發酵罐介紹
啤酒發酵設備發酵罐的定義：是為一個特定生物化學過程的操作提供良好而滿意的環境的容器。
對於某些工藝來說，發酵罐是個密閉容器，同時附帶精密控制系統；而對於另一些簡單的工藝來說，發酵罐只是個開口容器，有時甚至簡單到只要有一個開口的坑。
一個優良的發酵罐裝置和組成
(1)應具有嚴密的結構
(2)良好的液體混合特性
(3)好的傳質相傳熱速率
(4)具有配套而又可靠的檢測，控制儀表
發酵罐發展歷史
第一階段：1900年以前，是現代發酵罐的雛形，它帶有簡單的溫度和熱交換儀器。
第二階段：1900-1940年，出現了200m3的鋼製發酵罐，在麵包酵母發酵罐中開始使用空氣分布器，機械攪拌開始用在小型的發酵罐中。
啤酒發酵設備第三階段：1940-1960年，機械攪拌，通風，無菌操作和純種培養等一系列技術開始完善，發酵工藝過程的參數檢測和控制方面已出現，耐蒸汽滅菌的線上連續測定的pH電極和溶氧電極，計算機開始進行發酵過程的控制。發酵產品的分離和純化設備逐步實現商品化。
第四階段：1960-1979年，機械攪拌通風發酵罐的容積增大到80-150m3。由於大規模生產單細胞蛋白的需要，又出現了壓力循環和壓力噴射型的發酵罐，它可以克服—些氣體交換和熱交換問題。計算機開始在發酵工業上得到廣泛套用。
第五階段：1979年至今。生物工程和技術的迅猛發展，給發酵工業提出了新的課題。於是，大規模細胞培養發酵罐應運而生，胰島素，干擾素等基因工程的產品走上商品化。
發酵罐的特點
(1)發酵罐與其他工業設備的突出差別是對純種培養的要求之高，幾乎達到十分苛刻的程度。因此，發酵罐的嚴密性，運行的高度可靠性是發酵工業的顯著特點。
(2)現代發酵工業為了獲取更大的經濟利益，發酵罐更加趨向大型化和自動化發展。在發酵罐的自動化方面，作為參數檢測的眼睛如pH電極，溶解氧電極，溶解CO2電極等的線上檢測在國外巳相當成熟。發酵檢測參數還只限於溫度，壓力，空氣流量等一些最常規的參數。
發酵罐的種類
啤酒發酵設備典型發酵設備：種子製備設備、主發酵設備、輔助設備(無菌空氣和培養基的製備)、發酵液預處理設備、粗產品的提取設備、產品精製與乾燥設備、流出物回收，利用和處理設備
發酵罐工藝操作條件
1。溫度:25～40℃。
2。壓力:0～1kg/cm3(表壓)。
3。滅菌條件;溫度100～140℃，壓力0～3kg/cm3(表壓)。
4。pH:2～11。
5。需氧量:0。05～0。3kmo1/m3·h。
6。通氣量:0。3～2VVM。
7。功率消耗:0。5～4kW/m3。
8。發酵熱量:5000～20000kcal/m3。h。
發酵罐的類型
1。按微生物生長代謝需要分類
好氣:抗生素，酶製劑，酵母，胺基酸，維生素等產品是在好氣發酵罐中進行的；需要強烈的通風攪拌，目的是提高氧在發酵液中的傳質係數。厭氣：丙酮丁醇，酒精，啤酒，乳酸等採用厭氣發酵罐。不需要通氣。
2。按照發酵罐設備特點分類
機械攪拌通風發酵罐：包括循環式，如伍式發酵罐，文氏管發酵罐，以及非循環式的通風式發酵罐和自吸式發酵罐等。非機械攪拌通風發酵罐:包括循環式的氣提式，液提式發酵罐，以及非循環式的排管式和噴射式發酵罐。這兩類發酵罐是採用不同的手段使發酵罐內的氣，固，液三相充分混合，從而滿足微生物生長和產物形成對氧的需求。
3。按容積分類
一般認為500L以下的是實驗室發酵罐;500-5000L是中試發酵罐;5000L以上是生產規模的發酵罐。
密閉厭氧發酵罐
對這類發酵罐的要求是：能封閉；能承受一定壓力;有冷卻設備;罐內儘量減少裝置，消滅死角，便於清洗滅菌。
酒精和啤酒都屬於嫌氣發酵產物，其發酵罐因不需要通入昂貴的無菌空氣，因此在設備放大，製造和操作時，都比好氣發酵設備簡單得多。
