖为碟形或锥形v罐顶设备v罐底设备思考题思考题v发酵过程中的微生物要严格控制其染菌的情况，实际生产中往往要求对染菌进行防治，有哪些关键技术要注意。请同学们课后思考？
