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1、第六章发酵罐及附第六章发酵罐及附属设备属设备第一页，本课件共有37页第二节第二节 嫌气发酵罐嫌气发酵罐n不需要供氧不需要供氧n结构简单结构简单特点：特点：介绍：n酒精发酵罐酒精发酵罐n啤酒发酵罐啤酒发酵罐第二页，本课件共有37页一、酒精发酵罐一、酒精发酵罐 酵母将糖转化为酒精高转化率条件：酵母将糖转化为酒精高转化率条件：(1)(1)满足酵母生长和代谢的必要工艺条件满足酵母生长和代谢的必要工艺条件(2)(2)一定的生化反应时间一定的生化反应时间(3)(3)及及时时移移走走在在生生化化反反应应过过程程中中所所释释放放的的生物热生物热厌氧微生物反应器（嫌气发酵罐）厌氧微生物反应器（嫌气发酵罐）第三页
2、，本课件共有37页酒精发酵罐的结构要求酒精发酵罐的结构要求 满满足足工工艺艺要要求求，从从结结构构上上有有利利于于发发酵酵液液的的排排出出，有有利利于于设设备备清清洗洗、维维修修以以及及设设备备制造安装方便等。制造安装方便等。第四页，本课件共有37页酒精发酵罐筒体结构酒精发酵罐筒体结构n n圆柱形，底盖和顶盖均为碟形或锥形。圆柱形，底盖和顶盖均为碟形或锥形。n n在在酒酒精精发发酵酵过过程程中中，为为了了回回收收二二氧氧化化碳碳气气体体及及其所带出的部分酒精，发酵罐宜采用密闭式。其所带出的部分酒精，发酵罐宜采用密闭式。n n罐罐顶顶装装有有人人孔孔、视视镜镜及及二二氧氧化化碳碳回回收收管管、进
3、进料料管管、接种管、压力表和测量仪表接口管等。接种管、压力表和测量仪表接口管等。n n罐底装有排料口和排污口。罐底装有排料口和排污口。n n罐身上下部装有取样口和温度计接口，对于大型发罐身上下部装有取样口和温度计接口，对于大型发罐身上下部装有取样口和温度计接口，对于大型发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酵罐，为了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有酵罐，为了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有酵罐，为了便于维修和清洗，往往在近罐底也装有人孔。人孔。人孔。人孔。第五页，本课件共有37页第六页，本课件共有37页发酵的冷却装置发酵的冷却装置n n对
4、对于于中中小小型型发发酵酵罐罐，多多采采用用罐罐顶顶喷喷水水淋淋于于罐罐外外壁壁表面进行膜状冷却；表面进行膜状冷却；n n对对于于大大型型发发酵酵罐罐，罐罐内内装装有有冷冷却却蛇蛇管管或或罐罐内内蛇蛇管管和罐外壁喷洒联合冷却装置，和罐外壁喷洒联合冷却装置，n n为为避避免免发发酵酵车车间间的的潮潮湿湿和和积积水水，要要求求在在罐罐体体底底部部沿罐体四周装有集水槽。沿罐体四周装有集水槽。n n采用罐外列管式喷淋冷却的方法，具有冷却发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。酵液均匀，冷却效率高等优点。第七页，本课件共有37页酒精发酵罐的洗涤酒精发酵罐的洗涤n n过过去去
