綜合實(shí)訓(xùn)(二)發(fā)酵罐的操作

1、綜合實(shí)訓(xùn)（二）綜合實(shí)訓(xùn)（二）發(fā)酵罐的操作發(fā)酵罐的操作發(fā)酵罐發(fā)酵罐 發(fā)酵罐概述發(fā)酵罐概述 通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備 嫌氣發(fā)酵設(shè)備嫌氣發(fā)酵設(shè)備發(fā)酵罐概述發(fā)酵罐概述一、基本概念一、基本概念o 發(fā)酵設(shè)備中最重要、應(yīng)用最廣的設(shè)備，是發(fā)酵工業(yè)的發(fā)酵設(shè)備中最重要、應(yīng)用最廣的設(shè)備，是發(fā)酵工業(yè)的心臟，是連接原料和產(chǎn)物的橋梁。心臟，是連接原料和產(chǎn)物的橋梁。o 廣義的發(fā)酵罐廣義的發(fā)酵罐是指為一個(gè)特定生物化學(xué)過(guò)程的操作提是指為一個(gè)特定生物化學(xué)過(guò)程的操作提供良好而滿意的環(huán)境的容器。工業(yè)發(fā)酵中一般指進(jìn)行供良好而滿意的環(huán)境的容器。工業(yè)發(fā)酵中一般指進(jìn)行微生物深層培養(yǎng)的設(shè)備。微生物深層培養(yǎng)的設(shè)備。二、發(fā)展過(guò)程二、發(fā)展過(guò)程o 1

2、）1900年以前，年以前，木制木制容器造酒。容器造酒。o 2）1900-1940，鋼制鋼制發(fā)酵罐，開始使用空氣分布器，發(fā)酵罐，開始使用空氣分布器，機(jī)械攪拌開始應(yīng)用。機(jī)械攪拌開始應(yīng)用。o 3）1940-1960，青霉素青霉素，通風(fēng)通風(fēng)，無(wú)菌操作，純培養(yǎng)等，無(wú)菌操作，純培養(yǎng)等一系列技術(shù)開始應(yīng)用，一系列技術(shù)開始應(yīng)用，計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)用于發(fā)酵控制，產(chǎn)物分用于發(fā)酵控制，產(chǎn)物分離純化商業(yè)化。離純化商業(yè)化。o 4）1960-1979，機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的，機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐的容積增大容積增大到到80-150 m3，出現(xiàn)壓力循環(huán)和壓力噴射型發(fā)酵罐，克，出現(xiàn)壓力循環(huán)和壓力噴射型發(fā)酵罐，克服一些氣體交換和熱交換問(wèn)題，

3、計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用。服一些氣體交換和熱交換問(wèn)題，計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用。o 5）1979-今，大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)酵罐，胰島素、干擾今，大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)酵罐，胰島素、干擾素等基因工程產(chǎn)品商業(yè)化發(fā)酵罐更加趨向大型化和自素等基因工程產(chǎn)品商業(yè)化發(fā)酵罐更加趨向大型化和自動(dòng)化發(fā)展。動(dòng)化發(fā)展。三、發(fā)酵設(shè)備的類型三、發(fā)酵設(shè)備的類型o 1. 按微生物生長(zhǎng)代謝分類：按微生物生長(zhǎng)代謝分類： 1）非通風(fēng)發(fā)酵罐：酒精發(fā)酵罐、啤酒發(fā)酵罐）非通風(fēng)發(fā)酵罐：酒精發(fā)酵罐、啤酒發(fā)酵罐 2）通風(fēng)發(fā)酵罐：機(jī)械攪拌、氣升式、伍式、自吸式等）通風(fēng)發(fā)酵罐：機(jī)械攪拌、氣升式、伍式、自吸式等o 2. 按發(fā)酵罐設(shè)備特點(diǎn)分類：按發(fā)酵罐設(shè)備特點(diǎn)分類： 1）機(jī)械攪拌

4、通風(fēng)發(fā)酵罐：伍式、文式、自吸式等）機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐：伍式、文式、自吸式等 2）非機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐：氣提式、液提式等）非機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐：氣提式、液提式等3. 按操作方式分類：按操作方式分類：1）分批發(fā)酵）分批發(fā)酵在一個(gè)培養(yǎng)體積中接種細(xì)胞和添加培養(yǎng)在一個(gè)培養(yǎng)體積中接種細(xì)胞和添加培養(yǎng)基后，中途不添加也不更換培養(yǎng)基的方式。基后，中途不添加也不更換培養(yǎng)基的方式。o 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：污染雜菌比例小，操作靈活，可進(jìn)行不同產(chǎn)品：污染雜菌比例小，操作靈活，可進(jìn)行不同產(chǎn)品的生產(chǎn)。的生產(chǎn)。o 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：效率低，非穩(wěn)態(tài)工藝過(guò)程設(shè)計(jì)和操作困難：效率低，非穩(wěn)態(tài)工藝過(guò)程設(shè)計(jì)和操作困難（培（培養(yǎng)過(guò)程中細(xì)胞生長(zhǎng)、產(chǎn)物積累、以

