第二章發酵設備

Chapter2FermentationEquipment

本章要求了解發酵設備的種類掌握通氣式機械攪拌發酵罐的結構掌握通氣式機械攪拌發酵罐的相關操作量少淺盤，簾子量多厚層通風發酵設備液體厭氧發酵好氧發酵機械攪拌

氣升式非循環式——通用式機械攪拌發酵罐、自吸式循環式伍氏（內循環）、泵循環、文氏管循環（外循環）

非循環式——

循環式——

空氣帶升式固體噴射式、排管式一、固體發酵容器醬油固體發酵罐二、液體發酵容器

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厭氧發酵罐啤酒廠中發酵罐啤酒發酵罐發酵罐頂進料管發酵罐頂人孔發酵罐底排料口啤酒廠中發酵罐葡萄酒發酵罐雙層部分控制溫度葡萄酒發酵罐頂部進料口排氣口CO2葡萄酒發酵罐的底部出皮渣口葡萄酒葡萄酒發酵罐底部2好氧發酵罐

機械攪拌通氣式發酵罐

小試機械攪拌通氣式發酵罐罐體由圓柱體或碟形封頭焊接而成，材料為碳鋼或不銹鋼，大型發酵罐可用襯不銹鋼或復合不銹鋼制成，襯里用的不銹鋼厚度為2～3mm；為了滿足工藝要求，罐需要承受一定壓力，通常滅菌壓力為0.25MPa；生產用的發酵罐容積有20m3，30m3，50～60m3，75m3，150m3以至500m3；罐壁厚度決定于罐徑及罐壓的大小；（1）罐體罐體上的管路越少越好機械攪拌通氣式發酵罐結構

設備主要部件包括：

罐身電機攪拌器軸封消泡器聯軸器中間軸承空氣吹泡管（或空氣噴射器）擋板冷卻裝置人孔以及視鏡其它（2）攪拌器－攪拌器和擋板

攪拌作用打碎空氣氣泡，增加氣液接觸界面以提高氣液間的傳質效率；使發酵液充分混和。攪拌葉的類型渦輪式螺帶螺桿式錨式旋葉式

（3）擋板

擋板的作用——防止液面中央產生漩渦，促使液體激烈翻動，提高溶解氧。豎立的蛇管、列管、排管也可以起擋板作用；（4）消泡器有鋸齒式、梳式、孔板式、旋槳梳式等消泡器的長度約為罐經的0.65倍（5）儀表工藝參數溫度壓力空氣流量液位pH值溶解氧物理參數：軸的功率、發酵液的粘度、溫度、壓力化學參數：pH值、糖含量、無機離子濃度、排氣中的CO2間接參數：呼吸熵、細胞干重、產物的含量壓力表會有培養基沖入，污染壓力表；起不到緩沖作用；滅菌冷卻后有冷凝水（含菌）掉入罐內，污染菌種直管缺點彎管液封，上面的雜菌不會掉入下面管道中。閥門三通，使彎管滅菌徹底溫度計常用的水銀、酒精溫度計轉子流量計溫度計流量計發酵罐罐體的尺寸比例罐體各部分的尺寸有一定比例，高/徑比約為2.5～4。發酵罐通常裝有兩組攪拌器，兩組攪拌器的間距S約為攪拌器直徑的3倍。對于大型發酵罐以及液體深度HL較高的，可安裝三組或三組以上的攪拌槳葉。最下面一組攪拌器與風管出口較接近為好，與罐底的距離C一般等于攪拌器直徑D，不宜小于0.8D，否則會影響液體的循環。各種各樣的發酵罐自吸式發酵罐2好氧發酵罐自吸式發酵罐

