发酵设备培训讲义
发酵设备培训讲义
发酵设备培训讲义1. 简介发酵是一种利用微生物将有机物质进行代谢转化的过程。
在食品工业、制药工业、化妆品工业等领域中,发酵技术被广泛应用于食品、药物、化妆品等的生产过程中。
发酵设备是实现发酵过程的重要工具。
本讲义将介绍发酵设备的基本原理、操作方法以及维护保养等内容,帮助大家更好地理解和应用发酵设备。
2. 发酵设备的分类发酵设备根据其结构和功能的不同可以分为以下几类:1.发酵罐:也称为发酵釜,是最常见的发酵设备。
它是用于进行大规模发酵的容器,具有较大的容积和压力抗力,适用于工业生产。
2.发酵槽:也称为发酵槽罐,容积较小,适用于实验室小规模发酵。
3.发酵塔:也称为发酵塔式罐,具有垂直结构,体积较小,适用于微生物、细胞和酶的培养。
4.发酵膜箱:采用膜分离技术,可以在保持生物量和产物的高浓度条件下,实现发酵和分离过程的一体化。
5.发酵袋:一种灵活的、可移动的发酵容器,适用于灵活性要求较高的发酵过程。
3. 发酵设备的基本原理发酵设备的基本原理是在控制温度、pH值、氧量和搅拌等条件下,提供一个适合微生物生长和代谢的环境。
主要过程包括以下几个方面:1.发酵培养基的制备:发酵培养基是提供微生物发酵所需的营养物质的介质。
一般包括碳源、氮源、矿盐和生长因子等成分。
2.发酵菌种的接种:将选定的菌株接种到发酵培养基中,使其在培养基中繁殖和生长。
3.发酵过程的调控:通过控制温度、pH值、氧量和搅拌等条件,调控发酵过程中微生物的生长速率和产物的生成速率。
4.发酵液的分离和提纯:将发酵液中的微生物细胞、产物以及废料进行分离和提纯。
4. 发酵设备的操作方法根据不同的发酵设备,其操作方法也会有所不同。
下面以发酵罐为例,介绍其典型的操作方法:1.发酵罐的清洗和消毒:在开始发酵之前,需要对发酵罐进行彻底的清洗和消毒,以避免杂菌的污染。
2.发酵培养基的制备:根据发酵菌株的要求,制备适当的发酵培养基。
3.菌种的接种:将培养好的菌株接种到发酵罐中,使其开始生长和繁殖。
发酵与酿造的主要设备技术培训
• 二、固体发酵设备
• 固体发酵历史悠久,长期以来,白酒的
酿造一直采用固体发酵,主要设备有曲 盘、帘子、厚层通风制曲设备等。厚层 通见制曲设备是20世纪50年代发展起来 的,它是在保持固体发酵优点的基础上 加以改进,以适应大规模业生产需要的 一种固体培养方法。
三、机械搅拌通风发酵罐(生物 反应器)
反应过程,它们在设计、制造和操作方面的精 密程度,取决于某一产品的生物化学反应过程 对发酵罐的要求。发酵罐的分类有以下几种:
• 1.按微生物生长代谢需要分类 这种方法将发酵
罐分成好气和厌气两大类。抗生素、酶制剂、 酵母、氨基酸、维生素等产品是好气发酵罐中 进行的;丙酮、丁醇、酒精、啤酒、乳酸采用 厌气发酵罐。它们的主要差别是由于对无菌空 气的需求不同,前者需要强烈的通风搅拌,目 的是提高氧在发酵液中的体积氧传递系数KLα ,后者则不需要通气。
• 选择粉碎物料的方法,必须根据物料的物理
性质、大小、粉碎的程度等,应特别注意物 料的硬度和破裂性。对坚硬和脆性的物料, 挤压和冲击很有效;对韧性物料剪切力作用 较好;对方向性物料则以劈碎为宜。但不论 哪一种粉碎,很少单独使用其中的一种方法 ,而是几种方法的组合,使粉碎更加有效。