它的容積常大於50m3，H:Dt=1-2，罐的上，下部都是錐形的。
上部有物料口，冷卻水口，CO2和氣體出口，人孔和壓力表開口等。
溫度控制採用罐內蛇管和罐外壁直接水噴淋相結合，排料管在罐的底部。
啤酒發酵設備酵母將糖轉化為酒精高轉化率條件
(1)滿足酵母生長和代謝的必要工藝條件
(2)一定的生化反應時間
(3)及時移走在生化反應過程中將釋放的生物熱
酒精發酵罐的結構要求：滿足工藝要求，有利於發酵熱的排出，從結構上有利於發酵液的排出，有利於設備清洗，維修以及設備製造安裝方便等問題。
酒精發酵罐筒體結構
為圓柱形，底蓋和頂蓋均為碟形或錐形。在酒精發酸過程中，為了回收CO2氣體及其所帶出的部分酒精，發酵罐宜採用密閉式。罐頂裝有人孔，視鏡及二氧化碳回收管，進料管，接種管，壓力表和測量儀表接口管等。
罐底裝有排料口和排污口;罐身上下部裝有取樣口和溫度計接口，對於大型發酵耀，為了便於維修和清洗，往往在近罐底也裝有人孔。
發酵的冷卻裝置
對於中小型發酵罐，多採用罐頂噴水淋於罐外壁表面進行膜狀冷卻;對於大型發酵罐，罐內裝有冷卻蛇管或罐內蛇管和罐外壁噴灑聯合冷卻裝置，為避免發酵車間的潮濕和積水，要求在罐體底部沿罐體四周裝有集水槽。採用罐外列管式噴淋冷卻的方法，具有冷卻發酵液均勻，冷卻效率高等優點。
酒精發酵罐的洗滌
過去均由人工操作，不僅勞動強度大，而且CO2氣體一旦末徹底排除，工人入罐清洗會發生中毒事故。近年來，酒精發酵罐巳逐步採用水力噴射洗滌裝置，從而改善了工人的勞動強度和提高了操作效率。大型發酵罐採用這種水力洗滌裝置尤為重要。
水力噴射裝置
是由一根兩頭裝有噴嘴的灑水管組成，兩頭噴水管彎有一定的弧度，噴水管上均勻地鑽有一定數量的小孔，噴水管安裝時呈水平，噴水管借活接頭和固定供水管相連線，它是借噴水管兩頭噴嘴以一定噴出速度而形成的反作用力，使噴水管自動鏇轉。
對於120m3的酒精發酵耀，採用36×3mm的噴水管，管上開有44×30個小孔，兩頭噴嘴口徑為9mm。
高壓強的水力噴射洗滌裝置
它是一根直立的噴水管，沿軸向安裝於罐的中央，在垂直噴水管上按一定的間距均勻地鑽有4-6mm的小孔，孔與水平呈20度角，水平噴水管借活接頭，上端和供水總管，下端相垂直分配管相連線，洗滌水壓為0。6-0。8MPa。
水流在較高壓力下，由水平噴水管出口處噴出，使其以每分鐘48—56轉自動鏇轉，並以極大的速度噴射到罐壁各處，而垂直的噴水管也以同樣的水流速度噴射到罐體四壁和罐底。約5min時間即可完成洗滌作業。洗滌水若用廢熱水，還可提高洗滌效果。
二，酒精發酵罐的計算
(一)發酵罐結構尺寸的確定
(二)發酵罐罐數的確定
(三)發酵罐冷卻面積計算
微生物在嫌氣發醉過程中總的發酵熱，一般由生物合成熱Q1，蒸發熱損失Q2，罐壁向用圍散失的熱損失Q3等三部分熱量所組成。微生物的生物合成熱是由維持微生物生命活動的呼吸熱，促進微生物增殖的繁殖熱以及微生物形成代謝產物的發酵熱所組成由於各種微生物的生理特性和代謝途徑不同，故對於微生物的生物合成熱至今尚難準確計算。
對於確定酒精，啤酒等嫌氣發酵的發酵熱，一般按發酵最旺盛時單位時間糖度降低的百分值來計算，通常以消耗1kg麥芽糖發酵放出的熱量約為418。6kJ為計算基準。如果發酵液不進行冷卻，則發酵溫度可升高10℃。此外，對於小型試驗罐，也可在發酵最旺盛時，測定其冷卻水的進出口溫度和單位時間內的耗水量，從而得出小罐的放熱量Q1'。代謝氣體帶走的蒸發熱量Q2與糖濃濃度，發酵程度好壞有關，除間接測定外，目前還難具體計算，一般計算時可取Q1的5，6%左右。
不論發酵罐置於室內或室外，均要向周圍空間散失熱量Q3，這部分熱量由對流相輻射組成，具體計算可參閱有關資料。
發展趨勢