5、及培養(yǎng)基的物理狀養(yǎng)過(guò)程中細(xì)胞生長(zhǎng)、產(chǎn)物積累、以及培養(yǎng)基的物理狀態(tài)常常隨時(shí)間變化而變化）態(tài)常常隨時(shí)間變化而變化） 。2）連續(xù)發(fā)酵）連續(xù)發(fā)酵在培養(yǎng)過(guò)程中，不斷向反應(yīng)器中流加新在培養(yǎng)過(guò)程中，不斷向反應(yīng)器中流加新鮮培養(yǎng)基，同時(shí)以相同的流量從系統(tǒng)中取出培養(yǎng)液，鮮培養(yǎng)基，同時(shí)以相同的流量從系統(tǒng)中取出培養(yǎng)液，從而維持培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)在細(xì)胞密度、產(chǎn)物濃度以及物理從而維持培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)在細(xì)胞密度、產(chǎn)物濃度以及物理狀態(tài)相對(duì)平衡的培養(yǎng)方式。狀態(tài)相對(duì)平衡的培養(yǎng)方式。o 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：增加目的產(chǎn)物產(chǎn)量增加目的產(chǎn)物產(chǎn)量（細(xì)胞培養(yǎng)周期延長(zhǎng)，導(dǎo)致目的產(chǎn)（細(xì)胞培養(yǎng)周期延長(zhǎng)，導(dǎo)致目的產(chǎn)物積累時(shí)間延長(zhǎng)）；物積累時(shí)間延長(zhǎng)）； 便于對(duì)系統(tǒng)的檢測(cè)便于

6、對(duì)系統(tǒng)的檢測(cè)（系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，細(xì)胞密度、（系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，細(xì)胞密度、基質(zhì)、產(chǎn)物濃度等趨于恒定）。基質(zhì)、產(chǎn)物濃度等趨于恒定）。o 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：裝置較復(fù)雜，容易污染雜菌。：裝置較復(fù)雜，容易污染雜菌。通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備 機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐 氣升式發(fā)酵罐氣升式發(fā)酵罐 自吸式發(fā)酵罐自吸式發(fā)酵罐o 通風(fēng)發(fā)酵罐通風(fēng)發(fā)酵罐又稱好氣性發(fā)酵罐，需要將空氣不斷又稱好氣性發(fā)酵罐，需要將空氣不斷通入發(fā)酵液中，以供微生物所消耗的氧。通入發(fā)酵液通入發(fā)酵液中，以供微生物所消耗的氧。通入發(fā)酵液中的氣泡越小，氣泡與液體的接觸面積就越大，液體中的氣泡越小，氣泡與液體的接觸面積就越大，液體中的氧的溶解速

7、率也越快。中的氧的溶解速率也越快。 類型：類型：o 包括：包括：機(jī)械攪拌式機(jī)械攪拌式、自吸式、氣升式、伍式、文氏罐、自吸式、氣升式、伍式、文氏罐等類型的發(fā)酵罐。等類型的發(fā)酵罐。一、機(jī)械攪拌發(fā)酵罐一、機(jī)械攪拌發(fā)酵罐1、發(fā)酵罐的基本條件、發(fā)酵罐的基本條件o 機(jī)械攪拌發(fā)酵罐是利用機(jī)械攪機(jī)械攪拌發(fā)酵罐是利用機(jī)械攪拌器的作用，使空氣和發(fā)酵液拌器的作用，使空氣和發(fā)酵液充分混合，促使氧在發(fā)酵液中充分混合，促使氧在發(fā)酵液中溶解，以保證供給微生物生長(zhǎng)溶解，以保證供給微生物生長(zhǎng)繁殖、發(fā)酵所需的氧氣。又稱繁殖、發(fā)酵所需的氧氣。又稱通用式發(fā)酵罐通用式發(fā)酵罐。2、發(fā)酵罐的基本要求：、發(fā)酵罐的基本要求：o1）結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，經(jīng)

8、得起蒸汽的反復(fù)滅菌，內(nèi)壁光滑，耐腐蝕性能好，）結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，經(jīng)得起蒸汽的反復(fù)滅菌，內(nèi)壁光滑，耐腐蝕性能好，以利于滅菌徹底和減小金屬離子對(duì)生物反應(yīng)的影響；以利于滅菌徹底和減小金屬離子對(duì)生物反應(yīng)的影響；o2）有良好的氣）有良好的氣-液液-固接觸和混合性能與高效的熱量、質(zhì)量、動(dòng)量傳固接觸和混合性能與高效的熱量、質(zhì)量、動(dòng)量傳遞性能；遞性能；o3）在保持生物反應(yīng)要求的前提下，降低能耗；）在保持生物反應(yīng)要求的前提下，降低能耗；o4）有良好的熱量交換性能，以維持生物反應(yīng)最適溫度；）有良好的熱量交換性能，以維持生物反應(yīng)最適溫度；o5）有可行的管路比例和儀表控制，適用于滅菌操作和自動(dòng)化控制。）有可行的管路比例和儀表