• 1.锤式粉碎机 锤式粉碎机是利用快速旋转的
• 锤式粉碎机可作粗碎或细碎,这是它的优点。此外
,还具有单位产品的能量消耗低、体积紧凑、结构 简单、生产能力高等特点。它的主要缺点是,当粉 碎较坚硬的物料时,锤刀磨损得较快。
• 锤刀是锤式粉碎机的主要零件,它的型式尺寸,决
定于物料尺寸性质。机壳中的筛网有不同的规格, 视被碎物料的性质、种类和粉碎的要求而异。筛网 的尺寸对产品的颗粒大小及粉碎机生产能力有很大 的影响,视不同的要求选用适宜的筛网。锤刀与筛 网间的径向间隙是可以调节的,一般为5~10mm。 粗筛一般用钢丝构成,或在金属板上钻圆孔、方孔 或长方孔。细筛除用钢丝外,还可用钢板。酒精厂 锤式粉碎机筛孔直径,一般为1.5mm,中心距离为 2.5~3.5mm。
发酵工程专题知识讲座
式中dN/dL单位滤层所除去旳微粒数(个/cm); L—滤床厚度(m);K—过滤常数或除菌常数(m-1)。
20.2.1 对数穿透定理
将上式整顿并积分得:
或
第20章 空气除菌设备
在发酵产品旳生产中,好氧微生物旳培养占绝大多 数。一般以空气作为氧源,自然空气中具有灰尘颗粒、 水蒸气上附着有多种杂菌。空气旳除菌是好氧发酵成败 旳一种主要环节。
除菌旳措施诸多,如过滤除菌、热灭菌、化学灭菌 和辐射灭菌等。实上应用旳除菌措施往往是几种措施旳 结合。
过滤除菌是发酵工业中经济实用旳空气除菌措施, 此措施是采用定时灭菌旳介质来阻截空气中旳微生物, 以取得无菌空气。常用旳过滤介质有棉花、活性炭、玻 璃纤维、有机和无机烧结材料(烧结金属、烧结陶瓷、 烧结塑料)等。
1.压缩空气旳温升 空气旳压缩过程能够近似地看作绝热压缩过程,压
缩后旳空气温度与被压缩旳程度有关:
式中:T1,T2-压缩前、后空气旳热力学温度(K); p1,p2—压缩前、后空气旳绝对压强(Pa);k-绝热 指数,空气为1.4。
若压缩为多变过程,则可用多变指数m(对于空气可 取1.2~1.3)替代式(20-26)中旳绝热指数k。
在介质过滤中,这些带电荷旳微生物可被具有相反 电荷旳纤维介质所吸引,另外也可能是纤维介质被流动 旳带电荷旳粒子所感应,产生相反旳电荷而将粒子吸引。
其他辅助作用
20.1.3布朗扩散作用 直径不不小于1μm旳微粒在很慢旳气流中能产生一种
不规则旳直线运动,称之为布朗扩散。其效果往往使较 小旳微粒凝集为较大旳微粒,大大增长了微粒与纤维旳 接触滞留机会。随之或发生重力沉降或被介质所拦截。
第十一章 发酵设备课件
11.2.2.1 机械搅拌通风发酵罐的结构
• 主体部件: • 罐体 • 搅拌器 • 档板 • 轴封 • 空气分布器 • 传动装置 • 冷却管(夹套) • 消泡器 • 人孔 • 视镜
发酵罐设计的内容
• 工艺设计(工艺人员提出) • 容积,几何尺寸,主要结构和附件,设计
kLa,kd的换算
• 因:No2= kLa C*; No2=kdP • kLaC* =kdp*
• 总压P相当于p*,因为从氧饱和的角度看,即氧 含量为21%达到最大; p*的单位是0.21 (atm) 其中,kLa的单位为(h-1); 故得到换算式: kLa =kdp* /C*
(2)机械搅拌通风发酵罐的通风量
倾斜式转鼓反应器的挡板
(3) 轴封
• 作用:防止染菌进 入,泡沫泄漏
双端面机械轴封
• 右图 双端 面机械轴封
• 大型发酵罐 常用.