啤酒發酵設備(1)由於大型化，使啤酒質量均一化;由於啤酒生產的罐數減少，使生產合理化，降低了主要設備的投資。
發酵容器材料的變化。由陶器向木材---水泥----金屬材料演變。現在的啤酒生產，後兩種材料都在使用。我國大多數啤酒發酵容器為內有塗料的鋼筋水泥槽，新建的大型容器一般使用不鏽鋼。
(2)開放式發酵容器向密閉式轉變。
小規模生產時，一般用開放式，對發酵的管理，泡沫形態的觀察和醪液濃度的測定等比較方便。隨著啤酒生產規模的擴大，發酵容器大型化，並為密閉式。從開放式轉向密閉發酵的最大問題是發酵時被氣泡帶到表面的泡蓋的處理。可用吸取法分離泡蓋。
(3)密閉容器的演變。
原來是在開放式長方形容器上面加弓形蓋子的密閉發酵槽；隨著技術革新過渡到用鋼板，不鏽鋼或鋁制的臥式圓筒形發酵罐。後來出現的是立式圓筒體錐底發酵罐。目前使用的大型發酵罐主要是立式罐，如奈坦罐，聯合罐，朝日罐等。由於發酵罐容量的增大，要求清洗設備裝置也有很大的改進，大都採用CIP自動清洗系統。啤酒前，後發酵設備及計算。
前後發酵設備
啤酒發酵設備傳統的前發酵槽均置於發酵室內，發酵槽大部分為開口式。前發酵槽可為鋼板制，常見的採用鋼筋混凝上製成，也有用磚砌，外面抹水泥的發酵槽。形式以長方形或正方形為主。前發酵槽內要塗布一層特殊塗料作為保護層。採用不飽和聚脂樹脂，環氧樹脂或其他特殊塗料較為廣泛，但還未完全符合啤酒低溫發酵的防腐要求。
前發酵槽的底略有傾斜，利於廢水排出離槽底10-15cm處，伸出有嫩啤酒放出管為了維持發酵槽內醪液的低溫，在槽中裝有冷卻蛇管或排管。前發酵槽的冷卻面積，根據經驗，對下面啤酒發酵取每立方米發酵液約為0。2平方米冷卻面積，蛇管內通入0-2度的冰水。注意CO2的排放，防止中毒。
密閉式發酵槽優點
(1)可回收二氧化碳
(2)減少前發酵室內通風換氣的耗冷量
(3)減少雜菌污染機會。
組成
在槽內裝置冷卻蛇管，在發酵室內配置冷卻排，或採用空調裝置，使室內維持工藝所要求的溫度和濕度。發酵室內裝置密閉式發酵罐，則採用空調設備，實施冷風再循環更有利於冷耗的節約，為避免在室內產生激烈的氣流，通風口都應設在牆角處。
降低發酵室的冷耗量措施
合理地在室內配置進出風道以及正確操作空調設備。發酵室的四周牆壁和頂棚均要採用較好的絕熱結構，絕熱層厚度不應小於5cm。發酵槽外壁及四周牆壁應鋪砌白瓷磚或紅缸磚，也可用標號較高的水泥抹面，再塗以較暗淡的油漆。地面通道套用防滑瓷磚鋪設，並有—定坡度，便於廢水排出。發酵室內頂相應建成傾斜或光滑弧面，以免冷凝水淌入發酵槽內。從節省冷耗考慮，室內空間不宜太高，單位體積發酵室內的發酵槽容量應儘可能最大。
後發酵設備
主要完成嫩啤酒的繼續發酵，並飽和二氧化碳，促進啤酒的穩定，澄清和成熟。
根據工藝要求，貯酒室內要維持比前發酵室更低的溫度，一般要求0-2℃，特殊產品要求達到-2℃左右。後發酵過程殘糖較低，發酵溫和，故槽內一般無須再裝置冷卻蛇管。貯酒室的建築結構和保溫要求，均不能低於前發酵，室內低溫的維持，是借室內冷卻排管或通入冷風循環而得。後發酵槽是金屬的圓筒形密閉容器，有臥式和立式兩種。工廠大多數採用臥式。發酵過程中需飽和CO2，後發酵槽應製成耐壓0。1-0。2MPa表壓的容器。後發酵槽槽身裝有人孔，取樣閥，進出啤酒接管，排出二氧化碳接管，壓縮空氣接管，溫度計，壓力表和安全閥等附屬裝置。後發酵槽的材料，一般用A3鋼板製造，內壁塗以防腐層。貯酒槽全部放置在隔熱的貯酒室內，維持一定的後酵溫度。毗鄰貯酒室外建有絕熱保暖的操作通道，在通道內進行後發酵過程的調節和操作。貯酒室和通道相隔的牆壁上開有一定直徑和數量的玻璃窺察窗，便於觀察後發酵室內部情況。通道內保持常溫，開啟發酵液的管道和閥門都接通到通道里。
新型啤酒發酵設備