9、控制，適用于滅菌操作和自動(dòng)化控制。o 發(fā)酵罐是一種圓柱形的容發(fā)酵罐是一種圓柱形的容器，容量從幾升到幾百萬(wàn)器，容量從幾升到幾百萬(wàn)升不等。升不等。o 發(fā)酵罐應(yīng)用廣泛：發(fā)酵罐應(yīng)用廣泛：可用于可用于啤酒發(fā)酵、白酒發(fā)酵、檸啤酒發(fā)酵、白酒發(fā)酵、檸檬酸發(fā)酵、生物發(fā)酵等。檬酸發(fā)酵、生物發(fā)酵等。o 發(fā)酵罐上面連接有通氣、發(fā)酵罐上面連接有通氣、攪拌、接種、加料、冷卻、攪拌、接種、加料、冷卻、pH檢測(cè)等裝置。檢測(cè)等裝置。通用式發(fā)酵罐的主要部件通用式發(fā)酵罐的主要部件o 罐體罐體o 攪拌器攪拌器o 擋板擋板o 軸封軸封o 空氣分布管空氣分布管o 消泡器消泡器 冷卻管（或夾套）冷卻管（或夾套） 聯(lián)軸器聯(lián)軸器 中間軸承中間

10、軸承 人孔人孔 管路等管路等123456789101112131415161718192021溫度計(jì)溫度計(jì)接口接口 3、發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)、發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)（1）罐體：）罐體：o 由由圓柱體圓柱體和和橢圓形或碟形橢圓形或碟形封頭焊接而成。封頭焊接而成。o 材料為炭鋼或不銹鋼，且應(yīng)有一定的承壓能力，材料為炭鋼或不銹鋼，且應(yīng)有一定的承壓能力，2.5kg/cm2。o 罐頂上的接管有罐頂上的接管有：進(jìn)料管、補(bǔ)料管、排氣管、接種管和壓：進(jìn)料管、補(bǔ)料管、排氣管、接種管和壓力表接管。力表接管。o 罐身上的接管有罐身上的接管有：冷卻水進(jìn)出管、進(jìn)空氣管、溫度計(jì)管和：冷卻水進(jìn)出管、進(jìn)空氣管、溫度計(jì)管和測(cè)控儀表接口。測(cè)控儀表

11、接口。（2）攪拌器：）攪拌器：o 作用作用：使通入的空氣分散成氣泡并與發(fā)酵液充分混合，：使通入的空氣分散成氣泡并與發(fā)酵液充分混合，使氧溶解于發(fā)酵液中。使氧溶解于發(fā)酵液中。 大型攪拌器一般做成兩半型，用螺栓連成整體裝配大型攪拌器一般做成兩半型，用螺栓連成整體裝配于攪拌軸上，便于拆卸。于攪拌軸上，便于拆卸。徑向式（蝸輪式）徑向式（蝸輪式）軸向式（推進(jìn)式）軸向式（推進(jìn)式）平葉式、彎葉式和箭葉式平葉式、彎葉式和箭葉式螺旋槳式、漿葉式螺旋槳式、漿葉式形形式式彎葉式彎葉式箭葉式箭葉式平葉式平葉式漿葉式漿葉式螺旋槳式螺旋槳式蝸輪式攪拌器蝸輪式攪拌器推進(jìn)式攪拌器推進(jìn)式攪拌器o 徑向式攪拌器徑向式攪拌器 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)

12、點(diǎn)：氣體分散能力強(qiáng)；：氣體分散能力強(qiáng)； 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：功耗較大：功耗較大, ,作用范圍小。作用范圍小。o 軸向式攪拌器軸向式攪拌器 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：軸向混合性能較好，功耗低，作用范圍：軸向混合性能較好，功耗低，作用范圍大；大； 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：對(duì)氣體的控制能力弱。：對(duì)氣體的控制能力弱。 怎么樣實(shí)現(xiàn)高效攪拌？怎么樣實(shí)現(xiàn)高效攪拌？ 通常采用徑向式攪拌器和軸向式攪通常采用徑向式攪拌器和軸向式攪拌器拌器組合組合實(shí)現(xiàn)高效攪拌混合和節(jié)能實(shí)現(xiàn)高效攪拌混合和節(jié)能降耗。降耗。 對(duì)于組合形式，根據(jù)發(fā)酵罐一般是對(duì)于組合形式，根據(jù)發(fā)酵罐一般是下部通氣的特點(diǎn)，下部通氣的特點(diǎn)，下層下層攪拌器選擇攪拌器選擇徑向徑向式攪拌器，式攪拌器，上層

