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一种优良的发酵罐装置和组成
(1)应该有严格的结构。
(2)良好的液体混合特性
(3)良好的传质和传热速率
(4)一整套可靠的检测和控制仪器——啤酒发酵设备发展史的第一阶段——发酵罐:1900年前是现代发酵罐的雏形，有简单的温度和热交换仪器。
第二阶段:1900-1940，200m3钢制发酵罐出现，面包酵母发酵罐采用空气分布器，小型发酵罐采用机械搅拌。
第三阶段:1940-1960，机械搅拌、通风、无菌操作、纯种培养等一系列技术开始完善，出现了发酵过程的参数检测和控制。能够经受蒸汽灭菌在线连续测定的pH电极和溶解氧电极开始用计算机控制发酵过程。发酵产物的分离纯化设备逐渐商品化。
第四阶段:1960-1979，机械搅拌通气发酵罐容积增加到80-150m3。由于大规模生产单细胞蛋白的需要，出现了压力循环和压力注射发酵罐，可以克服气体交换和热量交换的一些问题。计算机已广泛应用于发酵工业。
第五阶段:1979至今。生物工程和技术的迅速发展为发酵工业提出了新的课题。于是，大规模细胞培养发酵罐应运而生，胰岛素、干扰素等基因工程产品商业化。啤酒发酵设备的特点——发酵罐(1)发酵罐与其他工业设备的突出区别在于对纯培养的要求很高，几乎达到了非常苛刻的程度。因此，发酵罐的密封性和高可靠性是发酵工业的显著特点。
(2)现代发酵工业为了获得更大的经济效益，发酵罐趋于大型化和自动化。在发酵罐自动化中，在线检测pH电极、溶解氧电极、溶解氧电极等参数在国外已经相当成熟。发酵检测参数仅限于一些最常规的参数，如温度、压力和气流。发酵工业中最常用的啤酒发酵设备是发酵罐。除了通气和搅拌发酵罐，其他类型的发酵罐，如气升式发酵罐、压力循环发酵罐、带超滤膜的发酵罐等。
典型发酵设备:种子制备设备、主发酵设备、辅助设备(无菌空气和培养基的制备)、发酵液预处理设备、粗品提取设备、产品精制干燥设备、废液回收利用和处理设备、发酵罐工艺操作条件。
1。温度:25 ~ 40℃。
2。压力:0 ~ 1 kg/cm3(表压)。
3。灭菌条件；温度为100 ~ 140℃，压力为0 ~ 3 kg/cm3(表压)。
4。pH值:2~11 .
5。需氧量:0。05~0。3k mo 1/m3·h .
6。通风:0。3~2VVM .
7。功耗:0。5~4kW/m3 .
8。发酵热:5000 ~ 20000大卡/立方米。h .啤酒发酵设备-发酵罐的型号为1。根据微生物生长和代谢的需要。
好氧:抗生素、酶制剂、酵母、氨基酸、维生素等产品在好氧发酵罐中进行；需要强烈的通风和搅拌来提高发酵液中氧的传质系数。厌氧:丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等。采用厌氧发酵罐。不需要通风。
2。根据发酵罐设备的特征进行分类
机械搅拌和通风发酵罐:包括循环发酵罐，如吴式发酵罐、文丘里发酵罐和非循环通风发酵罐和自吸式发酵罐。非机械搅拌和通风发酵罐:包括圆形气升发酵罐、液升发酵罐以及非圆形管式和喷射发酵罐。这两种发酵罐通过不同的方式使气体、固体和液体在发酵罐中充分混合，以满足微生物生长和产物形成的需氧量。
3。按体积分类
一般认为实验室发酵罐在500L以下；500-5000L为中试发酵罐；5000L以上是生产规模发酵罐。封闭式厌氧发酵罐