啤酒發酵設備圓簡體錐底立式發酵罐(簡稱錐形罐)，已廣泛用於上面或下面發酵啤酒生產。錐形罐可單獨用於前發酵或後發酵，還可以將前，後發酵合併在該罐進行(一罐法)。這種設備的優點:在於能縮短發酵時間，而且具有生產上的靈活性，故能適合於生產各種類型啤酒的要求。
設備特點
這種設備一般置於室外。已滅菌的新鮮麥汁與酵母由底部進入罐內;發酵最旺盛時，使用全部冷卻夾套，維持適宜的發酵溫度。冷媒多採用乙二醇或酒精溶液，也可使用氨(直接蒸發)作冷媒;CO2氣體由罐頂排出。罐身和罐蓋上均裝有人孔，罐頂裝有壓力表，安全閥和玻璃視鏡。在罐底裝有淨化的CO2充氣管。罐身裝有取樣管和溫度計接管。設備外部包紮良好的保溫層，以減少冷量損耗。
優點:
(1)是能耗低，採用的管徑小，生產費用可以降低。
(2)最終沉積在錐底的酵母，可打開錐底閥門，把酵母排出罐外，部分酵母留作下次待用。
影響發酵設備造價的因素
發酵設備大小，形式，操作壓力及所需的冷卻工作負荷。容器的形式主要指其單位容積所需的表面積，以m2/100L表示，這是影響造價的主要因素。
罐的耐壓要求
考慮CO2的回收。就必須使罐內的CO2維持一定的壓力，所以大罐就成為一個耐壓罐，就有必要設立安全閥。
罐的工作壓力根據其不同的發酵工藝而有所不同。若作為前酵和貯酒兩用，就應以貯灑時CO2含量為依據，所需的耐壓程度要稍高於單用於前酵的罐。根據英國設計法則Bs5500(1976)的規定:如大罐的工作壓力為x磅/平方英寸，則設計時用的罐壓力是x(1十10%)。當壓力達到罐的設計壓力時，安全閥應開始開啟。安全閥最大的工作壓力是設計壓力加10%
罐內真空
罐內真空主要是系列的發酵罐在密閉條件下轉罐或進行內部清洗時造成的。大型發酵罐放料的速度很快造成一定的負壓。罐內留存一部分CO2氣體，在進行清洗時，CO2有被除去的可能，所以也可能造成真空。大型真空發酵罐應設防止真空的裝置。真空安全閥的作用是允許空氣進入罐內，以建立罐內外壓力的平衡。罐內CO2的除去量可根據進入的清洗液的鹼含量算出，並進一步計算出需要進入罐內的空氣量。
罐內的對流與熱交換
發酵罐中發酵液的對流主要依靠其中CO2的作用。在整個錐形罐的發酵液中形成一個CO2含量的梯度。比重較小的發酵液具有上浮的提升力。而且在發酵時上升的二氧化碳氣泡對周圍的液體具有一種拖曳力由於拖曳力和提升力結合後所造成的氣體攪拌作用，使罐的內容物得到循環，促進了發酵液的混合相熱交換。冷卻操作時啤酒溫度的變化也會引起罐的內容物的對流循環。
2。聯合罐
是一種具有較淺錐底的大直徑(高徑比為1:1—1。3)發酵罐能在罐內進行機械攪拌，並具有冷卻裝置。聯合罐在發酵生產上的用途與錐形罐相同，既可用於前，後發酵，也能用於多罐法及一罐法生產。因而它適合多方面的需要，故又稱該類型罐為通用罐。
結構:主體是一圓柱體，是由7層1。2m寬的鋼板組成。總的表面積是378m3，總體積765m3。
聯合罐是由帶人孔的薄殼垂直圓柱體，拱形頂及有足夠斜度以除去酵母的錐底所組成。錐底的形式可與浸麥槽的錐底相似。聯合罐的基礎是一鋼筋混凝土圓柱體，其外壁約3m高，20cm厚。基礎圓柱體壁上部的形狀是按照罐底的斜度來確定的。有30個鐵錨均勻地分埋入圓柱體壁中，並與罐焊接。圓柱體與罐底之間填入堅固結實的水泥沙漿，在填充料與罐底之間留25。4cm厚的空心層以絕緣。
啤酒發酵設備前發酵和後發酵合一的室外大型發酵罐朝日罐是用4—6mm的不繡鋼板製成的斜底圓柱型發酵罐。其高度與直徑比為1:1-2:1外部設有冷卻夾套，冷卻夾套包圍罐身與罐底。外面用泡沫塑膠保溫內部設有帶轉軸的可動排油管，用來排出酒液，並有保持酒液中CO2含量均一的作用。
朝日罐特點
朝日罐與錐形罐具有相同的功能，但生產工藝不同。
(1)利用離心機回收酵母
(2)利用薄板換熱器控制發酵溫度
