第六章第四节嫌气发酵设备
生物工程设备知识点考点整理
生物工程设备知识考点整理●一、物料粉碎和液体培养基制备●1. 简述锤式粉碎机工作原理及优点。
●工作原理：●1、作用力主要为冲击力●2 、物料从料斗进入机内，受到高速旋转锤刀的强大冲击力而被击碎●3、小于弧形筛面筛孔直径的微粒，逐步被筛面筛分，落入出料口●4、大于筛孔直径的颗粒，在受到锤刀冲击后，由于惯性力的作用而高速四散、散落，有的撞击到棘板上被撞成碎块，小的逐渐被筛分，稍大颗粒再次弹起，又被高速旋转的下排锤刀所冲击，逐步使大颗粒变小●5、没有撞击到棘板上的颗粒，也会遇到后排锤刀的冲击●6、如此反复，直至将大块物料撞碎成细小颗粒后从筛孔落下进入出料口●优点：●构造简单、紧凑，物料适应性强，粉碎度大（粗、细粉碎皆可），生产能力高，运转可靠●2. 简述辊式粉碎机的工作原理、工作过程及适应何种性质物料的粉碎？●原理：●1、挤压、剪切（当两辊速不同时）●2、由2个直径相同的钢辊相向转动，把放在钢辊间的物料夹住啮入两辊之间，物料受到挤压力而被压碎●工作过程：●1、两辊的圆周速度一般在2.5~6m/s之间●2、许多粉碎机，将两个辊子的转速安排成有一定的转速差，一般可达2.5：1，或者是两只辊子的表面线速度具有5％~30％的速差，提高对物料的剪切力，增加破碎度●3、两个辊子中，一个是固定的，一个是可以前后移动的，用以调节两辊筒的间距，控制粉碎粒度●适用范围：●脆性、硬度较小物料的粉碎，如：麦芽、大米等●3.简述酒精厂淀粉质原料蒸煮糖化过程及目的。
●目的：●1、原料吸水后，借助于蒸煮时的高温高压作用，将原料的淀粉细胞膜和植物组织破裂，使其内容物流出，呈溶解状态变成可溶性淀粉●2、借助蒸汽的高温高压作用，把存在于原料中的大量微生物杀死，以保证发酵过程中原料无杂菌污染●3、部分糖化（组织破裂、糊化、灭菌、部分糖化）●流程：罐式、柱式、管道式●蒸煮（加热）、后熟（保温、最后一罐气液分离出二次蒸汽并使之降温）、冷却、糊化、冷却●4.以淀粉质原料为培养基时，多采用罐式连续蒸煮糖化流程来处理这些原料，该糖化流程中的蒸煮设备有那些，简述它们各自的作用及特征？●蒸煮罐●作用：●1、原料吸水后，借助于蒸煮时的高温高压作用，将淀粉细胞膜和植物组织破裂，使其内容物流出，呈溶解状态变成可溶性淀粉●2、借助蒸汽的高温高压作用，把存在于原料中的大量微生物杀死，以保证发酵过程中原料无杂菌污染●特征●1、长圆筒与球形或蝶形封头焊接而成●2、罐顶装有安全阀和压力表，顶部中心的加热醪出口管应伸入罐内300~400 mm，使罐顶部留有一定的自由空间●3、罐下侧有人孔，用于焊接罐体内部焊缝（该罐应采用双面焊接）和检修内部零件●4、在靠近加热位置的上方有温度计插口，以测试醪液加热温度●5、为避免过多的热量散失，蒸煮罐须包有保温层●6、直径不宜太大，直径过大，醪液从罐底中心进入后会发生返混，不能保证进罐醪液的先进先出，致使受热时间不均而造成部分醪液蒸煮不透就过早排出，而另有局部醪液过热而焦化●加热器：●作用：●器汽液接触均匀，加热比较全面，在很短的时间内可使粉浆达到规定的蒸煮温度●特征：●1、由三层直径不同的套管组成●2、内层和中层管壁上都钻有许多小孔，各层套管用法兰连接●3、粉浆流经中层管，高压加热蒸汽从内、外两层进入，穿过小孔向粉浆液流中喷射●后熟罐：●作用：●增加蒸煮时间，使过程连续。
发酵工程设备课件 第五章嫌气发酵设备
②罐容量 罐有效容积一般为罐总量的80%左右。 ③锥角 一般在60°～90°之间， 常用60°～ 75°（不锈钢罐常用锥角60°，内有涂 料的钢罐锥角为75°），以利于酵母的沉 降与分离。
④冷却夹套
锥形发酵罐冷却常采用间接冷却。国内一般采用半圆 管、槽钢、弧形管夹套，或米勒板氏夹套在低温低压 （－3℃、0.03MPa）下用液态二次冷媒冷却，国外 多采用换热片式（爆炸成型）一次性冷媒直接蒸发式 冷却。一次性冷媒（如液氨蒸发温度为－3～－4℃） 蒸发后的压力为1.0MPa～1.2MPa,对夹套耐压性要求 较高。由于啤酒冰点温度一般为－2.0～－2.7℃,为防 止啤酒在罐内局部结冰，冷媒温度应在－3℃左右。 国内常采用20%～30%的酒精水溶液，或20%丙二醇 水溶液作为冷媒。
二、新型啤酒发酵设备
二、新型啤酒发酵设备
——圆筒体锥底发酵罐（锥形罐）
锥形罐结构图
（一）圆柱锥底发酵罐的特点