密封作用
(4)空气分布管
• 环形管式(中大型)和单管式(小型) • 大型罐采用环形管式。要求环管上的空气
喷孔应在搅拌叶轮叶片内边之下。同时喷 气孔应向下,以尽可能减少培养液在环形 分布管上滞留。 • 喷孔的孔径:2-5mm。 • 喷孔的总截面积等于空气分布管截面积。 • 分布管内空气流速取20m/s。
• kLa 是以C*-C为溶氧推动力的体积溶氧系数。 • 单位:1/s或1/h。应得到kLa 值。这是衡量通
风发酵设备性能的重要参数。
氧传递速率 OTR: No2= kLa (C*-CL) (mol/m3 s)
• 但上述公式是定义式,要得到kLa不易。原因 是溶氧浓度难测。
体积溶氧系数kLa的计算及测定
• kLa影响因素有: • (1)操作条件:搅拌转速,通气量; • (2)发酵罐的结构及几何参数,如体积、
发酵机械与设备培训课件
发酵机械与设备培训课件1. 介绍发酵机械与设备是在酿造业中广泛应用的一种关键设备。
本课程旨在介绍发酵机械的基本原理、操作技巧以及常见故障排除方法。
通过学习本课程,学员将能够掌握发酵机械与设备的使用技巧,提高生产效率和质量。
2. 发酵机械的基本原理2.1 发酵的定义发酵是指微生物在无氧或缺氧的条件下通过分解有机物质产生能量的过程。
2.2 发酵机械的作用发酵机械是用于控制和促进发酵过程的设备,其主要作用包括:•提供适当的温度和湿度环境,维持发酵过程所需的理想条件;•提供适量的氧气或无氧条件,满足微生物的生长需求;•保持发酵物料的搅拌和混合,促进各种物质的充分接触。
2.3 发酵机械的分类发酵机械根据其功能和结构特点可以分为不同类型,常见的分类包括:•发酵罐:用于发酵物料的贮存和生长的容器,分为多功能罐、单功能罐和内循环罐等;•发酵槽:用于控制和调节发酵条件的设备,包括温度、湿度和气体等;•发酵柜:用于存放微生物菌种和培养基的设备,能够提供适当的温度和湿度条件;•发酵泵:用于将发酵物料从发酵罐或发酵槽中抽出或注入的设备。
3. 发酵机械的操作技巧3.1 发酵机械的开机和关机步骤开机步骤: 1. 检查发酵机械的供电情况,确保电源正常。
2. 打开发酵机械的电源开关。
3. 检查发酵机械各部件的状态,确保正常运转。
4. 根据需要设置发酵机械的温度、湿度和气体流量等参数。
5. 打开发酵机械的搅拌和混合装置。
关机步骤:1. 停止发酵机械的搅拌和混合装置。
2. 根据需要调整发酵机械的温度、湿度和气体流量等参数。
3. 关闭发酵机械的电源开关。
4. 检查发酵机械各部件的状态,确保安全关闭。
3.2 发酵机械的日常维护和保养•定期清洁发酵机械内部和外部的污垢,保持设备的卫生和良好的运行状态;•定期检查发酵机械的电器设备和传感器,确保正常使用;•定期检查发酵机械的机械部件和密封件,确保无损坏和松动现象;•定期更换发酵机械的滤网和过滤器,保证发酵物料的质量;•定期对发酵机械进行润滑和调整,保持设备的正常运转。
发酵工程与设备第九章、第一讲-发酵放大与设计
气体吸入量与液体循环量之比较低,对于耗氧 量较大的微生物发酵不适宜。
机械搅拌通风发酵罐
(二) 罐体的尺寸比例
H----柱体高 (m) HL---液位高度(m) D----罐内径 (m) d----搅拌器直径 s----两搅拌器的间距 B----最下一组搅拌器距罐 底的距离 W----挡板宽度
H / D = 1.7 ~ 4 d / D = 1/2 ~ 1/3 W / D = 1/8 ~ 1/12 B / d = 0.8 ~1.0 (s/d)2 = 1.5 ~2.5 (s/d)3 = 1 ~2
用水量大
6、轴封、联轴器和轴承
上
下
传
传
动
动
1)轴封
作用: 使罐顶(或底)与搅拌轴间的缝隙密封; 防止泄漏和染菌
类型: 填料函 端面轴封
1 转轴 3 压紧螺栓 5 铜环