(3)利用循環泵把發酵液抽出又送回去。
優點:
三種設備互相組合，解決了前，後發酵溫度控制和酵母濃度的控制問題，加速了酵母的成熟。使用酵母離心機分離發酵液的酵母，可以解決酵母沉澱慢的缺點利用凝聚性弱的酵母進行發酵，增加酵母與發酵濃接觸時間，促進發酵液中乙醛和雙乙醯的還原，減少其含量。
啤酒的連續發酵罐種類
啤酒發酵設備2。由數個高度6～9m的塔式發酵罐串聯起來，附加一些酵母分離和啤酒貯藏設備。
還有一個由主發酵塔和一個發酵塔組成，發酵周期40，50小時，連續發酵兩個月，各項經濟指標均優於間歇法。
丙酮—丁醇發酵罐
生產丙酮，丁醇的發酵罐比酒精發酵罐高，罐身需承受高壓，罐壁較厚，用鋼板製成。頂蓋和底部採用球形封頭，罐內表面平整光滑，無內部件，採用表面噴淋冷卻。種子罐採用夾套冷卻。
一，機械攪拌發酵罐
機械攪拌發酵罐是發酵工廠常用類型之一。它是利用機械攪拌器的作用，使空氣和醪液充分混合促使氧在醪液中溶解，以保證供給微生物生長繁殖，發酵所需要的氧氣。
發酵罐的基本條件
(1)發酵罐應具有適宜的徑高比。罐身越高，氧的利用率較高。
(2)發酵罐能承受一定的壓力。
(3)要保證發酵液必須的溶解氧。
(4)發酵罐應具有足夠的冷卻面積。
(5)發酵罐內應儘量減少死角，避免藏垢積污，滅菌能徹底，避免染菌。
(6)攪拌器的軸封應嚴密，防病量減少泄漏。
發酵罐的結構
啤酒發酵設備2，攪拌器和擋板
3，消泡器
4，聯軸器及軸承
5，變速裝置
6，空氣分布裝置
7，軸封
8，冷卻裝置
罐體
由圓柱體及橢圓形或碟形封頭焊接而成，材料為碳鋼或不鏽鋼，對於大型發酵罐可用襯不鏽鋼板或複合不鏽鋼製成，襯裡用的不鏽鋼板厚為2-3毫米。為了滿足工業要求，在一定壓力下操作，空消或實消，罐為一個受壓容器，通常滅菌的壓力為2。5公斤/厘米2(絕對壓力)。
攪拌器
攪拌器有平葉式，彎葉式，箭葉式三種其作用是打碎氣泡，使氧溶解於醪液中，從攪拌程度來說，以平葉渦輪最為激烈，功率消耗也最大，彎葉次之，箭葉最小。為了拆裝方便，大型攪拌器可做成兩半型，用螺栓聯成整體。
通用發酵罐的攪拌槳類型
(1)通用發酵罐的攪拌槳最廣泛使用的是平葉渦輪攪拌槳，國內採用的大多數是六平葉式，其各部分尺寸比例已規範化。這種攪拌槳具有很大的循環液體輸送量，功率消耗大。因此特別適用於絲狀菌發酵。
(2)船用螺鏇攪拌器，它具有比渦輪槳更為強烈的軸向流動，但是氧傳遞效率低。
(3)振動混合器，儘管可以提供較高的氧傳遞效率，但剪下力較低。
(4)多棒攪拌槳，已用於粘稠的絲狀鏈黴菌發酵的發酵罐中。這種攪拌槳具有較好的剪下分散能力和較低的功率消耗，在整個發酵過程中功率變化相對渦輪槳要小的多。
(5)氣體導入式攪拌器，是由一個空心的攪拌槳組成，安裝在空心的攪拌軸上。攪拌槳上至少有一個暴露在液體中的開口。由於攪拌槳轉動，開口處的壓力隨之減少，使導入的氣體沿著攪拌軸向下流動。它適應於低粘度的發酵液。
消泡裝置
消泡方式有兩種:一是加入化學消泡劑消除泡沫，但高濃度的化學消泡劑會對發酵產生抑制作用，故不能添加太多;第二種方式，即機械消泡。機械消泡裝置主要有四種。
一是鋸齒式消泡槳。它安裝於罐內頂部，高出液面的位置，固定在攪拌軸上，隨攪拌軸轉動，不斷將泡沫打破。
二是半封閉式渦輪消泡器，它是由前者發展改進而來，泡沫可直接被渦輪打碎或被渦輪拋出撞擊到罐壁而破碎。
三是離心式消泡器，它們置於發酵罐的頂部，利用高速鏇轉產生的離心力將泡沫破碎，液體仍然返回罐內。
第四種是刮板式消泡器，它安裝於發酵罐的排氣口處，泡沫從氣液進口進到高速鏇轉的刮板中，刮板轉速為1000—1450rpm，泡沫迅速被打碎，由於離心力作用，液體披甩向殼體壁上，返回罐內，氣體則由汽孔排出。
擋板