13、上層攪拌器采用攪拌器采用軸軸向向式攪拌器。式攪拌器。（3）擋板）擋板o 擋板的作用：擋板的作用： 改變液流的方向，促使液體激烈翻動(dòng)，增加溶解氧。改變液流的方向，促使液體激烈翻動(dòng)，增加溶解氧。 防止攪拌過(guò)程中漩渦的產(chǎn)生，而導(dǎo)致攪拌器露在料防止攪拌過(guò)程中漩渦的產(chǎn)生，而導(dǎo)致攪拌器露在料液以上，起不到攪拌作用。液以上，起不到攪拌作用。o 豎立的蛇管、列管、排管也可以起擋板作用。豎立的蛇管、列管、排管也可以起擋板作用。o 擋板與罐壁之間的距離：擋板與罐壁之間的距離：(1/5-1/8)D，避免形成死角，避免形成死角，防止物料與菌體堆積。防止物料與菌體堆積。擋板擋板空氣分布器空氣分布器（4）消泡器：）消泡器

14、：o 發(fā)酵液中含有蛋白質(zhì)等發(fā)泡物質(zhì)，通氣攪拌是會(huì)產(chǎn)生氣發(fā)酵液中含有蛋白質(zhì)等發(fā)泡物質(zhì)，通氣攪拌是會(huì)產(chǎn)生氣泡，發(fā)泡嚴(yán)重時(shí)會(huì)使發(fā)酵液隨排氣而外溢，增加雜菌污泡，發(fā)泡嚴(yán)重時(shí)會(huì)使發(fā)酵液隨排氣而外溢，增加雜菌污染的機(jī)會(huì)。染的機(jī)會(huì)。o 消泡方法：消泡方法：化學(xué)法化學(xué)法天然油脂、聚醚類、高級(jí)醇類等。天然油脂、聚醚類、高級(jí)醇類等。物理法物理法機(jī)械消泡裝置，常用耙式消泡器。機(jī)械消泡裝置，常用耙式消泡器。o 消泡器的消泡器的作用作用：將泡沫打破。：將泡沫打破。o 消泡器位于液面上消泡器位于液面上10 cm，長(zhǎng)度約為，長(zhǎng)度約為0.65 D。耙式消泡器耙式消泡器（5）聯(lián)軸器及軸承：）聯(lián)軸器及軸承：o 用聯(lián)軸器使幾段攪拌

15、軸上下成牢固的用聯(lián)軸器使幾段攪拌軸上下成牢固的剛性聯(lián)接。剛性聯(lián)接。o 為了減少震動(dòng)，中型發(fā)酵罐裝有底軸為了減少震動(dòng)，中型發(fā)酵罐裝有底軸承，大型發(fā)酵罐裝有中間軸承。承，大型發(fā)酵罐裝有中間軸承。 （6）空氣分布裝置）空氣分布裝置o 空氣分布裝置的作用：吹入無(wú)空氣分布裝置的作用：吹入無(wú)菌空氣，使空氣分布均勻。菌空氣，使空氣分布均勻。o 形式：?jiǎn)喂芎铜h(huán)形管。形式：?jiǎn)喂芎铜h(huán)形管。o 常用單管，簡(jiǎn)單實(shí)用，單次通常用單管，簡(jiǎn)單實(shí)用，單次通入量較大。入量較大。o 環(huán)形管屬于多孔管式，空氣分環(huán)形管屬于多孔管式，空氣分布較均勻，但噴氣孔容易被堵布較均勻，但噴氣孔容易被堵塞。塞。通風(fēng)管通風(fēng)管（7）軸封）軸封o 定義

16、定義：運(yùn)動(dòng)部件與靜止部件之間的密封叫作軸封。：運(yùn)動(dòng)部件與靜止部件之間的密封叫作軸封。如攪拌軸與罐蓋或罐底之間。如攪拌軸與罐蓋或罐底之間。o 作用作用：使罐頂或罐底與軸之間的縫隙加以密封，防：使罐頂或罐底與軸之間的縫隙加以密封，防止泄漏和污染雜菌。止泄漏和污染雜菌。o 形式形式：填料函填料函和和端面軸封端面軸封兩種。目前多用端面式軸兩種。目前多用端面式軸封。封。o 端面式軸封又稱端面式軸封又稱機(jī)械軸封機(jī)械軸封。密封作用是靠彈性元件密封作用是靠彈性元件（彈簧、波紋管等）的壓力使（彈簧、波紋管等）的壓力使垂直于軸線的垂直于軸線的動(dòng)環(huán)動(dòng)環(huán)和和靜環(huán)靜環(huán)光光滑表面滑表面緊密的緊密的相互貼合相互貼合，并，并

