厭氧發(fā)酵設(shè)備.ppt

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1、第四章厭氧發(fā)酵設(shè)備湖北大學(xué)知行學(xué)院生物工程設(shè)備發(fā)酵設(shè)備是發(fā)酵工廠中主要的設(shè)備，它提供了一個(gè)適應(yīng)微生物生命活動(dòng)和生物代謝的場(chǎng)所。由于微生物分厭氧和通風(fēng)兩大類，故供微生物生存和代謝的生產(chǎn)設(shè)備也就各不相同。不論厭氧或通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備，除了滿足微生物培養(yǎng)所必要的工藝要求外，還得考慮材質(zhì)的要求以及加工制造難易程度等因素。主要講述的內(nèi)容酒精發(fā)酵設(shè)備及計(jì)算啤酒發(fā)酵設(shè)備及計(jì)算12一、酒精發(fā)酵設(shè)備及計(jì)算滿足酒精發(fā)酵的工藝要求滿足酒精酵母生長(zhǎng)和代謝的必要工藝條件將發(fā)酵產(chǎn)生的熱量及時(shí)移走有利于發(fā)酵液的排出便于設(shè)備清洗、維修有利于回收二氧化碳一、酒精發(fā)酵罐的

2、結(jié)構(gòu)1，基本結(jié)構(gòu)酒精發(fā)酵罐筒體為圓柱形底蓋和頂蓋均為碟形或錐形的立式金屬容器罐頂裝有廢汽回收管，進(jìn)料管，按種管，壓力表、各種測(cè)量?jī)x表接口管及供觀察清洗和檢修罐體內(nèi)部的人孔等罐底裝有排料口和排污口對(duì)于大型發(fā)酵罐，為了便于維修和清洗，往往在近罐底也裝有人孔罐身上下部裝有取樣口和溫度計(jì)接口2，發(fā)酵罐的換熱裝置中小型發(fā)酵罐：多采用罐頂噴水淋于罐外壁表面進(jìn)行膜狀冷卻；大型發(fā)酵罐：由于罐外壁冷卻面積不能滿足冷卻要求，所以，罐內(nèi)裝有冷卻蛇管或罐內(nèi)蛇管和罐外壁噴灑聯(lián)合冷卻裝置。此外，也有采用罐外列管式噴琳冷卻的方法，此法具有冷卻發(fā)酵液均勻、冷卻效

3、率高等優(yōu)點(diǎn)。3，發(fā)酵罐的洗滌裝置大型酒精發(fā)酵罐采用水力噴射洗滌裝置二、酒精發(fā)酵罐的計(jì)算1，發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)尺寸的確定發(fā)酵罐全容積的計(jì)算：式中：V-發(fā)酵罐的全容積（米3）V0-發(fā)酵罐中的裝液量（米3）φ-裝液系數(shù)（一般取0.85~0.90）帶有錐形底、蓋的圓柱形發(fā)酵罐全容積為：式中D：罐的直徑(米)H：罐的圓柱部分高度(米)h1：罐底高度(米)h2：蓋高度(米)通常：H=1.1~1.5D,h1=0.1~0.4D,h2=0.05~0.1D2，發(fā)酵罐罐數(shù)的確定對(duì)于間歇發(fā)酵，發(fā)酵罐罐數(shù)可按下式計(jì)算：式中N：發(fā)酵罐個(gè)數(shù)（個(gè)）n：每24小時(shí)內(nèi)進(jìn)行加

4、料的發(fā)酵罐數(shù)t：發(fā)酵周期（小時(shí)）3，發(fā)酵罐冷卻面積的計(jì)算發(fā)酵罐冷卻面積的計(jì)算可按傳熱基本方程式來(lái)確定，即：式中F：冷卻面積(米2)Q：總的發(fā)酵熱(焦耳/小時(shí))K：傳熱總系數(shù)(焦耳/米2.小時(shí).?C)Δtm：對(duì)數(shù)平均溫度差(?C)（1）總發(fā)酵熱的估算微生物在厭氧發(fā)酵過(guò)程中總的發(fā)酵熱，一般由生物合成熱Q1，蒸發(fā)熱損失Q2，罐壁向周圍散失的熱損失Q3等三部分熱量所組成。即：Q=Q1-（Q2+Q3）Q1的估算按發(fā)酵最旺盛時(shí)單位時(shí)間糖度降低的百分值來(lái)計(jì)算計(jì)算方法：在發(fā)酵最旺盛時(shí)，測(cè)定小型試驗(yàn)箱冷卻水的進(jìn)出口溫度和單位時(shí)間內(nèi)的耗水量，從而得出