对这种发酵罐的要求是:可以密闭；能够承受一定的压力；有冷却设备；尽量减少罐内设备数量，消除死角，方便清洗消毒。
酒精和啤酒都属于厌氧发酵产物，其发酵罐不需要昂贵的无菌空气，因此在设备放大、制造和操作上比好氧发酵设备简单得多。
其容积往往大于50m3，H:Dt=1-2，罐体上下呈圆锥形。
上部有物料口、冷却水口、CO2和气体出口、人孔和压力表口。
温度控制采用罐内蛇形管和罐外壁直接喷水相结合，出料管在罐底部。
一、酒精发酵罐
酵母将糖转化为酒精的高转化条件
(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)及时排除生化反应过程中会释放的生物热。
酒精发酵罐的结构要求:符合工艺要求，有利于发酵热量的排出，发酵液从结构中排出，有利于设备的清洗和维护，便于设备制造和安装。
啤酒发酵设备——发展趋势近年来，啤酒发酵设备向大型化、室外化、联合化方向发展。到目前为止，使用的大型发酵罐容量已经达到1.5万吨。大规模的目的是:
(1)由于规模大，啤酒质量均匀；由于啤酒生产中罐数的减少，使生产合理化，主要设备投资减少。
发酵容器材料的变化。从陶器到木材水泥金属材料。如今，后两种材料用于啤酒生产。国内的啤酒发酵容器多为钢筋混凝土罐体，内部有油漆，新的大容器一般采用不锈钢。
(2)将开放式发酵容器改为封闭式发酵容器。
在小规模生产中，一般是开放式的，便于发酵的管理、泡沫形态的观察和醪液浓度的测定。随着啤酒生产规模的扩大，发酵容器大型化、密闭化。从开放式发酵到封闭式发酵，最大的问题是发酵过程中气泡带到表面的气泡盖的处理。泡罩可以通过抽吸分离。
(3)封闭容器的演变。
原来是一个封闭的发酵罐，敞口的长方形容器上有一个拱形盖。通过技术革新，卧式圆筒形发酵罐由钢板、不锈钢或铝制成。后来出现了立式圆柱形锥形底发酵罐。目前使用的大型发酵罐主要是立式罐，如网安罐、组合罐、朝日罐等。由于发酵罐容量的增加，要求清洗设备和装置有很大提高，多采用CIP自动清洗系统。啤酒前后发酵设备及计算。啤酒发酵设备前后发酵设备(一)前发酵设备
传统的前发酵罐都放在发酵室内，大部分发酵罐都是开放式的。前发酵罐可以用钢板，一般用钢筋混凝土，也可以用砖，用水泥抹面。形状主要是长方形或正方形。前面的发酵罐要涂一层特殊的涂层作为保护层。不饱和聚酯树脂、环氧树脂或其他特种涂料应用广泛，但尚未完全满足啤酒低温发酵的防腐要求。
前发酵罐底部略倾斜，有利于废水的排出。啤酒排放管从罐体底部伸出10-15cm。为了保持发酵罐中糖化醪的低温，在罐中安装了冷却盘管或排放管。根据经验，前发酵罐的冷却面积为每立方米发酵液0左右，用于后面的啤酒发酵。2平方米的冷却面积，0-2度的冰水导入蛇管。注意CO2排放，防止中毒。
后发酵设备