2 填料压盖 4 填料箱体 6 填料(石棉等)
填料函
构成 优点:结构简单、价格低
缺点: 易渗漏,寿命短 对轴磨损较重 摩擦功率消耗大
雷诺(Reynolds),英国,流型判别的依据 雷诺实验(1883年)表明,流动的几何尺寸(管内径d)、 流动的平均流速u及流体性质(密度ρ和粘度μ)对流型的变化 有很大影响。可以将这些影响因素综合成一个无因次的数群 作为流型的判据。
Re=d·u·ρ/μ
d—管内径; u—流动的平均流速 ρ—流体密度; μ—流体粘度
VL —— 发酵罐内发酵液量(m3) Qc —— 发酵液循环量(m3/s) d —— 环流管二内径(m)
—— 发酵液在环流管内流速(m/s)
2)压比、压差、环流量间的关系
发酵液的环流量与通风量之比称为气液比。
A = Qc / Q
发酵工程设备培训课程
发酵工程设备培训课程1. 课程介绍发酵工程设备培训课程是针对从事或有意从事发酵工程设备相关行业的学员开设的一门专业课程。
本课程旨在培养学员对发酵工程设备的理论知识和实践操作技能,帮助学员更好地应对发酵工程设备的挑战和需求。
2. 课程目标本课程的主要目标是:•系统化掌握发酵工程设备的基本原理和工作原理;•熟悉常见的发酵工程设备及其操作方法;•掌握发酵工程设备的维护和故障排除技巧;•增强学员对发酵工程设备的运行管理能力。
3. 课程内容本课程主要包括以下几个方面的内容:3.1 发酵工程设备基础知识•发酵工程设备的定义和分类;•发酵工程设备的基本原理;•发酵过程中的工艺参数及其控制;•发酵工程设备与其他工艺设备的关系。
3.2 常见发酵工程设备3.2.1 发酵罐•发酵罐的结构和工作原理;•发酵罐的操作方法及注意事项;•发酵罐的清洁和消毒。
3.2.2 搅拌设备•不同类型搅拌设备的特点和适用范围;•搅拌设备的操作和维护。
3.2.3 控制系统•发酵工程设备的控制系统;•常见的控制系统故障及其处理。
3.3 发酵工程设备的维护和故障排除•发酵工程设备的日常维护工作;•常见故障和故障排除方法。
3.4 发酵工程设备的运行管理•发酵工程设备的运行管理要点;•发酵工程设备的能耗和安全管理。
4. 学习方法本课程采用理论讲解与实践操作相结合的方式进行教学。
学员将参与到实际发酵工程设备的操作过程中,通过亲身体验和实践操作,加深对课程内容的理解和掌握。
5. 考核方式学员将通过理论考试和实践操作考核的方式进行综合评估。
理论考试包括课程知识的笔试题目,实践操作考核将根据学员对发酵工程设备的操作技能进行评估。
6. 授课教师本课程由经验丰富、在发酵工程设备领域具有专业知识和实践经验的教师授课。
教师将根据学员的实际情况,灵活调整教学内容和方式,提供个性化指导。
7. 结束语发酵工程设备培训课程将为学员提供系统化的发酵工程设备知识和实践技能培训,帮助学员更好地适应行业需求和挑战。
发酵设备培训讲义(PPT 167页).ppt
• 此外,对于小型试验罐,也可在发酵最旺盛 时,测定其冷却水的进出口温度和单位时间内 的耗水量,从而得出小罐的放热量Q1’。
• 代谢气体带走的蒸发热量Q2与糖浓浓度、发酵 程度好坏有关,除间接测定外,目前还难具体 计算,一般计算时可取Q1的5、6%左右。
• 满足工艺要求,有利于发酵的排出 • 从结构上有利于发酵液的排出 • 有利于设备清洗、维修以及设备制造安
装方便等问题。
酒精发酵罐筒体结构
• 为圆柱形,底盖和顶盖均为碟形或锥形。 • 在酒精发酸过程中,为了回收二氧化碳气体及
其所带出的部分酒精,发酵罐宜采用密闭式。 • 罐顶装有人孔、视镜及二氧化碳回收管、进料
• 第四阶段:1960-1979年,机械搅拌通风发酵罐的 容积增大到80-150m3。由于大规模生产单细胞蛋 白的需要,又出现了压力循环和压力喷射型的发 酵罐,它可以克服—些气体交换和热交换问题。 计算机开始在发酵工业上得到广泛应用。