（1）该罐具有锥底，主发酵后回收酵母方便。 （2）圆柱锥形罐具有相当高度，凝聚力较强 的酵母可以沉淀，凝聚性差的酵母就需要离 心分离。 （3）圆柱锥底罐是密闭罐，既可以作发酵罐， 也可以作贮酒罐（二罐法）;也可将发酵和贮 酒合二为一（一罐法）。由于是密闭罐，可 以回收二氧化碳，CO2气体由罐顶排出罐外 并收集。
酒精发酵罐一般不配置机械搅拌装置
酒精发酵罐工作时罐内不同高度的发酵液中 CO2含量有所不同，一般罐底CO2气泡密集程 度高，醪液相对密度小，罐上部CO2气泡密集 程度低，醪液相对密度大，于是相对密度小的 底部发酵液具有上浮的提升力，同时上升的 CO2气泡对周围的液体也具有一定的拖拽力， 这拖拽力和液体上浮的提升力结合就构成气体 搅拌作用。 罐体较大，罐内产生的CO2较少时，可配置侧 向搅拌器。
生物发酵技术-课程标准
《生物发酵技术》课程标准适用专业：微生物技术及应用开设学期：第四学期学时数：96学时一、课程性质（课程概述）1.课程设计思路1.1 生物发酵技术-理论课生物发酵技术是微生物技术及应用专业的一门专业必修课，通过本课程的教学，要求学生系统掌握发酵的基本理论、基本知识和基本技能，建立较深刻的食品发酵与酿造的微生物学观点，形成科学的思维方式。
同时生物发酵技术的发展日新月异，蓬勃发展，学生必须加强理论基础学习，了解我国食品发酵行业的发展趋势及主流产品的新工艺、新技术，为实践操作和后续课程打下必要和实用的专业基础知识。
1.2 生物发酵技术-实验、实训课本课程密切相关的《生物发酵技术》实验、实训课，是微生物技术及应用专业的专业必修的实践课，包括课程实验（10学时）和实习周实训（30学时）。
学生在学完了生物发酵技术的理论知识后，将其相关理论运用于生物发酵技术的实践操作中，从中发现问题，并提出科学、合理的解决方案，使学生们通过本课程的学习，对生物发酵技术有一个更深入、全面和符合实际的认识，将相关信息进行总结并加以理论分析，以提高动手能力和促进提高学生综合素质。
2.课程的描述生物发酵技术是建立在牢固掌握微生物学、生物化学、有机化学、等专业基础课的理论知识和专业技能基础上的一门专业必修课程。
主要课程内容包括：发酵食品的历史沿革及现代食品发酵的前景；酒类生产工艺；调味剂生产工艺等。
对现代食品发酵技术作了较详细的讲授，力求理论与生产实际相结合，努力体现生产工艺的科学性和合理性，并积极反映近年来食品发酵工艺革新和科学研究新成就，是微生物技术及应用专业的一门专业课。
二、课程培养目标1.专业能力通过本课程的学习，学生应系统掌握发酵的基本理论、基本知识和基本技能，建立较深刻的食品发酵与酿造的食品科学观点和微生物学观点，形成科学的思维方式。
2.方法能力通过理论教学及实验实训相结合，及相关实验的开设可巩固学生课堂所学理论知识。
从而提高学生分析问题、解决问题以及实际动手能力。
发酵工程教学大纲
发酵工程》理论教学大纲一、课程说明课程编号：学时：64 学分数：4适用专业：生物技术及应用课程类型：必修课先修课程：生物化学、微生物学二、课程教学目的与要求：《发酵工程》课程是生物技术专业的必修课。
通过本课程的学习，使学生在生物化学、微生物学等课程的基础上，系统的掌握发酵工程的基本理论、基本知识和基本技能，建立较深刻的微生物学观点，形成科学的思维方式。
同时要求学生能了解现代发酵工程理论和技术的新发展。
三、课程教学基本内容及学时分配第一章绪论（2学时）知识点：发酵工程的概念；发酵工程的发展简史；发酵工程的基本内容；发酵工程的后处理。
重点：发酵的概念；发酵工程简史；发酵工程的应用。
难点：发酵工程的一般过程。
学生掌握要点：发酵工程的发展史中四个时代和发酵工程应用领域。
第二章工业发酵菌种的选育（4 学时）知识点：菌种的来源；发酵高产菌种选育；菌种退化和菌种保藏。
重点：微生物选择性分离；自然选育和诱变育种。
难点：诱变育种的方法。
学生掌握要点：自然选育和诱变育种技术。
第三章工业发酵培养基（2 课时）知识点：发酵营养基质的组成；工业发酵中营养基质的种类；工业发酵中营养基质的选择；工业发酵中营养基质的配制方法。
重点：掌握工业发酵用培养基的要求、培养基的构成以及培养基各组分的作用；掌握影响培养基质量的因素及控制措施；熟悉淀粉糖的制备原理、方法和工艺过程。
难点：影响培养基质量的因素及控制措施；淀粉糖的制备原理、方法和工艺过程。
第四章工业发酵过程灭菌（4 课时）知识点：常用的灭菌方法；培养基与发酵设备的灭菌；空气除菌。
重点：掌握微生物热死动力学；掌握影响灭菌效果的因素及控制方法；重点掌握分批灭菌和连续灭菌的工艺过程及操作要点；掌握空气介质过滤除菌的工艺过程。
难点：无菌空气的制备方法和要点。