5、均均由由人人工工操操作作，不不仅仅劳劳动动强强度度大大，而而且且COCO2 2气气体体一一旦旦未未彻彻底底排排除除，工工人人入入罐罐清洗会发生中毒事故。清洗会发生中毒事故。n n目目前前，酒酒精精发发酵酵罐罐巳巳采采用用水水力力喷喷射射洗洗涤涤装装置置，从从而而改改善善了了工工人人的的劳劳动动强强度度和和提提高高了了操操作作效效率率。大大型型发发酵酵罐罐采采用用这这种种水水力洗涤装置尤为重要。力洗涤装置尤为重要。第八页，本课件共有37页水力喷射装置水力喷射装置n n是由一根两头装有喷嘴的洒水管组成是由一根两头装有喷嘴的洒水管组成n n两头喷水管弯有一定的弧度两头喷水管弯有一定的弧度n n喷水管
6、上均匀地钻有一定数量的小孔喷水管上均匀地钻有一定数量的小孔喷水管上均匀地钻有一定数量的小孔喷水管上均匀地钻有一定数量的小孔n n喷水管安装时呈水平喷水管安装时呈水平n n喷水管借活接头和固定供水管相连接喷水管借活接头和固定供水管相连接n n它它是是借借喷喷水水管管两两头头喷喷嘴嘴以以一一定定喷喷出出速速度度而而形形成成的的反反作作用用力力，使使喷喷水水管管自自动动旋转。旋转。第九页，本课件共有37页高压强的水力喷射洗涤装置高压强的水力喷射洗涤装置n n它它是是一一根根直直立立的的喷喷水水管管，沿沿轴轴向向安安装装于于罐罐的的中中央央，水水平平喷喷水水管管接接活活接接头头，上上端端和和供供水水总
7、总管管，下下端端和和相相垂直分配管相连接垂直分配管相连接n n水水水水流流流流在在在在较较较较高高高高压压压压力力力力下下下下，由由由由水水水水平平平平喷喷喷喷水水水水管管管管出出出出口口口口处处处处喷喷喷喷出出出出，使使使使其其其其自自自自动动动动旋旋旋旋转转转转，并并并并喷喷喷喷射射射射到到到到罐罐罐罐壁壁壁壁各各各各处处处处，而而而而垂垂垂垂直直直直的的的的喷喷喷喷水水水水管管管管也也也也以以以以同同同同样样样样的的的的喷喷喷喷射射射射到到到到罐罐罐罐体体体体四四四四壁和罐底。壁和罐底。壁和罐底。壁和罐底。n n约约约约5min5min时间即可完成洗涤时间即可完成洗涤作业。作业。第十页，
8、本课件共有37页二、啤酒发酵设备二、啤酒发酵设备 近近近近年年年年来来来来，啤啤啤啤酒酒酒酒发发发发酵酵酵酵设设设设备备备备向向向向大大大大型型型型、室室室室外外外外、联联联联合合合合的的的的方方方方向向向向发发发发展，迄今为止，使用的大型发酵罐容量已达展，迄今为止，使用的大型发酵罐容量已达展，迄今为止，使用的大型发酵罐容量已达展，迄今为止，使用的大型发酵罐容量已达15001500吨。吨。n n大型化的目的：大型化的目的：大型化的目的：大型化的目的：(1)(1)使啤酒质量均一化使啤酒质量均一化使啤酒质量均一化使啤酒质量均一化(2)(2)(2)(2)由于啤酒生产的罐数减少，使生产合理化，降低由于
9、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。了主要设备的投资。第十一页，本课件共有37页(1)(1)发酵容器材料的变化发酵容器材料的变化n n由陶器向木材由陶器向木材-水泥水泥-金属材料演变金属材料演变n n现在的啤酒生产，后两种材料都在使用。现在的啤酒生产，后两种材料都在使用。n n我我国国大大多多数数啤啤酒酒发发酵酵容容器器为为内内有有涂涂料料的的钢钢筋筋水水泥泥槽槽，新新建建的的大大型型容容器器一一般般使使用用不锈钢。不锈钢。啤酒发酵容器的变迁过程啤酒发酵容器的变迁过程第十二页，本课件共有37页（2 2）开放式发酵容器向密闭式转变）开放式发酵容器向密闭式转变n n小小规规模模