主要完成嫩啤酒的连续发酵，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，贮酒室的温度应保持低于前发酵室，一般要求0-2℃，特殊产品要求-2℃左右。后发酵过程残糖低，发酵温和，一般不需要在罐内安装冷却盘管。贮酒间的建筑结构和保温要求不应低于前发酵，室内低温通过室内冷却排气管或冷风循环维持。后发酵罐是一个金属圆柱形密闭容器，有卧式和立式两种。大多数工厂使用卧式。发酵过程中CO2应达到饱和，后发酵罐应能承受0。1-0。2兆帕表压容器。后发酵罐的罐体装有人孔、取样阀、啤酒入口和出口喷嘴、二氧化碳出口喷嘴、压缩空气喷嘴、温度计、压力表和安全阀。后发酵罐的材质一般为A3钢板，内壁涂有防腐涂层。所有的储酒罐都放在一个保温的储酒室里，保持一定的后发酵温度。与储酒室相邻，建有隔热保温的操作通道，后发酵工艺在通道内进行调整和操作。在与储酒室和通道隔开的墙壁上开有一定直径和数量的玻璃窥视窗，便于观察后发酵室内部情况。通道内保持室温，通道上连接有开启发酵液的管道和阀门。啤酒发酵设备-新型啤酒发酵设备1。圆柱形锥形底发酵姚
圆柱形锥底立式发酵罐(简称锥形罐)已广泛应用于上发酵或下发酵的啤酒生产中。锥形罐可单独用于前发酵或后发酵，前发酵和后发酵也可在此罐内合二为一(一罐法)。该设备的优点是可以缩短发酵时间，生产具有灵活性，因此可以满足生产各种类型啤酒的要求。
设备特性
这种设备通常放置在室外。灭菌后的新鲜麦汁和酵母从底部进入罐内；当发酵最剧烈时，所有的冷却夹套都用来保持适当的发酵温度。制冷剂多为乙二醇或酒精溶液，氨(直接蒸发)也可作为制冷剂；CO2气体从罐的顶部排出。罐体和罐盖上装有人孔，罐顶装有压力表、安全阀和玻璃镜。罐的底部装有净化CO2气体注入管。罐体上装有取样管和温度计喷嘴。设备外部应包裹良好的保温层，以减少冷能的损失。
优势:
(1)的特点是能耗低，管径小，生产成本低。
(2)最后沉淀在锥底的酵母可以通过打开锥底的阀门排出罐外，还可以保留一部分酵母下次使用。
影响发酵设备成本的因素
发酵设备的尺寸、形式、操作压力和所需的冷却工作量。容器的形式主要是指单位体积所需的表面积，表示为m2/100L，是影响成本的主要因素。2.通用油箱
用于多罐生产和单罐生产。因此适用于各种需求，所以也叫通用坦克。
结构:主体为圆柱体，由7层1组成。2m宽钢板。总表面积378m3，总体积765m3。
组合罐由一个带有人孔的薄壳立式圆筒、一个拱形顶部和一个具有足够倾斜度的锥形底部组成，以去除酵母。锥形底部的形状可以类似于浸麦罐的形状。组合罐基础为钢筋混凝土圆筒，外壁高约3m，厚约20cm。基础筒壁上部的形状根据罐底的倾斜度确定。筒壁内均匀埋有30个铁锚，与罐体焊接在一起。在圆柱体和罐底之间填充固体水泥砂浆，填充物和罐底之间留25。4厘米厚的中空隔热层。
3。朝日罐
朝日罐，大型室外发酵罐，有前发酵和后发酵，是用4-6mm不锈钢板制成的斜底圆柱形发酵罐。高径比为1:1-2:1，冷却夹套环绕罐体和罐底。外部用泡沫塑料保温，内部装有带转轴的活动排油管，用于排出药液，并具有保持药液中CO2含量均匀的作用。
朝日罐的特点
朝日罐和锥形罐功能相同，但制作工艺不同。
(1)通过离心回收酵母
(2)用薄板换热器控制发酵温度
(3)发酵液由循环泵抽出并送回。
优势:
三种装置的组合解决了发酵前后的温度控制和酵母浓度控制问题，加速了酵母的成熟。利用酵母离心机从发酵液中分离酵母，可以解决酵母沉淀慢的缺点。使用凝聚力较弱的酵母进行发酵，可以增加酵母与发酵液的接触时间，促进发酵液中乙醛和双乙酰的减少，降低其含量。啤酒发酵设备-连续发酵罐型啤酒1。两个搅拌罐和一个酵母分离罐串联，第一个搅拌罐加入含啤酒花的麦芽汁，发酵后，成熟啤酒从分离罐流出。这个过程已经达到了100 m2/天的规模。