17、作作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而達(dá)到密封。而達(dá)到密封。o 動(dòng)靜環(huán)材料要有良好的耐磨動(dòng)靜環(huán)材料要有良好的耐磨性，摩擦因數(shù)小，導(dǎo)熱性能性，摩擦因數(shù)小，導(dǎo)熱性能好，結(jié)構(gòu)緊密，且動(dòng)環(huán)的硬好，結(jié)構(gòu)緊密，且動(dòng)環(huán)的硬度應(yīng)比靜環(huán)大。度應(yīng)比靜環(huán)大。 填料函式軸封是由填料箱填料函式軸封是由填料箱體、填料底襯套、填料壓體、填料底襯套、填料壓蓋和壓緊螺栓等零件構(gòu)成，蓋和壓緊螺栓等零件構(gòu)成，使旋轉(zhuǎn)軸達(dá)到密封的效果。使旋轉(zhuǎn)軸達(dá)到密封的效果。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：死角多，很難徹底死角多，很難徹底滅菌，滅菌，易磨損，滲漏。易磨損，滲漏。（8）變速裝置）變速裝置二、氣升式發(fā)酵罐二、氣升式發(fā)酵罐（ALR）o 氣升式發(fā)酵罐也是應(yīng)用最廣泛的生物反應(yīng)設(shè)

18、備。氣升式發(fā)酵罐也是應(yīng)用最廣泛的生物反應(yīng)設(shè)備。o 特點(diǎn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不易染菌、溶氧效率高和耗能低等。：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不易染菌、溶氧效率高和耗能低等。o 類型類型：氣升環(huán)流式、鼓泡式、空氣噴射式等。：氣升環(huán)流式、鼓泡式、空氣噴射式等。 原理原理：把無(wú)菌空氣通過(guò)噴嘴噴射：把無(wú)菌空氣通過(guò)噴嘴噴射進(jìn)發(fā)酵液中，通過(guò)氣液混合物的進(jìn)發(fā)酵液中，通過(guò)氣液混合物的湍流作用而使空氣泡打碎，同時(shí)湍流作用而使空氣泡打碎，同時(shí)由于形成的氣液混合物密度降低由于形成的氣液混合物密度降低故向上運(yùn)動(dòng)，而含氣率小的發(fā)酵故向上運(yùn)動(dòng)，而含氣率小的發(fā)酵液則下沉，形成循環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)液則下沉，形成循環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)混合與溶氧傳質(zhì)?；旌吓c溶氧傳質(zhì)。

19、氣升環(huán)流式反應(yīng)器的特點(diǎn)：氣升環(huán)流式反應(yīng)器的特點(diǎn)： 反應(yīng)溶液分布均勻；反應(yīng)溶液分布均勻； 較高的溶氧速率和溶氧效率；較高的溶氧速率和溶氧效率； 剪切力?。患羟辛π。?傳熱良好；傳熱良好； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 操作和維修方便。操作和維修方便。o 自吸式發(fā)酵罐是一種不需要空氣壓縮機(jī)，而在攪拌過(guò)程自吸式發(fā)酵罐是一種不需要空氣壓縮機(jī)，而在攪拌過(guò)程中自吸入空氣的發(fā)酵罐。中自吸入空氣的發(fā)酵罐。o 與通用發(fā)酵罐的區(qū)別與通用發(fā)酵罐的區(qū)別：有一個(gè)特殊的攪拌器，沒(méi)有通氣：有一個(gè)特殊的攪拌器，沒(méi)有通氣管。管。o 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：罐為負(fù)壓，易染菌；轉(zhuǎn)速較大，會(huì)打碎絲狀菌。：罐為負(fù)壓，易染菌；轉(zhuǎn)速較大，會(huì)打碎絲狀菌。三、自吸

20、式發(fā)酵罐三、自吸式發(fā)酵罐自吸式發(fā)酵罐的充氣原理：自吸式發(fā)酵罐的充氣原理：o 攪拌器由罐底向上伸入的主軸帶動(dòng)。攪拌器由罐底向上伸入的主軸帶動(dòng)。o 葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片不斷排開周圍的液體葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片不斷排開周圍的液體使其背側(cè)形成真空，由導(dǎo)氣管吸入罐使其背側(cè)形成真空，由導(dǎo)氣管吸入罐外空氣。吸入的空氣與發(fā)酵液充分混外空氣。吸入的空氣與發(fā)酵液充分混合后在葉輪末端排出，并立即通過(guò)導(dǎo)合后在葉輪末端排出，并立即通過(guò)導(dǎo)輪向罐壁分散，經(jīng)擋板折流涌向液面，輪向罐壁分散，經(jīng)擋板折流涌向液面，均勻分布。均勻分布。 馬達(dá)馬達(dá)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子軸封軸封嫌氣發(fā)酵設(shè)備嫌氣發(fā)酵設(shè)備o 酒精發(fā)酵罐酒精發(fā)酵罐o 啤酒發(fā)酵罐啤酒發(fā)酵罐o 滿足酒精發(fā)