学生掌握要点：分批灭菌和连续灭菌的工艺过程及操作要点；无菌空气的制备方法和要点。
第五章种子扩大培养（2 课时）知识点：种子制备工艺，影响种子质量的因素重点：影响种子质量的因素，工业发酵种子扩大培养的工艺过程及操作要点。
发酵机械与设备简介
二、连续酒精发酵设备
通过在发酵罐内连续加入培养液和取出发酵液，可使发 酵罐中的微生物一直维持在生长加速期，同时降低代谢产 物的积累，培养液浓度和代谢产品含量相对稳定，微生物 在整个发酵过程中即可始终维持在稳定状态，细胞处于均 质状态，这即为连续发酵技术。
第三节 通风发酵设备
通风发酵设备是好氧发酵使用的发酵反应器，主要包 括酵母发酵罐、单细胞蛋白发酵罐、氨基酸发酵罐、酶制 剂发酵罐、抗生素发酵罐等。
固态发酵是指没有或几乎没有自由水存在下，在有一定湿度的水 下溶性固态基质中，用一种或多种微生物的一个生物反应过程。 液体发酵法是借助于液体介质来完成面团的发酵，即先将酵母置 于液体介质中，在液体中经几个小时的繁殖，制成发酵液，然后 用发酵液与其他原辅料搅拌成面团。
2.根据微生物类型：分为嫌气和好气两大类。 3.根据发酵过程使用的生物体：分为微生物反应器、酶反应 器和细胞反应器。
自吸式发酵罐
转子在启动前，需要先用液体将其浸没，在电机 驱动其高速旋转时，液体因离心力而被甩向叶轮边 缘，并在转子中心处形成负压。在负压作用下，空 气自动从转子中心处被吸入，通过导向叶轮内腔甩 出，而液体因转子外阔叶片被吸入并均匀甩出，在 转子外圆处被剪切成细微的气泡并与循环的发酵液 相遇，在湍流状态下混合、翻腾、扩散，在搅拌的 同时完成了充气。
发酵机械与设备简介
第一节 发酵设备的类型和基本构成
一、发酵设备的基本要求 发酵设备的功能是按照发酵过程的要求，保证和控制各种 发酵条件，主要是适宜微生物生长和形成产物的条件，促进 生物体的新陈代谢，使之在低消耗下（包括原料消耗、能量 消耗、人工消耗）获得较高的产量。
二、发酵设备的分类
1.根据发酵用培养基：固体发酵设备及液体发酵设备。
生物工程通风搅拌反应器习题参考答案
第1，2章通风搅拌反应器一、单项选择题1、好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前___C___，以确保安全。
A.应该安装截止阀B.应该安装安全阀C.应该安装止回阀D.不应该安任何阀门2、机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般___A___反应器直径的高度，最上面一个搅拌器要在液层以下0.5米(大罐)。
A.小于一个或等于一个B.大于一个小于两个 D.等于两个C.以上答案都不对3、塔式啤酒发酵罐换热的蛇管在发酵罐外，蛇管内用 B 与罐内的啤酒发酵醪进行热交换。
A. 蒸气B. 酒精C. 冷凝水D. 热水4、目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采用_____C_____。
A.圆盘平直叶涡轮搅拌器B.螺旋浆式搅拌器C.无搅拌器D.锚式搅拌器5、气升式发酵罐的优点是无需 B 。
A. 空气过滤系统B. 搅拌器C. 空气喷嘴D. 罐外上升管6．机械搅拌通风发酵罐在装液灭菌冷却后，搅拌器的输出功率应是：( A ) A．通入无菌空气后比通入无菌空气前有所下降B．通入无菌空气后比通入无菌空气前有所上升C．与有无空气无关，输出功率在通风前后保持不变D．通入无菌空气后与通入无菌空气前相比，有时上升，有时下降7．对于大通风比发酵过程来说，发酵罐内发酵液中的空气气泡直径：( C ) A．与通风量有关，与空气喷嘴直径有关B．与通风量无关，与空气喷嘴直径有关C．与通风量有关，与空气喷嘴直径无关D．与通风量无关，与空气喷嘴直径无关8. 外循环空气带升式发酵罐的优点是无需__________。
A.空气过滤系统B.搅拌器C.空气喷嘴D.罐外上升管二、多项选择题1、由于大生产中所使用的好气性发酵罐是受压容器，因此封头选用__ABC_____封头。
A.锥形B.椭圆C.蝶形D.球形2、通用式机械搅拌发酵罐中挡板的作用是__ACD___。
A.提高醪液湍流程度，有利于传质B.增加发酵罐罐壁的机械强度C.改变液流方向，由径向流改变为轴向流D.防止醪液在罐内旋转而产生旋涡，提高罐的利用率3、气升式发酵罐的特点有BDA. 高径比(H/D)比机械搅拌通风发酵罐的小B. 无需机械搅拌C. 无需空气压缩机D. 溶氧速率较高4、圆筒锥底啤酒发酵罐的夹套内可用ABC 与啤酒发酵醪进行热交换。