自吸式發酵罐使用的是帶中央吸氣口的攪拌器。攪拌器由從罐底向上伸入的主軸帶動，葉輪旋轉時葉片不斷排開周圍的液體使其背側形成真空，于是將罐外空氣通過攪拌器中心的吸氣管而吸人罐內，吸入的空氣與發酵液充分混合后在葉輪末端排出，并立即通過導輪向罐壁分散，經擋板折流涌向液面，均勻分布。電機2好氧發酵罐--氣升式發酵罐三、發酵罐的操作1發酵罐的滅菌（在夾套中）關好空氣閥，蒸氣上進下出，沖蒸氣，壓力大于2kg/cm2（120℃），最好是4～5kg/cm2（160℃）。當罐內溫度>80℃，進蒸氣口（蒸氣閥）關掉，出蒸氣口（排氣閥）關小。打開空氣閥，蒸氣直接進罐，121℃，20～30min。從80℃～100℃上升很快，大于100℃后溫度上升很慢，到118℃時就開始計時，計時25min時立即關掉蒸氣閥。關掉蒸氣閥后通入無菌空氣，使罐內一直保持正壓（高于大氣壓，空氣不會倒灌入罐內）。（在夾套中）立即加自來水冷卻，從下向上，使溫度盡快降到55℃左右，到37～38℃時關掉水，也有緩沖性。因為有緩沖性，蒸氣會沖到121℃。在80℃以上沖入蒸氣不容易產生冷凝水，罐內體積不會增加很大，培養基不會被稀釋很大。發酵罐的滅菌－－注意點

升溫降溫時注意緩沖性滅菌時蒸氣從夾套中進去，如從罐中進去，蒸氣冷凝，產生冷凝水、無法接種、容易污染冬天溫度低、散熱快，低于30℃需加溫。加溫時蒸氣由下進入、從上而出。如從25℃→30℃，加熱到28℃時即可關蒸氣閥微生物代謝發酵時產生大量熱，使溫度大于30℃，需考慮適當降溫。冷卻時冷卻水由下進入、從上而出，注意緩沖性，不要降至30℃才關小型罐50L～7T用夾套系統冷卻；大型罐7噸以上，用冷卻管（盤腸、列管系統）2發酵罐的管路和死角的消除盡量減少管路發酵罐的出口越少越好出料口和進氣管可以合并接種管、消泡管、補料管可以合并排氣管不能合并，易引起交叉污染消滅死角絲口連接處改用法蘭連接焊接部位：堆焊、電焊、氧焊、魚鱗焊，選用魚鱗焊管道轉彎有弧度放料管、取料管的閥腔處裝小閥消滅滲漏2發酵罐的管路和死角的消除罐體穿孔——

不銹鋼冷卻管產生裂縫——

定期更換墊圈（法蘭連接）松脫——

擰緊軸封滲漏——

軸絕對垂直焊縫滲漏閥桿3發酵罐的管道布置保證蒸氣在管道中暢通，有排氣口（小閥），接種管、中間補料管、放料管都要有排氣口（小閥）避免冷凝水排入已滅菌的罐體或空氣，加止逆閥（單向閥）滅菌后的管道用無菌空氣保壓單向閥位置正確蒸氣總管道要有分氣缸、排氣閥、減壓閥、安全閥相鄰罐不聯通4發酵罐的操作－－接種接種的三種方法火圈直接倒種注射器接種壓力差接種小罐接種口用火圈殺菌；橡膠口在火圈上過一下，套入接種口；進氣閥打開，排氣閥關閉，罐內和種子瓶同時升壓至1kg/cm2；關閉發酵罐和種子瓶之間的閥門，打開發酵罐排氣閥，罐內壓力下降至0.5kg/cm2，倒置種子瓶，打開發酵罐和種子瓶之間的閥門，瓶內種子液進入罐內；一次沒有接完再重復。種子罐→發酵罐移種管滅菌：進入罐的管道閥門要關好，移種管中壓力>2kg/cm2，滅菌15min，關蒸氣種子罐上進氣閥打開，排氣閥關閉，壓力升至2kg/cm2發酵罐中保持正壓，比空氣高一點，排氣閥打開，進氣閥關小，壓力降至0.5kg/cm2打開通向罐的閥門，兩罐相通，因壓力差，菌液進入發酵罐關掉通向罐的兩個閥門，移種管滅菌5發酵罐的操作－－取樣①②③取樣閥①關緊，打開蒸氣閥②，再打開閥門③