21、酵的工藝要求滿足酒精發(fā)酵的工藝要求: : 滿足酒精酵母生長(zhǎng)和代謝的必滿足酒精酵母生長(zhǎng)和代謝的必要工藝條件。要工藝條件。將發(fā)酵產(chǎn)生的熱量及時(shí)移走。將發(fā)酵產(chǎn)生的熱量及時(shí)移走。 o 有利于發(fā)酵液的排出，設(shè)備的清有利于發(fā)酵液的排出，設(shè)備的清洗、維修以及設(shè)備制造安裝方便洗、維修以及設(shè)備制造安裝方便等問(wèn)題。等問(wèn)題。一、酒精發(fā)酵罐一、酒精發(fā)酵罐1、罐型、罐型 酒精發(fā)酵罐筒體為圓柱形，底酒精發(fā)酵罐筒體為圓柱形，底蓋和頂蓋均為碟形或錐形。蓋和頂蓋均為碟形或錐形。 罐頂裝有廢汽回收管，進(jìn)料管，罐頂裝有廢汽回收管，進(jìn)料管，按種管，壓力表、各種測(cè)量?jī)x按種管，壓力表、各種測(cè)量?jī)x表接口管及供觀察清洗和檢修表接口管及供觀察

22、清洗和檢修罐體內(nèi)部的人孔等。罐體內(nèi)部的人孔等。 罐底裝有排料口和排污口，罐底裝有排料口和排污口，罐身上下裝有取樣口和溫罐身上下裝有取樣口和溫度計(jì)接口。度計(jì)接口。 對(duì)于大型發(fā)酵罐，為了便對(duì)于大型發(fā)酵罐，為了便于維修和清洗，在近罐底于維修和清洗，在近罐底裝有人孔。裝有人孔。2、發(fā)酵的冷卻裝置、發(fā)酵的冷卻裝置o 中小型發(fā)酵罐中小型發(fā)酵罐多采用罐頂噴水淋于罐外表面進(jìn)多采用罐頂噴水淋于罐外表面進(jìn)行膜狀冷卻；行膜狀冷卻；o 大型發(fā)酵罐大型發(fā)酵罐罐內(nèi)裝有冷卻蛇管或罐內(nèi)蛇管和罐內(nèi)裝有冷卻蛇管或罐內(nèi)蛇管和罐罐外壁噴灑聯(lián)合冷卻。外壁噴灑聯(lián)合冷卻。o 為了避免發(fā)酵車間的潮濕和積水，要求在罐底部沿為了避免發(fā)酵車間的潮

23、濕和積水，要求在罐底部沿罐體四周裝有集水槽罐體四周裝有集水槽3、洗滌裝置、洗滌裝置o 組成及原理組成及原理：由一根兩頭裝有噴：由一根兩頭裝有噴嘴的灑水管組成，兩頭的噴水管嘴的灑水管組成，兩頭的噴水管彎有一定的弧度，噴水管上均勻彎有一定的弧度，噴水管上均勻的鉆有一定數(shù)量的小孔；的鉆有一定數(shù)量的小孔；噴水管噴水管安裝時(shí)呈水平，借活接頭和固定安裝時(shí)呈水平，借活接頭和固定供水管相連接供水管相連接；借噴水管兩頭噴；借噴水管兩頭噴嘴以一定噴出速度而形成的嘴以一定噴出速度而形成的反作反作用力使其自動(dòng)旋轉(zhuǎn)用力使其自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。 過(guò)去由人工操作過(guò)去由人工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大，易中毒。勞動(dòng)強(qiáng)度大，易中毒。 水力噴射裝置水力

24、噴射裝置改善勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率。改善勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率。o 在水壓不大的情況下，水力噴射在水壓不大的情況下，水力噴射強(qiáng)度和均勻度都不理想，以致洗強(qiáng)度和均勻度都不理想，以致洗滌不徹底。滌不徹底。o 采用采用高壓強(qiáng)的水力噴射洗滌裝置高壓強(qiáng)的水力噴射洗滌裝置。o 組成及原理組成及原理：直立的噴水管，沿：直立的噴水管，沿軸向安裝于罐的中央，在垂直噴軸向安裝于罐的中央，在垂直噴水管上鉆有小孔，孔與水平呈水管上鉆有小孔，孔與水平呈20角，水平噴水管借活接頭，角，水平噴水管借活接頭，上端與供水總管，下端與垂直分上端與供水總管，下端與垂直分配管相連接。配管相連接。二、啤酒發(fā)酵罐二、啤酒發(fā)酵罐o 啤酒發(fā)酵設(shè)備的