10、生生产产时时，一一般般用用开开放放式式，对对发发酵酵的的管管理理、泡泡沫沫形形态态的的观观察察和和醪醪液液浓浓度度的的测定等比较方便。测定等比较方便。n n随随着着啤啤酒酒生生产产规规模模的的扩扩大大，发发酵酵容容器器大大型化，并为密闭式。型化，并为密闭式。n n从从开开放放式式转转向向密密闭闭发发酵酵的的最最大大问问题题是是发发酵酵时时被被气气泡泡带带到到表表面面的的泡泡盖盖的的处处理理。可可用吸取法分离泡盖。用吸取法分离泡盖。第十三页，本课件共有37页（3 3）密闭容器的演变）密闭容器的演变n n原原来来是是在在开开放放式式长长方方形形容容器器上上面面加加弓弓形形盖盖子子的的密闭发酵槽；密
11、闭发酵槽；n n随随着着技技术术革革新新过过渡渡到到用用钢钢板板、不不锈锈钢钢或或铝铝制制的的卧卧式圆筒形发酵罐。式圆筒形发酵罐。n n后来出现的是立式圆筒体锥底发酵罐。后来出现的是立式圆筒体锥底发酵罐。后来出现的是立式圆筒体锥底发酵罐。后来出现的是立式圆筒体锥底发酵罐。n n目前使用的大型发酵罐主要是立式罐，如奈坦罐、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。联合罐、朝日罐等。n n由于发酵罐容量的增大，要求清洗设备装置也有很由于发酵罐容量的增大，要求清洗设备装置也有很由于发酵罐容量的增大，要求清洗设备装置也有很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
12、用大的改进，大都采用大的改进，大都采用大的改进，大都采用CIPCIP自动清洗系统。自动清洗系统。第十四页，本课件共有37页传统啤酒前、后发酵设备传统啤酒前、后发酵设备(一一)前发酵设备前发酵设备n n传传统统的的前前发发酵酵槽槽均均置置于于发发酵酵室室内内，发发酵酵槽槽大大部部分分为开口式。为开口式。n n前前发发酵酵槽槽可可为为钢钢板板制制，常常见见的的采采用用钢钢筋筋混混凝凝土土制成，也有用砖砌、外面抹水泥的发酵槽。制成，也有用砖砌、外面抹水泥的发酵槽。n n形式以长方形或正方形为主。形式以长方形或正方形为主。n n前前发发酵酵槽槽内内要要涂涂布布一一层层特特殊殊涂涂料料作作为为保保护护层
13、层。采采用用不不饱饱和和聚聚脂脂树树脂脂、环环氧氧树树脂脂或或其其他他特特殊殊涂涂料料较较为为广广泛泛，但但还还未未完完全全符符合合啤啤酒酒低低温温发发酵酵的的防防腐腐要要求。求。第十五页，本课件共有37页n n前发酵槽的底略有倾斜，利于废水排出前发酵槽的底略有倾斜，利于废水排出n n离槽底离槽底10-15cm10-15cm处，伸出有嫩啤酒放出管处，伸出有嫩啤酒放出管n n为为了了维维持持发发酵酵槽槽内内醪醪液液的的低低温温，在在槽槽中中装有冷却蛇管或排管。装有冷却蛇管或排管。n n前前发发酵酵槽槽的的冷冷却却面面积积，根根据据经经验验，对对下下面面啤啤酒酒发发酵酵取取每每立立方方米米发发酵酵
14、液液约约为为0.20.2平平方米冷却面积，蛇管内通入方米冷却面积，蛇管内通入0-20-2度的冰水。度的冰水。n n注意注意COCO2 2的排放，防止中毒。的排放，防止中毒。第十六页，本课件共有37页第十七页，本课件共有37页密闭式发酵槽密闭式发酵槽优点优点（1 1）可回收二氧化碳）可回收二氧化碳（2 2）减少前发酵室内通风换气的耗冷量）减少前发酵室内通风换气的耗冷量（3 3）减少杂菌污染机会。）减少杂菌污染机会。组成组成n n在槽内装置冷却蛇管在槽内装置冷却蛇管n n在在发发酵酵室室内内配配置置冷冷却却排排管管，或或采采用用空空调调装装置置，使使室室内内维维持持工工艺艺所所要要求求的的温温度度