发酵设备试题库最新答案终
第一章通风发酵设备一、填空1. 机械搅拌式发酵罐空气分布器的形式有、。
2. 机械搅拌罐常用的搅拌器有、和等3. 气升式发酵罐的主要特点有、、等。
4. 自吸式发酵罐中氧的溶解主要靠与的作用完成的。
5. 自吸式发酵罐转子的形式有、等。
6. 机械通风搅拌发酵罐的形状为 + ；7. 消泡器作用是；机械消泡种类中罐内消泡有：、等；罐外消泡有：等。
8. 轴封的主要作用是，。
9. 联轴器的作用是：。
10. 公称体积指的是：。
11. 机械通风搅拌发酵罐的小型罐采用冷却，大罐采用，特大罐采用。
12. 气升式发酵罐的主要构件有：、、等。
13. 机械搅拌式发酵罐中挡板的作用是、；全挡板条件。
14. 端面轴封式的特点是：、、等。
15. 轴封常用形式有：及。
16. 机械通风搅拌发酵罐的椭圆顶、底和罐身连接的方式小型罐采用连接，大罐采用连接，特大罐采用连接。
17. 机械搅拌罐常用的搅拌器有平叶蜗轮主要产生和流、箭叶蜗轮产生和流。
18.双端面轴封装置的主要设计要求包括、、等。
19. 涡轮式搅拌器的流型主要为：，加可改变流型。
20. 搅拌式发酵罐的H / D一般为：。
21. 发酵过程中冷却热的计算方法有：、、等。
22. 气升式发酵罐的主要特点是：、、等。
23. 常见的气升式发酵罐有：、、等。
24. 气升式发酵罐中平均循环时间指：，黑曲霉培养时一般为：。
25. 自吸式发酵罐中转子与液面的距离一般为：。
26. 自吸式发酵罐中四弯叶转子的特点是：、、等。
27. 喷射自吸式发酵罐是靠：喷射吸入完成溶氧传质。
28. 溢流自吸式发酵罐的吸气原理是：。
29. 通风固相发酵设备的种类有：、等。
30. 通风固相发酵设备主要用于：、等产品。
31. 通风固相发酵设备的特点是：、等。
32.机械通风固体曲发酵设备的主要构件有：、、等。
33. 通风搅拌发酵罐的装液量一般为：。
34. 涡轮式搅拌器的主要种类有：、、等。
35. 机械搅拌式发酵罐中挡板一般安装：块。
(生物工程设备)第五章嫌气发酵设备
2023
PART 03
嫌气发酵设备选型与设计
REPORTING
选型依据及原则
生产工艺要求
根据生产工艺的特定要求， 选择能够满足产品发酵需求
的设备型号和规格。
设备性能
综合考虑设备的生产效 率、稳定性、耐用性、
操作便捷性等因素。
经济性
环保要求
在满足生产需求的前提 下，选择性价比较高的 设备，降低投资成本。
，运行顺畅。
定期维护
按照设定的周期对设备进行定 期维护，包括清洗、更换滤网
、检查电气系统等。
预防性维护
通过对设备进行定期检查和测 试，发现潜在问题并及时处理
，避免故障发生。
维修与更换部件
对于损坏严重或无法修复的部 件，及时进行维修或更换，确
保设备正常运行。
2023
PART 05
嫌气发酵设备性能评价与 优化改进
学员心得体会分享
知识收获
通过本次课程，学员们深入了解了嫌气发酵 设备的基本原理、类型、结构与设计等方面 的知识，对生物工程设备领域有了更全面的 认识。
实践应用
学习方法
部分学员分享了自己的学习方法和经 验，如注重理论与实践相结合、多阅 读相关文献、积极参与课堂讨论等。
学员们结合自己的工作实际，分享了如 何将所学知识应用于实际工作中，如优 化设备设计、提高设备运行效率等。
设备性能设计பைடு நூலகம்
根据生产工艺参数，设计设备的生产 能力、传热效率、搅拌效果等性能指 标。
案例分析：成功选型与设计实例
案例一
某生物科技公司成功选型与设计 了一套用于生产抗生素的嫌气发 酵设备，通过优化设备结构和性 能设计，提高了生产效率，降低
了能耗和生产成本。
发酵罐的操作
1. 阀门：所有阀门是否处于正确的位置。 2. 压力表：压力表是否归零。 3. PH和溶氧电极：电极是否拔出并正确保养。 4. 罐体：罐内是否清洗干净。 5. 搅拌电机：点动电机，看电机运转是否正常。
第二步：空消
空消主要目的是在进罐生产前对设备清洁和杀 灭其他微生物，防止因设备清洁不彻底或设备停用时 间过久，微生物滋生，从而对生产造成影响。
怎么样实现高效搅拌？
• 通常采用径向式搅拌器和轴向式搅 拌器组合实现高效搅拌混合和节能 降耗。
• 对于组合形式，根据发酵罐一般是 下部通气的特点，下层搅拌器选择 径向式搅拌器，上层搅拌器采用轴 向式搅拌器。
（3）挡板
挡板的作用： ——改变液流的方向，促使液体激烈翻动，增加溶解氧。 ——防止搅拌过程中漩涡的产生，而导致搅拌器露在料
自吸式发酵罐的充气原理：
搅拌器由罐底向上伸入的主轴带动。