• 第五阶段:1979年至今。生物工程和技术的迅猛 发展,给发酵工业提出了新的课题。于是,大规 模细胞培养发酵罐应运而生,胰岛素,干扰素等 基因工程的产品走上商品化。
• 约5分钟时间即可完成洗涤作业。洗涤水若用 废热水,还可提高洗涤效果。
二、酒精发酵罐的计算
• (一)发酵罐结构尺寸的确定 • 发酵罐全容积可按下式计算:
• (二)发酵罐罐数的确定 • 对于间歇发酵,发酵罐罐数可按下式计算
(三)发酵罐冷却面积计算
1.总的发酵热Q
• 微生物在嫌气发醉过程中总的发酵热,一般由 生物合成热Q1,蒸发热损失Q2,罐壁向用围 散失的热损失Q3等三部分热量所组成。
(5)冷却面积和主要尺寸
发酵培训
1.3高效超细玻璃纤维滤器
是使用超细玻璃纤维滤纸折叠制造并固定在金属方框内部,能 够除去0.1微米大小的微生物,属于精密过滤器,需要注意的是 超细玻璃纤维滤纸怕水,且机械强度低,容易破损,因此要小 心保护。
2.采风室的消毒和灭菌
为了保证采风室的清洁和减少杂菌的污染机率,必须对采风室 进行定期消毒灭菌工作,灭菌的主要材料是紫外线或不影响食 品安全的化学消毒剂,如过氧乙酸等。
2.糖蜜的处理方法
糖蜜浓度很高(80-90Bx, 含糖大约50%),不易沉清, 因此需稀释再进行处理,方法如下(沉清法): 先将糖蜜加水稀释至40-50 Bx,加硫酸调PH3-4,加热 至90-100℃,搅拌均匀,然后进行静置澄清。
3.糖蜜处理的主要设备
3.1混合罐 混合罐是糖蜜处理的第一个容器,用来对糖蜜原液进行加热、 稀释、调酸。混合 罐可以通入蒸汽直 接加热的罐体,并 有温度计用来控制 加入的蒸汽量。使 物料维持在适宜的 温度罐顶装有搅拌, 可以使物料混合均 匀。
发酵车间培训资料
第一部 分发酵车间工作 内容
一、空气处理 二、糖蜜处理 三、种子罐扩大培养 四、酵母的发酵
一、空气处理(1.2.3)
空气处理系统通常分为三个部分,即初、中、高三效过滤器, 主要目的是将空气中的悬浮物通过初效(预)过滤器除去,然 后将部分微生物通过袋式中效过滤器除去,最后用高效过滤器 更进一步除去极其微小的微生物,从而保证较纯净的空气进入 发酵风机,进入发酵罐。
3.2罗茨风机的特点
(1)由于是容积式鼓风机,因而具有强制输气特征。在转速一 定的条件下,流量也一定(随压力的变化很小)。即使在小流 量区域,也不会像离心风机那样发生喘振现象,具有比较稳定 的工作特性。 (2)作为回转式机械,没有往复运动机构,没有气阀,易损件 少,因此使用寿命长,并且动力平衡性好,能以较高的速度运 转,不需要重型基础。运转一周有多次吸、排气,相对于活塞 式压缩机而言,气流速度比较均匀,不必设置储气罐。 (3)叶轮之间、叶轮与机壳及墙板之间具有间隙,运转时不像 螺杆式和滑片式压缩机那样需要注油润滑,因此可以保证输送 的气体不含油,也不需要使用气—油分离器等辅助设备。由于 存在间隙及没有气阀,输送带液滴的气体时比较安全,因此特 别适用于需空消而将蒸汽带入发酵罐通风管道的设备通风。
第一章 发酵工程设备 ppt课件
2.2生物工程设备
生物工程设备的特点 生物工程设备的发展历程 生物工程设备的工作领域 生物工程过程与设备
生物工程设备的特点
( 1 )对于所有微生物或动植物细胞来讲,提供必 要和足够的营养和能量,才能维持其生命代谢活 动。 ( 2 )培养基原料的预处理不仅影响细胞代谢生长, 而且对于培养基原料成本大小和是否造成环境污 染等具有决定性影响。
生物工程设备的发展历程
生物技术的发展过程是以某一个生物过程工程与设备 成熟为标志的,有以下五个发展阶段:
(1)传统经验制造技术(天然发酵阶段):坛坛罐罐 (2)纯种培养技术的成熟(初级代谢产物生产阶段): 简单设备 (3)通气搅拌技术的成熟(好氧培养阶段):机械通 风培养设备