25、發(fā)展：啤酒發(fā)酵設(shè)備的發(fā)展： 1、木材、木材水泥水泥金屬金屬 2、開放式、開放式向密閉式向密閉式 3、方形、方形圓形臥式圓形臥式立式圓筒錐底罐立式圓筒錐底罐 4、人工洗滌、人工洗滌CIP自動(dòng)清洗系統(tǒng)自動(dòng)清洗系統(tǒng)一、啤酒前、后發(fā)酵設(shè)備一、啤酒前、后發(fā)酵設(shè)備1、前發(fā)酵設(shè)備、前發(fā)酵設(shè)備o 長(zhǎng)、正方形長(zhǎng)、正方形o 開放式、密閉式開放式、密閉式o 控溫：槽內(nèi)控溫、發(fā)酵控溫：槽內(nèi)控溫、發(fā)酵室控溫（降溫、絕熱）室控溫（降溫、絕熱）o 室內(nèi)室內(nèi)CO2濃度應(yīng)控制濃度應(yīng)控制開放式前發(fā)酵槽開放式前發(fā)酵槽2、后發(fā)酵槽、后發(fā)酵槽o 后發(fā)酵階段：殘?zhí)抢^后發(fā)酵階段：殘?zhí)抢^續(xù)發(fā)酵，飽和續(xù)發(fā)酵，飽和CO2 ，澄清、成熟澄清、成熟

26、o 貯酒罐貯酒罐o 臥式、立式臥式、立式o 溫度維持在溫度維持在0-2二、新型啤發(fā)酵設(shè)備二、新型啤發(fā)酵設(shè)備 錐底：便于酵母沉淀回收錐底：便于酵母沉淀回收 冷卻套：分為冷卻套：分為2-3段，很大段，很大的罐可分為四段的罐可分為四段圓筒體錐底發(fā)酵罐圓筒體錐底發(fā)酵罐發(fā)酵罐的操作發(fā)酵罐的操作罐檢罐檢空消空消電極標(biāo)定電極標(biāo)定配料配料實(shí)消實(shí)消接種接種中控培養(yǎng)中控培養(yǎng)放罐放罐洗罐洗罐檢修檢修o 5L玻璃發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)，見實(shí)訓(xùn)材料。第一步：罐檢第一步：罐檢o 目的：快速檢查發(fā)酵罐，確保發(fā)酵罐正常，可以上罐。o 檢查項(xiàng)目：1. 閥門：所有閥門是否處于正確的位置。2. 壓力表：壓力表是否歸零。3. PH和溶氧電極：

27、電極是否拔出并正確保養(yǎng)。4. 罐體：罐內(nèi)是否清洗干凈。5. 攪拌電機(jī)：點(diǎn)動(dòng)電機(jī)，看電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。第二步：空消第二步：空消 空消主要目的是在進(jìn)罐生產(chǎn)前對(duì)設(shè)備清潔和殺滅其他微生物，防止因設(shè)備清潔不徹底或設(shè)備停用時(shí)間過(guò)久，微生物滋生，從而對(duì)生產(chǎn)造成影響。o 空消操作流程升溫 從空氣路、取樣路和出料路進(jìn)蒸汽 排凈罐內(nèi)的冷空氣后關(guān)小排氣閥，節(jié)省蒸汽滅菌 調(diào)節(jié)空氣一閥、取樣一閥、出料一閥和排氣閥控制壓力 壓力0.140.16MPa,溫度126128，時(shí)間30分鐘降溫 排空罐內(nèi)冷凝水 自然冷卻第三步：電極標(biāo)定第三步：電極標(biāo)定o 目的：為了確保電極準(zhǔn)確測(cè)量，必須在使用前對(duì)電極進(jìn)行標(biāo)定。o 注意事項(xiàng)：1.

28、新電極或放置很久的電極必須激活以后才可以進(jìn)行標(biāo)定和使用。PH電極用3moL/L的KCl溶液浸泡6小時(shí)激活，溶氧電極通電6小時(shí)激活。2. PH電極標(biāo)定的時(shí)候需要將接地電極放入盛放標(biāo)準(zhǔn)液的燒杯內(nèi)。3. 接種以后設(shè)定好發(fā)酵參數(shù)，然后進(jìn)行溶氧電極百分百標(biāo)定。電極標(biāo)定所需試劑：電極標(biāo)定所需試劑：電極標(biāo)定參數(shù)：電極標(biāo)定參數(shù)：PH電極的校準(zhǔn)電極的校準(zhǔn)1 1 由于電極的內(nèi)容物會(huì)隨使用時(shí)間或高溫滅菌而不斷變化，因由于電極的內(nèi)容物會(huì)隨使用時(shí)間或高溫滅菌而不斷變化，因而在每次使用前均需用標(biāo)準(zhǔn)的而在每次使用前均需用標(biāo)準(zhǔn)的pHpH緩沖液校準(zhǔn)，以確保測(cè)量精緩沖液校準(zhǔn)，以確保測(cè)量精度。度。2 2堿性、中性緩沖液能吸取空氣中