叶轮旋转时叶片不断排开周围的液体 使其背侧形成真空，由导气管吸入罐 外空气。吸入的空气与发酵液充分混 合后在叶轮末端排出，并立即通过导 轮向罐壁分散，经挡板折流涌向液面， 均匀分布。
轴封 转子
马达
嫌气发酵设备
酒精发酵罐 啤酒发酵罐
形式：单管和环形管。
常用单管，简单实用，单次通入 量较大。
环形管属于多孔管式，空气分布 通风管 较均匀，但喷气孔容易被堵塞。
（7）轴封
定义：运动部件与静止部件之间的密封叫作轴封。如 搅拌轴与罐盖或罐底之间。
作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止 泄漏和污染杂菌。
形式：填料函和端面轴封两种。目前多用端面式轴封。
液进行校准。如果是微碱性溶液，建议用pH6.86和pH9.18的 标准缓冲液校准。 5 通常先用pH6.86缓冲液校零点，再用pH4.00或9.18缓冲液确 定斜率。
生物工程设备作业习题
生物工程设备复习题第一章通风发酵设备1. 生物反应器根据能量传递方式可以分为那些类别？2. 机械搅拌发酵罐中，搅拌器的搅拌作用是什么？搅拌转速的高低对不同种类微生物的生长、代谢有何影响？3. 机械搅拌发酵罐的基本结构包括哪些部件？他们有何作用？4. 何谓发酵罐公称体积？何谓全挡板条件？5. 发酵罐有几种消泡方式，机械消泡的优缺点。
6. 如何调节通气搅拌发酵罐的供氧水平？7. 大型发酵罐和小型发酵罐通过那些设备实现温度的调控？8. 气升式发酵罐有何特点？9. 高位筛板塔式发酵罐有何特点？10.自吸式发酵罐的特点，机械自吸式发酵罐吸气原理。
11. 文氏管自吸式发酵罐的结构特点与工作原理。
12. 机械通风固相曲体发酵设备结构单元与工作原理。
13.生物反应器在设计时需注意哪些问题？第二章嫌气发酵设备14. 嫌气发酵设备与通风发酵设备在结构方面有何区别？15. 酒精发酵罐的结构部件与作用。
16. 如何计算酒精发酵罐的个数和冷却面积？17.新型啤酒发酵设备有哪些类型？从结构角度比较他们的异同点。
18. 啤酒发酵罐的CIP清洗系统由那些操作程序组成？第三章动植物细胞培养反应器19. 微生物细胞、植物细胞、动物细胞的结构与功能有何区别？这些特点使得培养他们的反应器有何异同点？20. 植物细胞反应器有几类？21. 通气搅拌式细胞培养反应器、气升式动物细胞培养反应器的结构特点。
22. 中空纤维细胞培养反应器、微载体培养系统应用方面已取得哪些进展？23. 微藻大规模培养有何特点？试比较封闭式光生物反应器与开放式光生物反应器的优缺点。
24. 封闭式光生物反应器有哪些类型？管式光生物反应器有何优缺点？第四章物料处理与培养基制备25. 固体物料的筛选设备是如何满足筛选的工艺要求？26. 大麦精选机有几类？他们的结构有何特点？27. 固体物料的粉碎有可能受那些力作用引起的？28. 锤式粉碎机有哪些部件构成？它是如何粉碎物料的？29. 辊式粉碎机是如何粉碎物料？它有几类？30. 罐式连续蒸煮糖化流程各个结构单元设备的结构特点与功能。
发酵设备培训讲义
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。
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。
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
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。
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，
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。
《生物工程设备》教学大纲
《生物工程设备》课程教学大纲一、课程的性质和目的本课程是大学本科生物工程专业的专业课，通过本课程学习，结合认识实习和发酵工程等专业课程的学习，使学生掌握生物工程企业的工作流程、设备结构及其工作原理，主要设备的设计计算及选型，初步了解设备的安装与维护。
在此基础上，了解国内外生物工程与设备的新技术、新设备及发展动向。
通过本课程的学习，使学生初步具有独立分析和解决生产及试验研究上的工程设备问题的能力。
二、课程的基本要求通过本课程的教学，要求学生掌握生物工程生产过程中常用设备的结构、特点、工作原理、设计计算、选型及保养。