2。它由若干个6 ~ 9 m高的塔式发酵罐串联而成，并增加了一些酵母分离和啤酒贮存设备。
另一个由主发酵塔和发酵塔组成。发酵周期为40、50小时，发酵持续两个月。各项经济指标均优于分批法。
丙酮丁醇发酵罐
生产丙酮丁醇的发酵罐比酒精发酵罐高，罐体需要承受高压，罐壁较厚，由钢板制成。顶盖和底部为球形封头，罐体内表面平整光滑，无内部零件，采用表面喷淋冷却。种子罐由夹套冷却。1.机械搅拌发酵罐
机械搅拌发酵罐是发酵工厂中常用的类型之一。它利用机械搅拌器的作用，使空气和醪液充分混合，促进醪液中氧气的溶解，从而保证微生物生长、繁殖和发酵所需氧气的供应。
啤酒发酵设备结构-发酵罐1，罐体
2.搅拌器和挡板
3、消泡剂
4.联轴器和轴承
5、变速装置
6.空气分配装置
7、轴封
8.冷却装置
坦克外壳
由圆柱体和椭圆形或碟形封头焊接而成，材质为碳钢或不锈钢。对于大型发酵罐，可采用不锈钢衬板或复合不锈钢，不锈钢衬板厚度为2-3mm。为满足工业要求，在一定压力下操作，罐体为加压容器。通常，灭菌压力为2。5公斤/平方厘米(绝对压力)。
搅拌器
搅拌器有三种类型:平叶式、弯叶式和箭叶式，其作用是破碎气泡和溶解醪液中的氧气。就搅拌程度而言，平叶涡轮最剧烈，耗电量最大，其次是弯叶和箭叶。为了拆装方便，大型搅拌器可以做成两半，用螺栓连接成一个整体。
普通发酵罐的桨叶类型
(1)平叶涡轮桨广泛应用于一般发酵罐，国内多为六平叶桨，各部分尺寸比例已标准化。这种桨循环液体输送量大，功耗高。因此，它特别适合于丝状发酵。
(2)船用螺旋搅拌器，比涡轮螺旋桨有更强的轴流，但氧传递效率低。
(3)振动混合器虽然能提供较高的氧传递效率，但剪切力较低。
(4)在发酵罐中使用了多杆搅拌桨用于粘性丝状链霉菌的发酵。这种桨剪切分散能力好，功耗低，在整个发酵过程中功率变化比涡轮桨小得多。
(5)气体引入搅拌器由中空搅拌器组成，安装在中空搅拌器轴上。桨叶上至少有一个暴露于液体的开口。随着搅拌桨的旋转，开口处的压力降低，使得引入的气体沿着搅拌轴向下流动。适用于低粘度发酵液。
消泡装置
消泡有两种方法:一种是加入化学消泡剂消除泡沫，但高浓度的化学消泡剂会抑制发酵，所以不能加太多；第二种方式是机械消泡。有四种主要类型的机械消泡装置。
一个是锯齿状消泡桨。它安装在罐体顶部，液面以上，固定在搅拌轴上，随着搅拌轴的转动不断击碎泡沫。
第二种是半封闭式涡轮消泡剂，是由前者发展改进而来。泡沫可以直接被涡轮击碎，也可以被涡轮甩出去，撞到罐壁。
第三种是离心式消泡剂，放在发酵罐顶部。泡沫被高速旋转产生的离心力打碎，液体仍然回到罐内。
第四种是刮板式消泡剂，安装在发酵罐的出气口。泡沫从气液入口进入高速旋转刮刀。刮刀转速1000-1450转/分，泡沫快速破碎。由于离心力的作用，液体被甩向壳壁并返回罐内，气体从蒸汽孔排出。
防护装置
挡板的作用是改变液体流动的方向，由径向流动变为轴向流动，促使液体剧烈转向，增加溶解氧。一般情况下，挡板宽度为(0。1-0。12)D，4-6块即可满足全挡板要求。所谓“全挡板条件”，是指在轴功率不变的情况下，以一定的速度在罐内添加附件。为了达到全挡板条件，必须满足以下要求:
d-储罐的直径(毫米)
z-挡板数量
w-挡板宽度(mm)