15、和和湿度。湿度。第十八页，本课件共有37页(二二)前发酵罐前发酵罐1.1.发酵槽数目的确定发酵槽数目的确定n n采采用用小小容容量量的的发发酵酵槽槽，将将导导致致一一系系列列非非生生产产消消耗耗的的增增加加。容容积积小小，槽槽数数目目多多，又又必必然然会会增增加加投投资资费费用用，所所以以一一般般不不宜宜采用。采用。第十九页，本课件共有37页(三三)后发酵设备后发酵设备n n主主要要完完成成嫩嫩啤啤酒酒的的继继续续发发酵酵，并并饱饱和和二二氧氧化碳，促进啤酒的稳定、澄清和成熟。化碳，促进啤酒的稳定、澄清和成熟。n n根根据据工工艺艺要要求求，贮贮酒酒室室内内要要维维持持比比前前发发酵酵室室更更
16、低低的的温温度度，一一般般要要求求0-20-2，特特殊殊产产品要求达到品要求达到-2-2左右。左右。n n后后发发酵酵过过程程残残糖糖较较低低，发发酵酵温温和和，故故槽槽内内一般无须再装置冷却蛇管。一般无须再装置冷却蛇管。第二十页，本课件共有37页第二十一页，本课件共有37页n n后后后后发发发发酵酵酵酵槽槽槽槽的的的的材材材材料料料料，一一一一般般般般用用用用A3A3钢钢板板制制造造，内内壁壁涂涂以以防防腐层。腐层。n n贮贮酒酒槽槽全全部部放放置置在在隔隔热热的的贮贮酒酒室室内内，维维持持一一定定的的后后酵酵温温度度。毗毗邻邻贮贮酒酒室室外外建建有有绝绝热热保保暖暖的的操操作作通通道道，在
17、通道内进行后发酵过程的调节和操作。在通道内进行后发酵过程的调节和操作。n n贮贮酒酒室室和和通通道道相相隔隔的的墙墙壁壁上上开开有有一一定定直直径径和和数数量量的的玻璃窥察窗，便于观察后发酵室内部情况。玻璃窥察窗，便于观察后发酵室内部情况。n n通通道道内内保保持持常常温温，开开启启发发酵酵液液的的管管道道和和阀阀门门都都接接通通到通道里。到通道里。第二十二页，本课件共有37页(四四)后发酵罐后发酵罐n n 贮贮酒酒罐罐的的容容量量应应和和啤啤酒酒过过滤滤能能力力配配合合起起来来，即即一一天天的的过过滤滤量量要要相相当当一一个个罐罐或或几几个个罐罐的的贮酒量。贮酒量。n n一一般般小小型型啤啤
18、酒酒厂厂，采采用用单单个个贮贮酒酒罐罐满满足足每每日日装装酒酒产产量量，而而大大中中型型啤啤酒酒厂厂则则要要数数个个贮贮酒罐才能满足要求。酒罐才能满足要求。第二十三页，本课件共有37页新型啤酒发酵设备新型啤酒发酵设备1.1.圆筒体锥底发酵罐圆筒体锥底发酵罐n n圆圆筒筒体体锥锥底底立立式式发发酵酵罐罐(简简称称锥锥形形罐罐)，已已广泛用于发酵啤酒生产。广泛用于发酵啤酒生产。n n锥锥形形罐罐可可单单独独用用于于前前发发酵酵或或后后发发酵酵，还还可可以将前、后发酵合并在该罐进行以将前、后发酵合并在该罐进行(一罐法一罐法)。这这种种设设备备的的优优点点：能能缩缩短短发发酵酵时时间间，而而且且具具有
19、有生生产产上上的的灵灵活活性性，故故能能适适合合于于生生产产各种类型啤酒的要求。各种类型啤酒的要求。第二十四页，本课件共有37页第二十五页，本课件共有37页设备特点设备特点n n这种设备一般置于室外。这种设备一般置于室外。n n已灭菌的新鲜麦汁与酵母由底部进入罐内；已灭菌的新鲜麦汁与酵母由底部进入罐内；n n发发发发酵酵酵酵最最最最旺旺旺旺盛盛盛盛时时时时，使使使使用用用用全全全全部部部部冷冷冷冷却却却却夹夹夹夹套套套套，维维维维持持持持适适适适宜宜宜宜的的的的发发发发酵酵酵酵温温温温度度度度。冷冷冷冷媒媒媒媒多多多多采采采采用用用用乙乙乙乙二二二二醇醇醇醇或或或或酒酒酒酒精精精精溶溶溶溶液液