通过本课程学习使学生掌握常见生物工程设备的结构原理，能进行设计和选型的能力。
三、课程内容与要求第一章物料输送系统设备（4学时）1、学习目的和要求通过本章学习，了解生物工程工厂常用的固体物料和液体物料的输送设备，掌握斗式提升机、皮带输送机、螺旋输送机和气力输送系统的构造、原理及相关计算。
2、课程内容（1）斗式提升机；（2）皮带输送机；（3）螺旋输送机；（4）气力输送系统；（5）液体物料的输送设备。
3、考核知识点和考核要求（1）识记：斗式提升机、皮带输送机、螺旋输送机的构造及工作原理，气力输送流程、主要配套设备；（2）领会：气流输送的原理；（3）综合应用：气力输送系统的设计。
第二章物料处理与培养基制备（4学时）1、学习目的和要求通过本章学习，掌握固体物料的筛选、除杂及粉碎设备的构造、工作原理，液体培养基的制备及杀菌所涉及的设备构造、工作原理、工作流程及相关计算与设备选型。
2、课程内容（1）固体物料的筛选除杂设备；（2）固体物料的粉碎设备；（3）糖蜜原料的稀释与澄清设备；（4）淀粉质原料的蒸煮糖化设备；（5）啤酒生产中麦芽汁的制备。
3、考核知识点和考核要求（1）识记：振动筛、磁力除铁器、碟片式精选机、滚筒精选机、平板分级筛、圆筒分级筛、锤式粉碎机、辊式粉碎机、圆盘钢磨机、钢片式粉碎机、湿法粉碎机的构造及工作原理，糖蜜原料的稀释与澄清设备的构造及工作原理，淀粉质原料蒸煮糖化流程、啤酒生产中麦芽汁的制备流程中相关设备的构造及工作原理；（2）领会：固体物料粉碎的力学分析，培养基热灭菌的动力学；（3）综合运用：液体培养基的制备及杀菌工艺流程的设计。
《发酵技术》课程标准
《发酵技术》课程标准《发酵技术》课程是高职高专化工生物技术专业的必修课程。
本课程是化工生物技术专业的一门专业方向性课程，是从事发酵岗位工作的必修课程。
其功能是使学生掌握发酵技术的操作技能和岗位要求，具备从事发酵的基本职业能力，实现价值塑造、能力培养、知识传授“三位一体工2.课程设计理念本课程标准根据行业专家对生物技术专业涵盖的岗位群进行任务和职业能力分析结果为依据选择内容，以发酵工艺为主线，按当地经济发展需求确定发酵产品的类型，按照各种产品生产流程过程确定原料选择、发酵、提取、等工作任务，课程内容的选取紧紧围绕这些工作任务完成的需要来进行，同时又充分考虑了高等职业教育对理论知识学习的需要，并融合了相关职业标准对知识、技能和态度的要求。
打破以知识传授为主要特征的传统模式，让学生通过完成具体项来构建相关理论知识,并发展职业能力。
本课程建议课时为72。
3.课程目标熟悉发酵各岗位的操作流程和操作要求，掌握发酵技术的操作技能和相关知识，具有诚实、守信、善于沟通和合作的品质，养成良好的职业道德和文明生产习惯。
在此基础上形成以下职业能力。
3.1 知识目标（1）掌握菌种选育、扩大培养以及发酵机制的必备理论；（2）掌握培养基生产；（3）掌握酒类（白酒、啤酒、葡萄酒、酒精）发醉、氨基酸发酵、抗生素发酵、微生物酶制剂发酵的原理；（4）掌握相关发酵设备的工作原理。
3.2 能力目标（1）会选择原料；（2）会菌种选育、分离、培养；（3）会配制培养基；（4）能够进行工艺参数控制和质量控制，生产出合格产品；（5）能够根据产品的性质选择合理的提取方法；（6）能操作各种发酵设备。
3.3 素质目标具有吃苦耐劳、团结协作、勇于创新的精神。
4.课程内容和要求课程内容包括实现课程目标所必须的理论知识、专业技能训练、综合职业能力训练、学生自学和要点提示。
课程内容包括：从事发酵生产的基本技能知识，常见发酵产品的生产操作和质量控制的技能知识。
从理论上解释生产中常见的发酵产品实际问题的技能与知识，初步设计工艺路线和质量项目的技能与知识。
6-2发酵罐及其附属设备
(二)后发酵设备
主要完成嫩啤酒的继续发酵，并饱和二氧化碳，促 进啤酒的稳定、澄清和成熟。 根据工艺要求，贮酒室内要维持比前发酵室更低的 温度，一般要求 0-2℃，特殊产品要求达到 -2℃左 右。 后发酵过程残糖较低，发酵温和，故槽内一般无须 再装置冷却蛇管。 贮酒室的建筑结构和保温要求，均不能低于前发酵 室，室内低温的维持，是借室内冷却排管或通入冷 风循环而得。
2．旋转式：旋转式固体发酵罐有鼓形和管形，培养过
程中，整个发酵罐以低速间歇旋转，罐内的小固体颗粒会 沿着罐壁滑动，达到散热和与空气接触之目的。
3．厚层式：固体发酵床的底部为多孔筛板，风
道倾斜形，可使平行流动的气流变成垂直流动。 曲层厚度可以是300-350mm。无菌的压缩空气需调 节好温度和湿度，空气的相对湿度一般为92％， 空气风压常为200mmHg，这种装置的进出料和翻曲 可以实现机械化和自动化，在工业生产上已有应 用。