29、的二氧化碳，造成緩沖液堿性、中性緩沖液能吸取空氣中的二氧化碳，造成緩沖液pHpH值變化，故必須確保所用緩沖液在使用期限內(nèi)，并且儲(chǔ)存于值變化，故必須確保所用緩沖液在使用期限內(nèi)，并且儲(chǔ)存于密閉容器中。密閉容器中。3 3 電極在緩沖液中放置電極在緩沖液中放置1min1min后再進(jìn)行后繼操作。后再進(jìn)行后繼操作。4 4 如果被測(cè)的是微酸性溶液，建議用如果被測(cè)的是微酸性溶液，建議用pH6.86pH6.86和和pH4.00pH4.00的標(biāo)準(zhǔn)緩沖的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液進(jìn)行校準(zhǔn)。如果是微堿性溶液，建議用液進(jìn)行校準(zhǔn)。如果是微堿性溶液，建議用pH6.86pH6.86和和pH9.18pH9.18的的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液校準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)緩沖液校

30、準(zhǔn)。5 5 通常先用通常先用pH6.86pH6.86緩沖液校零點(diǎn)，再用緩沖液校零點(diǎn)，再用pH4.00pH4.00或或9.189.18緩沖液確緩沖液確定斜率。定斜率。溶氧電極的標(biāo)定溶氧電極的標(biāo)定1 1 每次使用電極前都必須進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)介質(zhì)可以是空氣每次使用電極前都必須進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)介質(zhì)可以是空氣或飽和介質(zhì)，電極校準(zhǔn)前必須按或飽和介質(zhì)，電極校準(zhǔn)前必須按2.12.1的要求進(jìn)行充分極化。的要求進(jìn)行充分極化。2 2 電極校準(zhǔn)通常先用新配的電極校準(zhǔn)通常先用新配的5%5%亞硫酸鈉溶液校準(zhǔn)亞硫酸鈉溶液校準(zhǔn)“零點(diǎn)零點(diǎn)”，再用空氣或飽和介質(zhì)校準(zhǔn)再用空氣或飽和介質(zhì)校準(zhǔn)“100100點(diǎn)點(diǎn)”。3 3 如果以空氣為校準(zhǔn)

31、介質(zhì)，即用純凈水沖洗電極并用軟紙如果以空氣為校準(zhǔn)介質(zhì)，即用純凈水沖洗電極并用軟紙巾吸干膜體上的水珠后，將電極放在空氣中，待讀數(shù)穩(wěn)定巾吸干膜體上的水珠后，將電極放在空氣中，待讀數(shù)穩(wěn)定后即可開始校準(zhǔn)。后即可開始校準(zhǔn)。4 4 發(fā)酵培養(yǎng)一般以飽和介質(zhì)為校準(zhǔn)介質(zhì)，即在實(shí)消后接種發(fā)酵培養(yǎng)一般以飽和介質(zhì)為校準(zhǔn)介質(zhì)，即在實(shí)消后接種前，待培養(yǎng)基冷卻到培養(yǎng)溫度，啟動(dòng)電機(jī)至正常轉(zhuǎn)速，在前，待培養(yǎng)基冷卻到培養(yǎng)溫度，啟動(dòng)電機(jī)至正常轉(zhuǎn)速，在操作壓力下按最大通氣時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)，并將此時(shí)溶液定義為操作壓力下按最大通氣時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)，并將此時(shí)溶液定義為100%100%飽和。飽和。第四步：配料第四步：配料o 增容： 實(shí)消過(guò)程中部分蒸汽會(huì)

32、冷凝形成冷凝水進(jìn)入培養(yǎng)基中，從而導(dǎo)致培養(yǎng)基體積變大，變大的部分即為增容。不同的地區(qū)，不同的氣候，增容量都會(huì)不同的，需要通過(guò)多次實(shí)消滅菌總結(jié)才能得到一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值。配料操作流程：配料操作流程：領(lǐng)料正確填寫領(lǐng)料單，從保管處領(lǐng)取原料領(lǐng)料人簽字確認(rèn)溶料按工藝要求順序溶解各種原料原料全部溶解，無(wú)雜質(zhì)，無(wú)硬塊投料確保電極已經(jīng)插上，出料一閥已經(jīng)關(guān)閉考慮增容和種子液量，定容到發(fā)酵所需體積第五步：實(shí)消第五步：實(shí)消 發(fā)酵罐實(shí)消是對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行徹底的滅菌處理, 利用高溫過(guò)飽和蒸汽的強(qiáng)穿透能力使各種細(xì)菌、真菌蛋白質(zhì)凝固而死亡。實(shí)消結(jié)束以后罐內(nèi)是無(wú)菌的環(huán)境，需通入無(wú)菌空氣進(jìn)行保壓直到培養(yǎng)結(jié)束。實(shí)消操作流程實(shí)消操作流程預(yù)熱 通過(guò)夾套通蒸汽進(jìn)行預(yù)熱 當(dāng)溫度升到90時(shí)停止預(yù)熱，關(guān)閉攪拌升溫 從空氣路、取樣路和出料路進(jìn)蒸汽升溫 壓力升到0.05MPa以后打開所有和罐體連接的閥門滅菌 調(diào)節(jié)空氣一閥、取樣一閥、出料一閥和排氣閥控制壓力 溫度：1