20、液液，也也也也可可可可使使使使用用用用氨氨氨氨(直直接接蒸蒸发发)作冷媒；作冷媒；n nCOCO2 2 2 2气体由罐顶排出。气体由罐顶排出。n n罐罐罐罐身身身身和和和和罐罐罐罐盖盖盖盖上上上上均均均均装装装装有有有有人人人人孔孔孔孔，罐罐罐罐顶顶顶顶装装装装有有有有压压压压力力力力表表表表、安安安安全全全全阀阀阀阀和和和和玻璃视镜。玻璃视镜。玻璃视镜。玻璃视镜。n n在罐底装有净化的在罐底装有净化的COCO2 2充气管。充气管。n n罐身装有取样管和温度计接管。罐身装有取样管和温度计接管。n n设备外部包扎良好的保温层，以减少冷量损耗。设备外部包扎良好的保温层，以减少冷量损耗。第二十六页，
21、本课件共有37页优点优点（1 1）能能耗耗低低，采采用用的的罐罐径径小小，生生产产费费用用可可以降低。以降低。（2 2）最终沉积在锥底的酵母，可打开锥底）最终沉积在锥底的酵母，可打开锥底 阀门，把酵母排出罐外，部分酵母留作阀门，把酵母排出罐外，部分酵母留作下次待用。下次待用。第二十七页，本课件共有37页影响发酵设备造价的因素影响发酵设备造价的因素n n发发酵酵设设备备大大小小、形形式式、操操作作压压力力及及所所需需的的冷冷却工作负荷。却工作负荷。n n容容器器的的形形式式主主要要指指其其单单位位容容积积所所需需的的表表面面积积，以以m2/100L表示，这是影响造价的主要因素。表示，这是影响造价
22、的主要因素。第二十八页，本课件共有37页大型发酵罐的设计大型发酵罐的设计n n罐的耐压要求罐的耐压要求n n热交换热交换n n内部清洗内部清洗 第二十九页，本课件共有37页罐的耐压要求罐的耐压要求n n考考虑虑COCOCOCO2 2的的回回收收。就就必必须须使使罐罐内内的的COCO2 2维维持持一一定定的的压压力力，所所以以大大罐罐就就成成为为一一个个耐耐压压罐罐，就就有有必必要要设设立立安安全阀。全阀。n n罐罐的的工工作作压压力力根根据据其其不不同同的的发发酵酵工工艺艺而而有有所所不不同同。若若作作为为前前酵酵和和贮贮酒酒两两用用，就就应应以以贮贮酒酒时时COCO2 2含含量量为为依依据据
23、，所需的耐压程度要稍高于单用于前酵的罐。所需的耐压程度要稍高于单用于前酵的罐。n n当当压压力力达达到到罐罐的的设设计计压压力力时时，安安全全阀阀应应开开始始开开启启。安全阀最大的工作压力是设计压力加安全阀最大的工作压力是设计压力加1010。第三十页，本课件共有37页罐内真空罐内真空n n罐罐内内真真空空主主要要是是系系列列的的发发酵酵罐罐在在密密闭闭条条件件下下转转罐罐或或进行内部清洗时造成的。进行内部清洗时造成的。n n大型发酵罐放料的速度很快造成一定的负压。大型发酵罐放料的速度很快造成一定的负压。n n罐罐内内留留存存一一部部分分COCO2 2 2 2气气体体，在在进进行行清清洗洗时时，