( 4)代谢控制发酵技术的成熟:气升式生物等反应器
课程内容和任务
内容:生物工程专业的一门主干专业课程,从生物工程的 研究内容和范畴出发,根据生物工程设备共性技术,阐述 生物生产过程中的主要设备的作用原理、设计方法
技术经济概念
不管是在小试、中试还是示范工程建设中都必须 始终贯穿着技术经济概念,这样才能保证所开发 的生物技术方案的科学性和合理性。
2、生物工程设备的基本概念
2.1生物技术工艺与设备
2.2生物工程设备
2.1生物技术工艺与设备
生物技术工艺包含了一系列的生物反应过程、化学反应过 程和物理操作过程,需相应设备中进行。其核心为生物反 应过程。 生物工程设备的发展可以促进生物技术产品的开发和生产。 生物工程设备技术在现代生物技术产业中具有十分重要的 地位。
生物催化剂 (游离或固定化)
生物反应器
(灭菌)Biblioteka 产品 废物原材料 营养物底物
发酵与酿造的主要设备技术培训
发酵与酿造的主要设备技术培训1. 引言发酵与酿造是一种将原料通过微生物培养和代谢过程转化为有用产品的工艺。
在发酵和酿造过程中,合理选择和运用适当的设备是至关重要的。
本文将介绍发酵与酿造的主要设备技术,并提供相应的培训。
2. 发酵设备2.1 发酵罐发酵罐是进行发酵过程的主要设备之一。
它通常由不锈钢制成,具有一定的耐腐蚀能力和良好的密封性能。
发酵罐的设计应考虑到灭菌及通风处理、温度控制、搅拌和取样等因素。
培训中将介绍发酵罐的结构原理、操作流程和常见问题的解决方法。
2.2 发酵机发酵机是进行微生物培养的主要设备之一。
它主要用于控制培养基的温度、pH 值和搅拌速度等参数,以促进微生物的生长和代谢过程。
发酵机的选择应根据不同微生物的特性和工艺要求进行。
在培训中,将介绍发酵机的类型、结构和操作方法。
3. 酿造设备3.1 酒精发酵设备酒精发酵设备主要包括酒精发酵罐、酵母培养罐和蒸馏设备等。
酒精发酵罐用于进行酒精发酵过程,酵母培养罐用于培养酵母菌株。
蒸馏设备用于提取纯净的酒精产品。
在酒精发酵设备技术培训中,将详细介绍各个设备的功能和操作流程。
3.2 醋酸发酵设备醋酸发酵设备主要包括发酵罐、醋发酵器和醋酸酸化设备等。
发酵罐用于进行醋酸发酵过程,醋发酵器用于培养醋菌。
醋酸酸化设备用于提取和处理醋酸产品。
醋酸发酵设备技术培训将介绍这些设备的原理、操作要点和常见问题解决方法。
3.3 酱油发酵设备酱油发酵设备主要包括发酵罐、酿造罐和提取设备等。
发酵罐用于进行酱油发酵过程,酿造罐用于培养枯草芽孢杆菌。
提取设备用于提取和浓缩酱油产品。
酱油发酵设备技术培训将详细介绍这些设备的结构和运行原理。
4. 培训内容安排本次发酵与酿造设备技术培训将根据不同的设备类型和工艺流程进行分类和讲解。
具体安排如下:•第一天:发酵设备技术培训–介绍发酵罐的结构原理和操作流程–介绍发酵机的类型、结构和操作方法•第二天:酒精发酵设备技术培训–介绍酒精发酵罐、酵母培养罐和蒸馏设备的功能和操作流程•第三天:醋酸发酵设备技术培训–介绍发酵罐、醋发酵器和醋酸酸化设备的原理、操作要点和常见问题解决方法•第四天:酱油发酵设备技术培训–介绍发酵罐、酿造罐和提取设备的结构和运行原理5. 培训效果评估为了确保培训的有效性,我们将进行培训效果的评估。
发酵工程设备课件
发酵工程设备课件一、教学内容本节课的教学内容来自于人教版小学科学六年级下册第五单元《发酵技术》的第一课时《发酵工程设备》。
教材中主要介绍了发酵工程的基本概念、发酵设备的种类及其在食品制作中的应用。
具体内容包括:发酵工程的定义、发酵设备的结构与工作原理、以及发酵设备在制作酸奶、泡菜、醋、啤酒等食品中的应用。
二、教学目标1. 让学生了解发酵工程的基本概念,知道发酵设备的作用和种类。
2. 培养学生动手操作能力和观察能力,提高他们对发酵技术的兴趣。