擋板的作用是改變液流的方向，由徑向流改為軸向流，促使液體激烈翻動，增加溶解氧。通常擋板寬度取(0。1-0。12)D，裝設4-6塊即可滿足全擋板條件。所謂"全擋板條件"是指在一定轉速下再增加罐內附屬檔案而軸功率仍保持不變。要達到全擋板條件必須滿足下式要求:
D—罐的直徑(mm)
Z—擋板數
W—擋板寬度(mm)
豎立的列管，排管，也可以起擋板作用，故一般具有冷卻列管或排管的發酵罐內不另設擋板。(但冷卻管為盤管時，則應設擋板。)擋板的長度自液面起到罐底為止。擋板與罐壁之間的距離為(1/5~1/9)W，避免形成死角，防止物料與菌體堆積。
聯軸器及軸承
大型發酵罐攪拌軸較長，常分為二至三段，用聯軸器使上下攪拌軸成牢固的剛性聯接。常用的聯軸器有鼓形及夾殼形兩種。小型的發酵罐可採用法蘭將攪拌軸連線，軸的連線應垂直，中心線對正。為了減少震動，中型發酵罐一般在罐內裝有底軸承，而大型發酵罐裝有中間軸承，底軸承和中間軸承的水平位置應能適當調節。罐內軸承不能加潤滑油，應採用液體潤滑的塑膠軸瓦(如石棉酚醛塑膠，聚四氟乙烯等)。軸瓦與軸之間的間隙常取軸徑的0。4-0。7%，以適應溫度差的變化。罐內軸承接觸處的軸頸極易磨損，尤其是底軸承處的磨損更為嚴重，可以在與軸承接觸處的軸上增加一個軸套，用緊固螺釘與軸固定，這樣僅磨損軸套而軸不會磨損，檢修時只要更換軸套就可以了。
變速裝置
試驗罐採用無級變速裝置，發酵罐常用的變速裝置有三角皮帶伸展動，圓柱或螺鏇圓錐齒輪減速裝置，其中以三角皮帶變速傳動效率較高，但加工，安裝精度要求高。採用變極電動機作階段變速，即在需氧高峰時採用高轉速，而在不需較高溶解氧的階段適當降低轉速。這樣，發酵產率並不降低，而動力消耗則有所節約。自動化程度較高的發酵罐，採用可控矽變頻裝置，根據溶氧測定儀連續測定發酵液中溶解氧濃度的情況，並按照微生物生長需要的耗氧及發酵情況，隨時自動變更轉速，這種裝置進一步節約了動力消耗，並可相應提高發酵產率，但其裝置頗為複雜。
空氣分布裝置
空氣分布裝置的作用是吹入無菌空氣，並使空氣均勻分布。分布裝置的形式有單管及環形管等。常用的為單管式，管口對正罐底中央，裝於最低一擋攪拌器下面，管口與罐低的距離約40mm，並且空氣分散效果較好。若距離過大，空氣分散效果較差。該距離可根據溶氧情況適當調整，空氣由分布管噴出上升時，被攪拌器打碎成小氣泡，並與醪液充分混合，增加了氣液傳質效果。通常通風管的空氣流速取20米/秒。為了防止吹管吹入的空氣直接噴擊罐底，加速罐底腐蝕，在空氣分布器下部罐底上加焊一塊不鏽鋼補強。可延長罐底壽命。通風量在0。02~0。5ml/sec時，氣泡的直徑與空氣噴口直徑的1/3次方成正比。也就是說，噴口直徑越小，氣泡直徑也越小。因而氧的傳質係數也越大。但是生產實際的通風量均超過上述範圍，因此氣泡直徑僅與通風量有關，而與噴口直徑無關。
軸封
軸封的作用：使罐頂或罐底與軸之間的縫隙加以密封，防止泄露和污染雜菌。常用的軸封有填料函軸封和端面軸封兩種。填料函軸封是由填料箱體，填料底襯套，填料壓蓋和壓緊螺栓待零件構成，使鏇轉軸達到密封的效果。安裝在鏇轉軸與設備之間的部件，它的作用是阻止工作介質(液體，氣體)沿轉動軸伸出設備之處泄漏冷卻裝置
5M3以下發酵罐一般採用夾套冷卻。大型發酵罐採用列管冷卻(四至八組)。帶夾套的發酵罐罐體壁厚要按外壓計算[即3。5Kg/厘米2(絕對壓力)]夾套內設定螺鏇片導板，來增加換熱效果，同時對罐身起加強作用。冷卻列管極易腐蝕或磨損穿孔，最好用不鏽鋼製造。
標準通用式發酵罐
啤酒發酵設備在工業生產中，尤其是製藥工業中，使用得最廣泛的就是通用式發酵罐。這種發酵繞既具有機械攪拌裝置，又具有壓縮空氣分布裝置。發酵罐的攪拌軸既可置於發酵罐的頂部，也可置於其底部，其高徑比為2:1-6:19有關的重要因素是氧傳遞效率，功率輸入，混合質量，攪拌槳形式和發酵罐的幾何比例等。
