食品发酵工程-7(发酵单元操作四)
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食品发酵工程 ——发酵单元操作(四) 发酵单元操作( 发酵单元操作
课程复习
发酵设备包括2个主要结构; 酒精发酵罐的冷却洗涤装置; 常见的啤酒发酵罐有4大类; 固体发酵常见有4种反应器; 发酵过程的常规参数自动监控包括6个指标.
思考题
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?
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
发酵罐体为圆筒形 底盖和顶盖为 碟形或锥形 罐顶设备 罐底设备
思考题
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?
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预习课本P136~P145
通风发酵设备
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
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
机械搅拌发酵罐是利用 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.
变速装置
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.
可分为 1. 填料函式轴封 2. 端面式轴封
竖式列管换热装置
ห้องสมุดไป่ตู้以列管形式分组对称装于发酵罐内 优点:加工方便,适用于气温较高,水源充足的地区 缺点:传热系数较蛇管低,用水较大.
气升式发酵罐
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
分为内循环和外循环两种 罐体 上升管 空气喷嘴
圆盘弯叶涡轮搅拌器
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. 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
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,输出功率 也较低.
机械消泡装置
锯齿式消泡桨
半封闭式涡轮消泡器
离心式消泡器
刮板式消泡器
连轴器
联轴器使发酵罐的上下搅拌轴成固定的刚性联接 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. 常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种.
轴承
为了减少震动,中型发酵罐一般在罐内装有底轴承,而 大型发酵罐装有中间轴承. 底轴承和中间轴承的水平位置应能相适应调节. 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.
空气分布装置
作用是吹入无菌空气, 并使空气均匀分布
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
多用于容积较小的发酵 罐,种子罐 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. 优点 缺点
竖式蛇管换热装置
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 这种换热装置 适用于冷却水温度较低 的地区,水的用量较少 气温高,冷却水温度较高, 则发酵降温困难.
挡板
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 通常挡板宽度取(0.1~0.2)D,装设6~4块即可满足 全挡板条件 竖立的列管,接管也可以起挡板作用.
消泡器
消泡器的作用是将泡沫打碎. 长度约为罐径的0.65倍 常见的形式 1. 锯齿式 2. 梳状式 3. 孔板式
轴向搅拌器
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.
螺旋桨式
常用的螺旋桨叶数Z=3,螺距 等于搅拌器直径,最大叶端速 度不超过25m/s
桨叶式
圆盘直叶涡轮搅拌器
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. 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.
机械搅拌发酵罐的结构
适宜的径高比
密封式的受压设备
保证必需的溶氧
足够的冷却面积
罐体的比例尺寸
罐的高度与直径 之比一般为1.7~4, 发酵罐两组搅拌器间 距约为搅拌器直径的3倍 大型发酵罐可以安装 3组搅拌器
搅拌器
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
为了便于拆装,大型搅拌器可做成两半型,用螺栓联成 整体.
本章小结
机械搅拌发酵设备结构一般有11部分的 常见的机械搅拌发酵设备有3类
思考题
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?
预习课本P156~P171
三路进气
四路出气
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,
不需要空气压缩机提供无菌空气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用于醋酸及酵母单细胞蛋白的生产节能节省空间设备结构简单动力小节能具有独特的搅拌器和通气结构机械搅拌发酵设备结构一般有11部分的常见的机械搅拌发酵设备有3类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
填料函式轴封
优点:结构简单 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,耗工时多
端面轴封
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. 优点较多 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
性能指标
循环周期时间必须 符合菌种发酵的需要
选用适当直径的喷 嘴以增加溶氧系数.
自吸式发酵罐
不需要空气压缩机提供无 菌空气 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 用于醋酸及酵母单细胞蛋 白的生产 节能,节省空间,设备结 构简单
弗盖布氏发酵罐
动力小,节能 具有独特的搅拌 器和通气结构
课程复习
发酵设备包括2个主要结构; 酒精发酵罐的冷却洗涤装置; 常见的啤酒发酵罐有4大类; 固体发酵常见有4种反应器; 发酵过程的常规参数自动监控包括6个指标.
思考题
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?
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
发酵罐体为圆筒形 底盖和顶盖为 碟形或锥形 罐顶设备 罐底设备
思考题
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?
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预习课本P136~P145
通风发酵设备
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
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
机械搅拌发酵罐是利用 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.
变速装置
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.
可分为 1. 填料函式轴封 2. 端面式轴封
竖式列管换热装置
ห้องสมุดไป่ตู้以列管形式分组对称装于发酵罐内 优点:加工方便,适用于气温较高,水源充足的地区 缺点:传热系数较蛇管低,用水较大.
气升式发酵罐
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
分为内循环和外循环两种 罐体 上升管 空气喷嘴
圆盘弯叶涡轮搅拌器
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. 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
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,输出功率 也较低.
机械消泡装置
锯齿式消泡桨
半封闭式涡轮消泡器
离心式消泡器
刮板式消泡器
连轴器
联轴器使发酵罐的上下搅拌轴成固定的刚性联接 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. 常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种.
轴承
为了减少震动,中型发酵罐一般在罐内装有底轴承,而 大型发酵罐装有中间轴承. 底轴承和中间轴承的水平位置应能相适应调节. 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.
空气分布装置
作用是吹入无菌空气, 并使空气均匀分布
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
多用于容积较小的发酵 罐,种子罐 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. 优点 缺点
竖式蛇管换热装置
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 这种换热装置 适用于冷却水温度较低 的地区,水的用量较少 气温高,冷却水温度较高, 则发酵降温困难.
挡板
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 通常挡板宽度取(0.1~0.2)D,装设6~4块即可满足 全挡板条件 竖立的列管,接管也可以起挡板作用.
消泡器
消泡器的作用是将泡沫打碎. 长度约为罐径的0.65倍 常见的形式 1. 锯齿式 2. 梳状式 3. 孔板式
轴向搅拌器
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.
螺旋桨式
常用的螺旋桨叶数Z=3,螺距 等于搅拌器直径,最大叶端速 度不超过25m/s
桨叶式
圆盘直叶涡轮搅拌器
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. 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.
机械搅拌发酵罐的结构
适宜的径高比
密封式的受压设备
保证必需的溶氧
足够的冷却面积
罐体的比例尺寸
罐的高度与直径 之比一般为1.7~4, 发酵罐两组搅拌器间 距约为搅拌器直径的3倍 大型发酵罐可以安装 3组搅拌器
搅拌器
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
为了便于拆装,大型搅拌器可做成两半型,用螺栓联成 整体.
本章小结
机械搅拌发酵设备结构一般有11部分的 常见的机械搅拌发酵设备有3类
思考题
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?
预习课本P156~P171
三路进气
四路出气
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,
不需要空气压缩机提供无菌空气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用于醋酸及酵母单细胞蛋白的生产节能节省空间设备结构简单动力小节能具有独特的搅拌器和通气结构机械搅拌发酵设备结构一般有11部分的常见的机械搅拌发酵设备有3类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
填料函式轴封
优点:结构简单 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,耗工时多
端面轴封
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. 优点较多 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
性能指标
循环周期时间必须 符合菌种发酵的需要
选用适当直径的喷 嘴以增加溶氧系数.
自吸式发酵罐
不需要空气压缩机提供无 菌空气 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 用于醋酸及酵母单细胞蛋 白的生产 节能,节省空间,设备结 构简单
弗盖布氏发酵罐
动力小,节能 具有独特的搅拌 器和通气结构