第六章发酵罐及附属设备

第六章发酵罐及附属设备第一页，共三十七页，编辑于2023年，星期四第二节嫌气发酵罐不需要供氧结构简单特点：介绍：酒精发酵罐啤酒发酵罐第二页，共三十七页，编辑于2023年，星期四一、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所释放的生物热厌氧微生物反应器（嫌气发酵罐）第三页，共三十七页，编辑于2023年，星期四酒精发酵罐的结构要求

满足工艺要求，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。第四页，共三十七页，编辑于2023年，星期四酒精发酵罐筒体结构圆柱形，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，对于大型发酵罐，为了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有人孔。第五页，共三十七页，编辑于2023年，星期四第六页，共三十七页，编辑于2023年，星期四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。第七页，共三十七页，编辑于2023年，星期四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CO2气体一旦未彻底排除，工人入罐清洗会发生中毒事故。目前，酒精发酵罐巳采用水力喷射洗涤装置，从而改善了工人的劳动强度和提高了操作效率。大型发酵罐采用这种水力洗涤装置尤为重要。第八页，共三十七页，编辑于2023年，星期四水力喷射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。第九页，共三十七页，编辑于2023年，星期四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，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水流在较高压力下，由水平喷水管出口处喷出，使其自动旋转，并喷射到罐壁各处，而垂直的喷水管也以同样的喷射到罐体四壁和罐底。约5min时间即可完成洗涤作业。第十页，共三十七页，编辑于2023年，星期四二、啤酒发酵设备

近年来，啤酒发酵设备向大型、室外、联合的方向发展，迄今为止，使用的大型发酵罐容量已达1500吨。大型化的目的：(1)

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。第十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期四(1)发酵容器材料的变化由陶器向木材---水泥----金属材料演变现在的啤酒生产，后两种材料都在使用。我国大多数啤酒发酵容器为内有涂料的钢筋水泥槽，新建的大型容器一般使用不锈钢。啤酒发酵容器的变迁过程第十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期四（2）开放式发酵容器向密闭式转变小规模生产时，一般用开放式，对发酵的管理、泡沫形态的观察和醪液浓度的测定等比较方便。随着啤酒生产规模的扩大，发酵容器大型化，并为密闭式。从开放式转向密闭发酵的最大问题是发酵时被气泡带到表面的泡盖的处理。可用吸取法分离泡盖。第十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期四（3）密闭容器的演变原来是在开放式长方形容器上面加弓形盖子的密闭发酵槽；随着技术革新过渡到用钢板、不锈钢或铝制的卧式圆筒形发酵罐。后来出现的是立式圆筒体锥底发酵罐。目前使用的大型发酵罐主要是立式罐，如奈坦罐、联合罐、朝日罐等。由于发酵罐容量的增大，要求清洗设备装置也有很大的改进，大都采用CIP自动清洗系统。第十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期四传统啤酒前、后发酵设备

(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。第十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期四前发酵槽的底略有倾斜，利于废水排出离槽底10-15cm处，伸出有嫩啤酒放出管为了维持发酵槽内醪液的低温，在槽中装有冷却蛇管或排管。前发酵槽的冷却面积，根据经验，对下面啤酒发酵取每立方米发酵液约为0.2平方米冷却面积，蛇管内通入0-2度的冰水。注意CO2的排放，防止中毒。第十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期四第十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期四密闭式发酵槽优点（1）可回收二氧化碳（2）减少前发酵室内通风换气的耗冷量（3）减少杂菌污染机会。组成在槽内装置冷却蛇管在发酵室内配置冷却排管，或采用空调装置，使室内维持工艺所要求的温度和湿度。第十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期四(二)前发酵罐1.发酵槽数目的确定采用小容量的发酵槽，将导致一系列非生产消耗的增加。容积小，槽数目多，又必然会增加投资费用，所以一般不宜采用。第十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期四(三)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。第二十页，共三十七页，编辑于2023年，星期四第二十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期四后发酵槽的材料，一般用A3钢板制造，内壁涂以防腐层。贮酒槽全部放置在隔热的贮酒室内，维持一定的后酵温度。毗邻贮酒室外建有绝热保暖的操作通道，在通道内进行后发酵过程的调节和操作。贮酒室和通道相隔的墙壁上开有一定直径和数量的玻璃窥察窗，便于观察后发酵室内部情况。通道内保持常温，开启发酵液的管道和阀门都接通到通道里。第二十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期四(四)后发酵罐