24、COCO2 2有有被除去的可能，所以也可能造成真空。被除去的可能，所以也可能造成真空。n n大大型型真真空空发发酵酵罐罐应应设设防防止止真真空空的的装装置置。真真空空安安全全阀阀的的作作用用是是允允许许空空气气进进入入罐罐内内，以以建建立立罐罐内内外外压压力力的的平衡。平衡。n n罐罐内内COCO2 2的的除除去去量量可可根根据据进进入入的的清清洗洗液液的的碱碱含含量量算出，并进一步计算出需要进入罐内的空气量。算出，并进一步计算出需要进入罐内的空气量。第三十一页，本课件共有37页（三）（三）CIPCIP清洗系统清洗系统n n所所谓谓CIPCIP系系统统，是是clean clean in in
25、placeplace的的简简称称，意即内部清洗系统。意即内部清洗系统。n n啤啤酒酒发发酵酵罐罐的的容容量量正正在在逐逐步步增增大大，这这类类发发酵酵罐罐大大部部分分安安装装在在室室外外，原原来来的的清清洗洗方方法法已已不不适适用用，必必须须采采用用自自动动化化的的喷喷洗洗装装置置，即即CIPCIP清洗系统。清洗系统。第三十二页，本课件共有37页n nCIPCIP清清洗洗工工作作程程序序是是自自动动控控制制进进行行的的，从从控控制制盘盘上上可可以以通通过过仪仪表表记记求求下下温温度度、压压力力及及时间等参数。时间等参数。第三十三页，本课件共有37页清洗程序清洗程序(1)(1)预预冲冲洗洗：在在
26、罐罐底底的的沉沉渣渣放放了了一一半半之之后后进进行行，每每次次预预冲冲洗洗的的时时间间为为3030秒秒，进进行行1010次次，是是通通过过回回转转喷喷嘴嘴进进行行的的，每每次次冲冲洗洗之之后后要要有有3030秒秒的的排排放放时时间间，主要排去底部的沉渣。主要排去底部的沉渣。(2)(2)(2)(2)在在箱箱底底被被冲冲干干净净后后，用用足足量量的的水水充充入入CIPCIP的的供供应应及及返返回回管管线线，改改变变系系统统进进行行碱碱预预洗洗，自自动动地地将将清清洗洗剂剂加加入入供供水水中中，使使清清洗洗剂剂成成为为一一种种氯氯化化了了的的碱碱性性洗洗涤涤剂剂，其其总总碱碱度度在在30003000
27、300030003300ppm3300ppm之之间间，用用这这种种碱碱液液循循环环1616分分分分钟钟钟钟。在在在在此此此此期期期期间间间间CIPCIP供供应应泵泵吸吸引引端端注注入入蒸蒸汽汽，使使清清洗洗液液温度维持在温度维持在3232左右。左右。左右。左右。第三十四页，本课件共有37页(3)(3)中中间间冲冲洗洗：用用CIPCIP循循环环单单位位的的水水罐罐的的清清水水进进行行4 4分钟冲洗。分钟冲洗。(4)(4)从从气气动动器器来来的的空空气气流流入入罐罐顶顶的的固固定定喷喷头头，然然后后进进行行三三次次清清水水的的喷喷冲冲，每每次次3030秒秒，从从罐罐顶顶沿沿罐的四周冲洗下来。罐的四
28、周冲洗下来。(5)(5)进进行行碱碱喷喷冲冲：用用总总碱碱度度为为3500-4000ppm3500-4000ppm的的氯氯化化了了的的碱碱液液进进行行喷喷冲冲，碱碱液液的的温温度度为为3232左左右右，喷冲循环喷冲循环1515分钟。分钟。第三十五页，本课件共有37页(6)(6)用用清清水水冲冲洗洗，将将残残留留于于罐罐表表面面及及管管线线中中的的碱液冲洗干净。碱液冲洗干净。(7)(7)最最后后用用酸酸性性水水冲冲洗洗循循环环，以以中中和和残残留留的的碱碱性性，放放走走洗洗水水，使使罐罐保保持持弱弱酸酸状状况况。至至此此完成了全部清洗过程。完成了全部清洗过程。进行大型清洗工作的关键设备是喷嘴进行大型清洗工作的关键设备是喷嘴(1)(1)固定喷嘴，位于罐的上部固定喷嘴，位于罐的上部;(2)(2)回转喷嘴，位于罐的下部。回转喷嘴，位于罐的下部。第三十六页，本课件共有37页第三十七页，本课件共有37页