5、其放熱量（Q1’）。由Q1’擴(kuò)大到生產(chǎn)罐，則生產(chǎn)罐的Q1為：Q2一般取Q1的5%~6%左右。Q3這部分熱量由對(duì)流和輻射組成，可查閱相關(guān)手冊(cè)。（2）對(duì)數(shù)平均溫度差Δtm的計(jì)算tF：主發(fā)酵時(shí)的發(fā)酵溫度（?C）t1：冷卻水進(jìn)口溫度（?C）t2：冷卻水出口溫度（?C）（3）傳熱總系數(shù)K值的確定傳熱總系數(shù)可由兩部分組成：發(fā)酵液到蛇管壁的傳熱分系數(shù)α1從冷卻管壁到冷卻水的傳熱系數(shù)α2α1一般依據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或直接測(cè)定為準(zhǔn)，對(duì)酒精發(fā)酵液而言，其α1值可取2300~2700千焦/米2·小時(shí)·?Cα2可分為兩種情況計(jì)算：若采用蛇管冷卻，以水為冷卻劑

6、：α2：蛇管的傳熱分系數(shù)（千焦/米2.小時(shí).?C）A：常數(shù)，在水溫為20?C時(shí)，可取6.45ρ：水的密度（公斤/米3）ω：蛇管內(nèi)水的流速（米/秒）d：蛇管直徑（米）R：蛇管圈半徑（米）若采用罐外壁噴淋冷卻，則α2為：G：噴淋密度（公斤/米.小時(shí)）Dm：罐外徑（米）本公式適應(yīng)范圍：噴淋密度在100~1500公斤/米.小時(shí)。三、計(jì)算舉例某酒精工廠，每發(fā)酵罐的進(jìn)料量為24噸／小時(shí)，每4小時(shí)盛滿一罐，發(fā)酵周期為72小時(shí)，冷卻水的初、終溫分別為20?C和25?C，若罐內(nèi)采用蛇管冷卻，試確定：發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)尺寸，罐數(shù)，冷卻水耗量，冷卻面積和冷卻

7、裝置的主要結(jié)構(gòu)尺寸。(糖化醪密度為1076公斤／米3)。l，發(fā)酵罐的個(gè)數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸的確定2，冷卻面積和冷卻裝置主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定（2）冷卻水耗量的計(jì)算第二節(jié)啤酒發(fā)酵設(shè)備及計(jì)算傳統(tǒng)的啤酒發(fā)酵設(shè)備是由分別設(shè)在發(fā)酵間的發(fā)酵池和貯酒間內(nèi)的貯酒罐組成的。目前圓筒體錐底罐（C.C.T)在露天大罐工藝中使用最為普遍．簡(jiǎn)稱露天錐形發(fā)酵罐。一、圓筒體錐底罐（C.C.T)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)C.C.T發(fā)酵最大特點(diǎn)在于大型化，容積從100~600m3(國(guó)內(nèi)也有60m3小型的)。1，設(shè)備的外型特點(diǎn)外筒體蝶形或拱形蓋，錐形體底，罐筒體壁和錐底有各種形式的冷卻夾套。

8、筒體直徑(D)和筒體高度(H)是主要特性參數(shù)。對(duì)單釀罐一般是D：H＝1：1~2。對(duì)兩罐法的發(fā)酵罐D(zhuǎn)：H＝1：3~4，對(duì)兩罐法的貯酒罐D(zhuǎn)：H＝1：1~2，也有采用直徑為3~4m的臥式圓簡(jiǎn)體罐作貯酒罐。增加H有利于加速發(fā)酵，降低H有利于啤酒的自然澄清。