自吸式發酵罐
它與通用發酵罐的主要區別是:①有一個特殊的攪拌器，攪拌器由轉子和定子組成;②沒有通氣管。
具有轉子和定子的攪拌器的吸氣原理:浸在發酵液中的轉子迅速鏇轉，液體和空氣在離心力的作用下，被甩向葉輪外緣。這時，轉子中心處形成負壓，轉子轉速愈大，所造成的負壓也愈大。由於轉子的空膛與大氣相通，發酵罐外的空氣通過過濾器不斷地被吸入，隨即甩向葉輪外緣，再通過異向葉輪使氣液均勻分布甩出。轉子的攪拌，又使氣液在葉輪周圍形成強烈的混合流，空氣泡被粉碎，氣液充分混合。
自吸式發酵罐的攪拌器
①迴轉翼片式自吸攪拌器;
②噴射式自吸攪拌器;
③具有轉子和定子的自吸攪拌器。
氣泡塔式發酵罐
塔式發酵罐系一直立長圓筒，筒內安裝孔板，有的還在罐內安裝攪拌器，罐壁四周裝擋板。與分批的機械攪拌發酵罐類似，有的塔頂橫截面擴大，供以降低流速，截留液體夾帶的懸浮物。發酵液和空氣可以並流，也可逆流。
_罐的特點是:罐身高，高徑比為6;土黴素等生產用的設備，高徑比達到7。由於液位高，空氣利用率高，節省空氣約5%，節省動力約30%，但底部存在沉澱現象;溫度高時降溫較難。
現代發酵罐的大型化給STF帶來—系列難以克服的困難。要大於1000kW的機械攪拌;大量的冷卻水和排除熱量;能量的均勻分布;溶解氧，碳源和其它營養與pH控制等。
帶升式發酵罐
帶升式發酵罐也稱為氣流攪拌發酵罐，不用機械攪拌，借通風起到攪拌作用並供給氧氣。
特點:結構簡單，冷卻面積小，無攪拌傳動設備，料液充滿係數大，無須加消泡劑，維修，操作及清洗簡便，節省動力，減少染菌等。
工作原理:外循環氣流攪拌罐是將空氣上升管裝在罐外，下端與罐底連通，管底裝空氣噴嘴，壓縮空氣以250～300m/s高速噴出，與上升管內醪液接觸，由於氣液混合體密度小於罐內醪液，所以在管內上升，管上端與罐身切線相連，液體由切線進入在罐內迴旋下降，形成激烈循環。
液提式發酵罐
液提發酵罐是液體藉助於一個液體泵進行輸送，同時氣體在液體的噴嘴處被吸入發酵罐。
噴嘴是這類發酵罐的一個特殊部件，製造要求精密。
氣提式發酵罐
空氣壓縮機是氣提式發酵罐的重要組成部分，它的效率決定於它的形式。
壓縮氣體通過空氣分布器進入液體後，最初形成的氣泡是由液體劇烈翻動來分散的，所以氣泡的分散程度決定於功率消耗速率。
(一)噴嘴塔式
這是由一個兩相噴嘴和鼓泡柱組成的發醉罐，它的通氣效率比多孔管式或多孔板式好得多。
這種形式的反應器常用於廢水處理，如在一個15000m'的活性污泥池中，安裝56個噴嘴，每天可轉化30000kg的氧。
(二)噴嘴塔循環式
它以兩相噴嘴作為通氣裝置，具有高的液體循環速度。
(三)噴璃循環式
它利用噴嘴的噴射力，吸入氣體，使氣體在罐體內部循環，達到較好的傳氧效果。
的傳氧效果。
(四)噴射通道式
在這種反應器里，液體在細長形的噴嘴裡被加速，使循環液體的位能更有效地轉變成動能。噴嘴最窄處液體的速度最大，而靜壓最低，空氣通過小孔或狹窄處被吸入和分散，在噴嘴處形成的氣泡被向下流動的液體帶到罐的底部。在窄管的終端，氣體向上運動並離開液體排出。
(五)滴流床式
液體在罐頂部被分散，然後向下滴流通過已被固定化的微生物細胞。空氣是在罐底導入並與液體逆向流動。它在好氧廢水處理中有著廣泛的套用。
(六)多級塔循環式
這種罐以多孔盤管或篩孔發作為一級分離器。液休平面由溢流管控制。
(七)管道循環式
空氣以3-4m/s的速度導入液體流中，然後通過—個多孔過濾器在
鏇風分離器中分離，最後排出系統。這種液流以單向通過泵和流量計。採用這種可以有很高的細胞濃度〔可達t659(乾重細胞)/L和高的氧傳遞速率。然而功率輸入也是相當高的。
(八)液體流化床式