3. 通过对发酵工程设备的学习,使学生认识到发酵技术在食品制作中的重要性,增强他们的科技意识。
三、教学难点与重点重点:发酵设备的结构与工作原理,发酵设备在食品制作中的应用。
难点:发酵设备的工作原理,如何运用发酵设备制作各种发酵食品。
四、教具与学具准备教具:电脑、投影仪、发酵工程设备课件、实验器材。
学具:笔记本、彩笔、实验报告册。
五、教学过程1. 情景引入:教师通过展示酸奶、泡菜、醋、啤酒等发酵食品,引导学生思考:这些食品是如何制作出来的?发酵在其中起到了什么作用?2. 知识讲解:教师利用发酵工程设备课件,讲解发酵工程的定义、发酵设备的结构与工作原理。
同时,通过图片和实例,让学生了解发酵设备在食品制作中的应用。
3. 实践操作:学生分组进行实验,亲身体验发酵过程,观察发酵设备的工作原理。
教师巡回指导,解答学生疑问。
4. 例题讲解:教师通过讲解酸奶、泡菜等发酵食品的制作过程,让学生理解发酵设备在实际生产中的应用。
5. 随堂练习:学生根据实验结果和所学知识,完成实验报告册。
教师批改报告册,了解学生掌握情况。
6. 板书设计:发酵工程设备定义:利用微生物的发酵作用,生产发酵产品的技术。
设备种类:发酵罐、发酵箱、搅拌器等。
应用:酸奶、泡菜、醋、啤酒等食品制作。
7. 作业设计:8. 课后反思及拓展延伸:教师引导学生反思本节课所学内容,巩固发酵工程设备的知识。
同时,鼓励学生查阅资料,了解发酵技术在现代工业中的应用,拓展知识面。
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在发酵罐的自动化方面,作为参数检测的眼睛如 pH电极、溶解氧电极、溶解二氧化碳电极等的在线 检测在国外巳相当成熟。国内目前尚处于起步阶段 ,发酵检测参数还只限于温度、压力、空气流量等 一些最常规的参数。
发酵罐的种类
• 发酵工业上最常用的是通风搅拌罐。除了通风 搅拌发酵罐外,其它型式的发酵罐如:气提式 发酵罐、压力循环发酵罐、带超滤膜的发酵罐 等。
酒精发酵罐的洗涤
• 过去均由人工操作,不仅劳动强度大, 而且二氧化碳气体一旦末彻底排除,工 人入罐清洗会发生中毒事故。
第七章 发酵设备
主讲人:刘萍
第一节 发酵设备概述
• 发酵主要设备为发酵罐和种子罐,它们各自都附有 原料(培养基)调制、蒸煮、灭菌和冷却设备,通气 调节和除菌设备,以及搅拌器等。
• 种子罐:以确保发酵罐培养所必需的菌体量为目的 。
• 发酵罐:承担产物的生产任务。 它必须能够提供微生物生命活动和代谢所要求
发酵罐系统
一个优良的发酵罐装置和组成 (1)应具有严密的结构 (2)良好的液体混合特性 (3)好的传质相传热速率 (4)具有配套而又可靠的检测、控制仪表
发酵罐发展历史
• 第一阶段:1900年以前,是现代发酵罐的雏形,它 带有简单的温度和热交换仪器。
• 第二阶段:1900-1940年,出现了200m3的钢制发酵 罐,在面包酵母发酵罐中开始使用空气分布器,机 械搅拌开始用在小型的发酵罐中。
典型发酵设备
• 种子制备设备、主发酵设备、辅助设备(无菌空 气和培养基的制备),发酵液预处理设备,粗产 品的提取设备、产品精制与干燥设备、流出物 回收、利用和处理设备等。
发酵罐工艺操作条件
1.温度:25~40℃。 2.压力:0~1 kg/cm3(表压)。 3.灭菌条件;温度100~140℃,压力0~3
的条件,并便于操作和控制,保证工艺条件的实现 ,从而获得高产。
一、发酵罐
发酵罐的定义:是为一个特定生物化学过程的操 作提供良好而满意的环境的容器。对于某些工艺 来说,发酵罐是个密闭容器,同时附带精密控制 系统;而对于另一些简单的工艺来说,发酵罐只 是个开口容器,有时甚至简单到只要有一个开口 的坑。