(一)前发酵设备
传统的前发酵槽均置于发酵室内，发酵槽大部分为开口 式。 前发酵槽可为钢板制，常见的采用钢筋混凝土制成，也 有用砖砌、外面抹水泥的发酵槽。
形式以长方形或正方形为主。
前发酵槽内要涂布一层特殊涂料作为保护层。采用不饱 和聚脂树脂、环氧树脂或其他特殊涂料较为广泛，但 还未完全符合啤酒低温发酵的防腐要求。
后发酵槽是金属的圆筒形密闭容器，有卧式和立式两种。 工厂大多数采用卧式。 发 酵 过 程 中 需 饱 和 CO2 ， 后 发 酵 槽 应 制 成 耐 压 0.10.2MPa表压的容器。 后发酵槽槽身装有人孔、取样阀、进出啤酒接管、排出 二氧化碳接管、压缩空气接管、温度计、压力表和安全 阀等附属装置。
第六章 发酵罐及其附属设施
第一篇 生物工程设备总结
上篇小结第一章物料输送设备1、生物工业生产常用物料类型及主要输送设备特点A、物料类型：固体物料、液体物料、气体物料三类B、固体物料输送有机械输送：带式输送、螺旋输送均为水平或倾斜方向，斗式提升机为垂直方向；气力输送：真空~、压力~、压力真空~。
风机是气力输送的唯一动力设备，真空输送风机在物料的后面，压力输送风机在物料的前面。
液体、酱体物料输送多用离心泵、往复泵以及螺杆泵，使用最多的是离心泵和往复泵。
气体输送：气体加压后在圆形或方形管道中实现输送。
2、三种机械输送的原理A、带式输送机[皮带运输机]：水平或倾斜方向结构原理：利用一根封闭的环形带，绕在相距一定距离的滚轮上，由滚轮带动运行，物料放在带上，靠摩擦力随带前进，到带的另一端靠自重卸下B\斗式提升机:垂直方向提升结构原理：胶带或链条作牵引件，将若干料斗固定在牵引件上，牵引件由上下转鼓张紧并运行，料从下部装入料斗提升至上部绕过转鼓从斗内卸出。
C、螺旋输送机(绞龙)：水平或倾斜方向用于粉状、小颗粒状输送、加料及料水混合等。
原理：由外壳和一个旋转的螺旋料槽和传动装置构成，当轴旋转时，物料因受重力和摩擦力作用，螺旋将物料沿轴向推进，一般用于水平或少倾斜方向物料输送。
3、气流输送：气流输送是指在输送管道中，空气以高速流动，借助空气的动能，使物料在气流中被悬浮输送到指定地点的输送方式。
4、混合比：是指气流输送系统中，单位时间输送的物料质量G物与单位时间所需的空气质量G气的比值，即每1kg空气所能提升的物料质量。
μ＝ G物/ G气5、输料管布置原则•2个以上时，料量大的靠近风机；•尽量缩短水平段；•先沿垂直管提升至所需高度，再水平运至卸料点；•物料易停滞或易堵塞处，预设吹气口或易拆件；•弯头：曲率半径应取输料管的5~10倍,减少90度弯•弯头外壁易磨损，可采用加厚或做更换管件。
6、重力式卸料器气-固分离的原理：带物料气流进入一个较大空间，速度降低，物料因自身重力而沉降，气体经过滤后排出。
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（3）圆柱锥底罐是密闭罐，既可以作发酵罐， 也可以作贮酒罐（二罐法）;也可将发酵和贮 酒合二为一（一罐法）。由于是密闭罐，可 以回收二氧化碳，CO2气体由罐顶排出罐外 并收集。
（一）圆柱锥底发酵罐的特点
（4）罐内发酵液由于液体高度而产生CO2 梯度（即形成密度梯度）。通过冷却控制， 可使发酵液进行自然对流，罐体越高对流 越强。由于强烈对流的存在，酵母发酵能 力提高，发酵速度加快，发酵周期缩短。
第二章 嫌气发酵设备
概述
生物培养发酵分嫌气和好气两大 类，发酵设备也分为两大类：
1、通风发酵罐：谷氨酸、柠檬酸、 酶制剂和抗菌素等产品，在发酵过程 中需不断通入无菌空气。
2、嫌气发酵设备：酒精、啤酒和 丙酮、丁醇等产品，过程无需通风 。
Ⅰ、酒精发酵设备
一、酒精发酵罐的形式与特点：
分为密闭式和开放式两种。 密闭式优点：
（四）酒精捕集器
填料塔
为收集同CO2混合逸出的酒 精蒸汽。
（五）酒精蒸馏塔
泡盖塔 浮阀塔 筛板塔
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Ⅱ、啤酒发酵设备
发酵得到嫩啤酒
啤酒发酵工艺：
（贮酒）： 主要完成嫩 啤酒的继续 发酵，并饱 和二氧化碳， 促进啤酒的 稳定、澄清 和成熟。
麦芽→糖化（生产麦芽汁）→前发酵→后发酵→滤酒 →生啤、瓶啤
➢ 发酵罐上部有顶盖及视镜，可观察发 酵罐的表面现象。
➢ 进料管安装在罐的顶部，罐底装有排 料口和排污口。
➢ 罐身上装有取样口和温度计接口。