垂直的管和排也可以作为挡板，所以在带有冷却管或排的发酵罐中没有额外的挡板。(但当冷却管为盘管时，应设置挡板。)挡板的长度是从液面到罐的底部。挡板与罐壁的距离为(1/5~1/9)W，以避免死角的形成，防止物料和细菌的堆积。
联轴器和轴承
大型发酵罐的搅拌轴较长，常分为两段或三段，上下搅拌轴通过联轴器牢固刚性连接。常用的联轴器是鼓形和夹套式的。小型发酵罐可以用法兰连接搅拌轴，轴要垂直，中心线要对齐。为了减少振动，中型发酵罐一般都装有底部支座，大型发酵罐则装有中间支座，底部支座和中间支座的水平位置要适当调整。油箱内的轴承不能加润滑油，液体润滑的塑料轴瓦(如石棉酚醛塑料、聚四氟乙烯等。)应该用。轴承衬套和轴之间的间隙通常为轴直径的0。4-0。以适应温差的变化。罐内轴承接触点的轴颈容易磨损，尤其是底部轴承。可以在轴与轴承的接触点加一个轴套，用紧固螺钉固定，这样只有轴套会磨损，轴不会磨损。检修时更换轴套即可。
速度传输(设备)
试验罐采用无级变速装置，发酵罐中常用的变速装置有三角带拉伸装置和圆柱或螺旋锥齿轮减速装置，其中三角带变速传动效率高，但加工安装精度高。变极电机用于阶段变速，即在需氧高峰时使用高转速，在不需要高溶解氧的阶段适当降低转速。这样发酵产量不降低，反而节省了电耗。在自动化程度较高的发酵罐中，采用可控硅变频装置，根据溶解氧分析仪对发酵液中溶解氧浓度的连续测定，以及微生物生长所需的耗氧量和发酵条件，随时自动改变转速。该装置进一步节省了电能消耗，并且可以相应地提高发酵产量，但是其装置相当复杂。
空气分配装置
配气装置的作用是吹送无菌空气，使空气均匀分布。分配装置为单管和环形管形式。常用于单管，喷嘴在罐底中央，安装在最低的搅拌器下方，喷嘴与罐的距离在40mm左右，空气分散效果好。距离太大，空气分散效果差。距离可以根据溶解氧适当调整。空气从分配管喷出上升时，被搅拌器打碎成小气泡，与醪液充分混合，增加了气液传质效果。通常通风管的风速为20 m/s，为了防止吹管吹出的空气直接冲击罐底，加速罐底的腐蚀，在空气分布器下部的罐底上焊接了一块不锈钢进行加固。可以延长罐底的使用寿命。通风为0。02~0。在5ml/sec时，气泡的直径与空气喷嘴直径的1/3次方成正比。也就是说，喷嘴直径越小，气泡直径越小。因此，氧的传质系数越大。而生产中的实际通气量超过了上述范围，所以气泡直径只与通气量有关，而与喷嘴直径无关。
轴封
轴封的作用:密封罐体顶部或底部与轴之间的缝隙，防止泄漏和杂菌污染。常用的轴封有填料函轴封和端面轴封。填料函轴封由填料函、填料底衬、填料压盖和压紧螺栓组成，使旋转轴密封。安装在旋转轴和设备之间的部件用于防止工作介质(液体、气体)沿着旋转轴从冷却装置中泄漏出来，工作介质在旋转轴处延伸到设备之外。
一般5M3以下的发酵罐采用夹套冷却。大型发酵罐由管子冷却(四到八组)。夹套发酵罐的壁厚应根据外部压力计算[即3。5Kg/ cm2(绝对压力)】夹套配有螺旋导流板，增加换热效果，加强罐体。冷却管容易腐蚀或磨损，最好是不锈钢的。啤酒发酵设备-标准通用发酵罐编辑此通用发酵罐是应用最广泛的深层好氧培养设备。
在工业生产中，尤其是制药工业中，通用发酵罐的应用最为广泛。这种发酵卷绕装置既有机械搅拌装置又有压缩空气分配装置。发酵罐的搅拌轴可以放在发酵罐的顶部或底部，其高径比为2:1-6:19。与此相关的重要因素有氧传递效率、功率输入、混合质量、搅拌桨形状和发酵罐的几何比等。
自吸发酵罐