近年來，沉化床生化反應器的研究報導很多，它主要套用在3個方面
①酶固定在固體基質上;
②完整細胞固定在固體基質上進行純培養;
③生化流化床廣泛套用於廢水處理過程。
氣提式發酵罐
(一)單級塔式
在塔底裝有多孔管或多孔板或多孔環作為通氣裝置。空氣被分散成小氣泡後，由於其本身的浮力在液體中上升，液體流向上運動，即維持一個逆向流動的氣液流。單級塔可用於麵包酵母，啤酒，醋的生產，真菌培養，白喉毒素生產和廢水處理等。當用於培養凝聚細胞時，可以得到高的細胞濃度和代謝產物。
啤酒發酵設備通氣運行時，氣泡攜帶著液體向上運動，有一部分液體沿罐壁向下運動，這種逆向液流可通過將反應器分成向上和向下流動兩部分來控制的。
1。內循環式:它還可用於植物細胞培養和廢水處理。
2。外循環式:它的氧傳遞係數比相應的鼓泡柱低。工業上它巳用於年產1000噸規模的單細胞蛋白(SCP)的生產。
3。分割式:這種反應器內，裝著幾塊垂直的板，形成使液體上升和下降的兩個區域，液體在氣體的帶動下形成液體流動。
4。循環通道式:氣體滯留時間長，功率輸入也大。
(三)下流氣提循環塔式:這種反應器用於廢水處理。
(四)具有不同內裝結構的塔式
1。多級分離板塔式:塔內裝有分離板，使氣液逆向流動，在每一級分離板上形成氣體層和液體層。氣液層分離在每級上發生。它已用於連續培養大腸桿菌和廢水處理。
2。多級循環組合塔式:這類反應器有外循環，內循環和循環通道三種。
3。靜態混合塔式:它有兩種形式;①不帶循環式;②帶循環的。採用了靜態混合，Kla明顯增加。
(五)氣體流化床式:它巳用於酵母和乙醇生產。調節氣流速度，可避免細胞在流化時形成大塊，但酵母細胞和乙醇生產率比深層培養的要低。
二，發酵輔助設備
發酵輔助設備主要包括:無菌空氣系統，培養基配製和滅菌系統，發酵車間的管道及閥門等。
(一)空氣除菌流程和設備
空氣預過濾空氣壓縮機冷卻器。析水器加熱器空氣貯罐。空氣過濾器發酵罐。
1。空氣壓縮機:工業發酵用的壓縮空氣是2～3kg/cm2的低壓空氣。目前常用的是往復式空壓機，最好選用水冷式和無油潤滑的。渦輪空壓機能提供大量2～3kg/cm2的壓縮空氣，耗電省，是最理想的設備。
2。過濾器:空氣過濾器的類型很多，有棉花活性炭過濾器，管式過濾器和接送式過濾器等。
3。過濾介質:空氣除菌用的過濾介質有:棉花，活性炭玻璃纖維，超細玻璃纖維紙，石棉濾板，燒結材料，聚乙烯醇(PVA)等多孔合成樹脂，素燒陶瓷筒和聚碳酸酯等。
(二)培養基滅菌設備
2。加熱設備:在配料罐里培養基被加熱到70℃，然後，用泵送到加熱設備，在20秒的時間內繼續加熱到130～140℃。常用的加熱設備有塔式和噴射式兩種。塔式加熱設備又稱連消塔，塔的有效高度2～3m，料液在塔中的流速是0。1m/s，因此料液在塔內的滯留時間為2～30s。它是有—多孔導入管和一外套管組成，多孔管的孔徑是5～8mm。噴射式加熱器有一噴嘴，蒸汽由噴嘴噴出，料液從側面進入加熱器而被蒸汽加熱。
(三)維持設備
維持設備使加熱後的培養基保溫—定的時間，從而達到滅菌的目的。維持設備有兩種:罐式和管式。罐式的是一個帶有上下開口用於進出料的立式密封容器;管式的是用無縫鋼管焊成，管內流速可取0。3～0。6m/s。
(四)，冷卻設備
①噴淋冷卻器
②套管冷卻器
③板式換熱器
④螺鏇板換熱器
發酵罐上常用的閥門有:閘閥，球閥，活塞閥，針型閥，蝶形閥，球心閥，隔膜閥，單向閥(止逆閥)，安全閥，壓力控制閥等。隔膜閥既嚴密可靠，閥桿又不與物料接觸，因此在發酵罐上的用處很大。隔膜由氯丁橡膠與天然膠混合製成，可耐高溫，價格也高。使用時，隔膜閥需要定期檢查和更換。
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