➢ 为了便于维修和清洗，大型发酵罐在 近罐底装有人孔。
2、降温部分
大型发酵罐 内盘管、外喷淋
小型发酵罐 表面冷却
3、清洗部分
过去：人工清洗，劳动强度大，易出现 CO2中毒。
酒精连续发酵流程
1、淀粉质原料发酵酒精流程
(1)操作开始：糖液及酵母同时加入1-3罐至满，停止加酵母，继续加糖液，开底部阀使发 酵液流入4号，4号流入5号，至9号结束，周期32小时，10、11号为贮存计量罐，轮 用。
(2)操作结束：换罐（换种），停止流加糖液，关1号二氧化碳阀，泵转入2号，1号消毒并 加新种新料重新开始，1号满时，2号经泵排尽并消毒好，1号流入2号，如止下去，20 天换种一次。
水流在较高压力下，由水平喷水管出口处喷出，使其 以每分钟48~56转自动旋转，并以极大的速度喷射到 罐壁各处，而垂直的喷水管也以同样的水流速度喷射 到罐体四壁和罐底。
约5min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。
酒精发酵罐一般不配置机械搅拌装置
酒精发酵罐工作时罐内不同高度的发酵液中 CO2含量有所不同，一般罐底CO2气泡密集程 度高，醪液相对密度小，罐上部CO2气泡密集 程度低，醪液相对密度大，于是相对密度小的 底部发酵液具有上浮的提升力，同时上升的 CO2气泡对周围的液体也具有一定的拖拽力， 这拖拽力和液体上浮的提升力结合就构成气体 搅拌作用。
5、设备清洗由人工被自动化、程序化清洗系统取代。 CIP自动清洗系统。
6、由人工控制向计算机自动控制发展
二、新型啤酒发酵设备
二、新型啤酒发酵设备
——圆筒体锥底发酵罐（锥形罐）
锥形罐结构图
（一）圆柱锥底发酵罐的特点
（1）该罐具有锥底，主发酵后回收酵母方便。 （2）圆柱锥形罐具有相当高度，凝聚力较强
（5）罐本身具有冷却夹套，冷却面积能够 满足工艺上的降温要求。
（一）圆柱锥底发酵罐的特点
（6）锥形罐既适用于下面发酵，也适用于上 面发酵。
现在：水力喷射清洗
水力喷射洗涤装置
是由一根两头装有喷嘴的洒水管组成 两头喷水管弯有一定的弧度 喷水管上均匀地钻有一定数量的小孔 喷水管安装时呈水平 喷水管借活接头和固定供水管相连接 它是借喷水管两头喷嘴以一定喷出速
度而形成的反作用力，使喷水管自动 旋转。
高压强的水力喷射洗涤装置
它是一根直立的喷水管，沿轴向安装于罐的中央，在 垂直喷水管上按一定的间距均匀地钻有4-6mm的小孔， 孔与水平呈20度角，水平喷水管接活接头，上端和供 水总管，下端和相垂直分配管相连接，洗涤水压为 0.6~0.8MPa。
一、啤酒发酵设备的演变发展
1、发酵容器材料的变化：水泥→防腐碳钢→ 不锈钢 2、开放式发酵容器向密闭式转换。 3、密闭容器的演变：开放式发酵容器+盖子 →密坦式发酵罐））
啤酒发酵设备的演变发展
4、由室内小型化向大型、室外发展，主要是大型化的 室外立式罐。优点： ① 由于大型化，使啤酒质量均一化。 ② 由于啤酒生产的罐数减少，使生产合理化，降 低了主要设备的投资。 ③ 生产效率高。
(3) 1-3号罐为流加罐，始终处于主发酵状态，在这一阶段中酵母处增殖阶段，并同时随着 发酵醪中的淀粉和糊精继续被糖化而后几个罐则起后发酵的作用。 10、11号为计量罐。
2、糖蜜发酵酒精流程
该流程由9个发酵罐组成，其容量视生产生产能力大小而定。酵母和糖蜜同时连续流加 入第一罐内，并依次流经各罐，最后从9号罐排出。除了在酵母槽通入空气外，在1号 罐内也同样通入适量的空气，或增大酵母接种量，维持1号罐内工艺所要求的酵母数。 连续发酵周期结束，则贮存于每罐的发酵液，先从末罐按逆向顺序依次排出，入蒸馏 塔蒸馏，而空罐则依次进行清洗灭菌待用。
罐体较大，罐内产生的CO2较少时，可配置侧 向搅拌器。
南阳天冠酒精集团公司
（三）酒精连续发酵设备
间歇发酵：微生物在一个罐内完成各个阶 段的培养过程。其缺点是发酵周期长，管 理分散，不便于自动化。
连续发酵：在发酵罐内不断流加培养液， 又不断排出发酵液，使发酵罐中的微生物 一直维持在生长加速期。同时又降低代谢 产物的积累，这样就缩短了发酵周期， 提高了设备利用率。
1、可以防止杂菌感染；2、便于保温冷 却及控制发酵温度；3、酒精产量多，损 失少，可回收CO2，发酵率高； 缺点：结构复杂，造价高。
二、密闭式发酵罐结构
1、罐体部分
➢ 酒精发酵罐筒体为圆柱形，底盖和顶 盖均为碟形或锥形。
➢ 在酒精发酵过程中，为了回收二氧化 碳气体及其所带出的部分酒精，发酵 罐采用密闭式顶有二氧化碳回收管。