贮酒罐的容量应和啤酒过滤能力配合起来，即一天的过滤量要相当一个罐或几个罐的贮酒量。一般小型啤酒厂，采用单个贮酒罐满足每日装酒产量，而大中型啤酒厂则要数个贮酒罐才能满足要求。第二十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期四新型啤酒发酵设备1.圆筒体锥底发酵罐圆筒体锥底立式发酵罐(简称锥形罐)，已广泛用于发酵啤酒生产。锥形罐可单独用于前发酵或后发酵，还可以将前、后发酵合并在该罐进行(一罐法)。这种设备的优点：能缩短发酵时间，而且具有生产上的灵活性，故能适合于生产各种类型啤酒的要求。第二十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期四第二十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期四设备特点这种设备一般置于室外。已灭菌的新鲜麦汁与酵母由底部进入罐内；发酵最旺盛时，使用全部冷却夹套，维持适宜的发酵温度。冷媒多采用乙二醇或酒精溶液，也可使用氨(直接蒸发)作冷媒；CO2气体由罐顶排出。罐身和罐盖上均装有人孔，罐顶装有压力表、安全阀和玻璃视镜。在罐底装有净化的CO2充气管。罐身装有取样管和温度计接管。设备外部包扎良好的保温层，以减少冷量损耗。第二十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期四优点（1）能耗低，采用的罐径小，生产费用可以降低。（2）最终沉积在锥底的酵母，可打开锥底阀门，把酵母排出罐外，部分酵母留作下次待用。第二十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期四影响发酵设备造价的因素发酵设备大小、形式、操作压力及所需的冷却工作负荷。容器的形式主要指其单位容积所需的表面积，以m2/100L表示，这是影响造价的主要因素。第二十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期四大型发酵罐的设计罐的耐压要求热交换内部清洗第二十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期四罐的耐压要求考虑CO2的回收。就必须使罐内的CO2维持一定的压力，所以大罐就成为一个耐压罐，就有必要设立安全阀。罐的工作压力根据其不同的发酵工艺而有所不同。若作为前酵和贮酒两用，就应以贮酒时CO2含量为依据，所需的耐压程度要稍高于单用于前酵的罐。当压力达到罐的设计压力时，安全阀应开始开启。安全阀最大的工作压力是设计压力加10％。第三十页，共三十七页，编辑于2023年，星期四罐内真空罐内真空主要是系列的发酵罐在密闭条件下转罐或进行内部清洗时造成的。大型发酵罐放料的速度很快造成一定的负压。罐内留存一部分CO2气体，在进行清洗时，CO2有被除去的可能，所以也可能造成真空。大型真空发酵罐应设防止真空的装置。真空安全阀的作用是允许空气进入罐内，以建立罐内外压力的平衡。罐内CO2的除去量可根据进入的清洗液的碱含量算出，并进一步计算出需要进入罐内的空气量。第三十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期四（三）CIP清洗系统所谓CIP系统，是cleaninplace的简称，意即内部清洗系统。啤酒发酵罐的容量正在逐步增大，这类发酵罐大部分安装在室外，原来的清洗方法已不适用，必须采用自动化的喷洗装置，即CIP清洗系统。第三十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期四CIP清洗工作程序是自动控制进行的，从控制盘上可以通过仪表记求下温度、压力及时间等参数。

第三十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期四清洗程序(1)预冲洗：在罐底的沉渣放了一半之后进行，每次预冲洗的时间为30秒，进行10次，是通过回转喷嘴进行的，每次冲洗之后要有30秒的排放时间，主要排去底部的沉渣。(2)在箱底被冲干净后，用足量的水充入CIP的供应及返回管线，改变系统进行碱预洗，自动地将清洗剂加入供水中，使清洗剂成为一种氯化了的碱性洗涤剂，其总碱度在3000～3300ppm之间，用这种碱液循环16分钟。在此期间CIP供应泵吸引端注入蒸汽，使清洗液温度维持在32℃左右。第三十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期四(3)中间冲洗：用CIP循环单位的水罐的清水进行4分钟冲洗。(4)从气动器来的空气流入罐顶的固定喷头，然后进行三次清水的喷冲，每次30秒，从罐顶沿罐的四周冲洗下来。(5)进行碱喷冲：用总碱度为3500-4000ppm的氯化了