• 第三阶段:1940-1960年,机械搅拌、通风,无菌 操作和纯种培养等一系列技术开始完善,发酵工艺 过程的参数检测和控制方面已出现,耐蒸汽灭菌的 在线连续测定的pH电极和溶氧电极,计算机开始 进行发酵过程的控制。发酵产品的分离和纯化设备 逐步实现商品化。
• 第四阶段:1960-1979年,机械搅拌通风发酵罐的 容积增大到80-150m3。由于大规模生产单细胞蛋 白的需要,又出现了压力循环和压力喷射型的发 酵罐,它可以克服—些气体交换和热交换问题。 计算机开始在发酵工业上得到广泛应用。
这两类发酵罐是采用不同的手段使发酵罐内的气 、固、液三相充分混合,从而满足微生物生长 和产物形成对氧的需求。
3.按容积分类: 一般认为5001以下的是实验室发酵罐; 500-50001是中试发酵罐; 50001以上是生产规模的发酵罐。
第二节 嫌气发酵设备
密闭厌氧发酵罐
• 对这类发酵罐的要求是:能封闭;能承 受一定压力;有冷却设备;罐内尽量减 少装置,消灭死角,便于清洗灭菌。
一、酒精发酵罐
酵母将糖转化为酒精高转化率条件 (1)满足酵母生长和代谢的必要工艺条件 (2)一定的生化反应时间 (3)及时移走在生化反应过程中将释放的生
物热
酒精发酵罐的结构要求
• 满足工艺要求,有利于发酵的排出 • 从结构上有利于发酵液的排出 • 有利于设备清洗、维修以及设备制造安
装方便等问题。
产品是在好气发酵罐中进行的;需要强烈的通风 搅拌,目的是提高氧在发酵液中的传质系数; 厌气:丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等采用厌气发 酵罐。不需要通气。
2. 按照发酵罐设备特点分类: 机械搅拌通风发酵罐:包括循环式,如伍式发酵
罐,文氏管发酵罐,以及非循环式的通风式发 酵罐和自吸式发酵罐等。
非机械搅拌通风发酵罐:包括循环式的气提式、 液提式发酵罐,以及非循环式的排管式和喷射 式发酵罐。
酒精发酵罐筒体结构
• 为圆柱形,底盖和顶盖均为碟形或锥形。 • 在酒精发酸过程中,为了回收二氧化碳气体及
其所带出的部分酒精,发酵罐宜采用密闭式。 • 罐顶装有人孔、视镜及二氧化碳回收管、进料
管、接种管、压力表和测量仪表接口管等。 • 罐底装有排料口和排污口; • 罐身上下部装有取样口和温度计接口,对于大
型发酵耀,为了便于维修和清洗,往往在近罐 底也装有人孔。
发酵的冷却装置
• 对于中小型发酵罐,多采用罐顶喷水淋于罐外 壁表面进行膜状冷却;
• 对于大型发酵罐,罐内装有冷却蛇管或罐内蛇 管和罐外壁喷洒联合冷却装置,
• 为避免发酵车间的潮湿和积水,要求在罐体底 部沿罐体四周装有集水槽。
• 采用罐外列管式喷淋冷却的方法,具有冷却发 酵液均匀,冷却效率高等优点。
• 第五阶段:1979年至今。生物工程和技术的迅猛 发展,给发酵工业提出了新的课题。于是,大规 模细胞培养发酵罐应运而生,胰岛素,干扰素等 基因工突出差别是对纯种培养 的要求之高,几乎达到十分苛刻的程度。因此,发 酵罐的严密性,运行的高度可靠性是发酵工业的显 著特点。
cm3 (表压). 4.pH:2~11。 5.需氧量:0.05~0.3 kmo1/m3·h。 6.通气量:0.3~2 VVM。 7.功率消耗:0.5~4kW/m3。 8. 发酵热量:5 000~20 000 kcal/m3.h。
kg/
发酵罐的类型
1.按微生物生长代谢需要分类: 好气:抗生素、酶制剂、酵母、氨基酸,维生素等
• 酒精和啤酒都属于嫌气发酵产物,其发 酵罐因不需要通入昂贵的无菌空气,因 此在设备放大、制造和操作时,都比好 气发酵设备简单得多。
• 它的容积常大于50m3,H:Dt=1-2,罐的 上、下部都是锥形的。
• 上 口、部人有物孔料和口压,力冷表却开水口口等,。CO2和气体出
• 温度控制采用罐内蛇管和罐外壁直接水 喷淋相结合,排料管在罐的底部。