它与一般发酵罐的主要区别在于:①有一个特殊的搅拌器，由转子和定子组成；②没有通气管。
带转子和定子的搅拌器的吸气原理:浸没在发酵液中的转子快速旋转，液体和空气在离心力的作用下被甩向叶轮的外缘。此时在转子中心形成负压，转子转速越大，负压越大。由于转子的空腔与大气相通，发酵罐外的空气通过过滤器不断被吸入，然后被甩到叶轮的外缘，然后气液均匀分布，通过对转叶轮甩出。转子的搅拌使气液在叶轮周围形成强烈的混合流，气泡被击碎，气液充分混合。
自吸式发酵罐搅拌器
①旋转叶片式自吸搅拌器；
②喷射式自吸搅拌器；
③带转子和定子的自吸式搅拌器。
鼓泡塔发酵罐
塔式发酵罐是一个长的立式圆筒，其中安装有孔板，在某些情况下，罐内安装有搅拌器，罐壁周围安装有挡板。与分批机械搅拌发酵罐类似，其中一些发酵罐在塔顶具有扩大的横截面，以降低流速并拦截液体夹带的悬浮固体。发酵液和空气可以并流或逆流。
_易拉罐的特点是:易拉罐的高度和高径比为6；土霉素生产中使用的设备高径比为7。由于液位高，空气利用率高，节省空气5%左右，耗电30%，但底部有沉淀；气温高的时候很难降温。
大型现代化发酵罐给STF带来了一系列难以克服的困难。机械搅拌大于1000 kw；大量的冷却水和散热；能量的均匀分布；溶解氧、碳源和其他营养物以及pH控制。
提升发酵罐
升流式发酵罐又称气流搅拌发酵罐，不需要机械搅拌，通过通风起搅拌作用，并供氧。
特点:结构简单，冷却面积小，无搅拌传动设备，料液充满系数大，无需添加消泡剂，维护、操作和清洗简单，省电，减少细菌等。
工作原理:外循环气流搅拌罐的特点是在罐外安装有空气上升管，其下端与罐底相通，空气喷嘴安装在管的底部。压缩空气以250 ~ 300米/秒的高速喷出，与上升管中的醪液接触。由于气液混合物的密度比罐内的密度小，在管道内上升，管道上端与罐体切线相连，使液体从切线进入罐内并向下旋转，形成激烈的循环。
液体提取发酵罐
液体萃取发酵罐是通过液体泵输送液体，气体在液体喷嘴处被吸入发酵罐。
喷嘴是这种发酵罐的特殊部件，需要精密制造。
气提发酵罐
空气压缩机是气升式发酵罐的重要组成部分，其效率取决于其形式。
压缩气体通过空气分布器进入液体后，初始气泡被液体的剧烈翻动而分散，因此气泡的分散程度取决于耗电率。
(1)喷嘴塔
这是一个由两相喷嘴和鼓泡塔组成的醉罐，通风效率比多孔管或多孔板好很多。
这种类型的反应器通常用于废水处理。例如，在一个15000m '的活性污泥池中，安装了56个喷嘴，每天可转化30000kg氧气。
(2)喷嘴塔循环式
它采用两相喷嘴作为通风装置，液体循环速度快。
(3)玻璃喷涂循环式
它利用喷嘴的喷射力吸入气体，使气体在罐内循环，达到更好的氧传递效果。
氧转移的影响。
(4)注射通道类型
在这种反应器中，液体在细长的喷嘴中被加速，使得循环液体的潜能可以更有效地转化为动能。喷嘴最窄处的液体速度最高，而静压最低。空气通过小孔或狭窄的地方被吸入和分散，在喷嘴处形成的气泡被向下流动的液体带到罐的底部。在细管的末端，气体向上移动，留下液体排出。
(5)滴流床型
液体分散在罐的顶部，然后通过固定的微生物细胞向下滴。空气从罐的底部进入，与液体逆向流动。它广泛应用于好氧废水处理。
(6)多级塔循环式
这种罐使用穿孔线圈或筛网作为初级分离器。液体静止平面由溢流管控制。(7)管道循环型
空气以3-4m/s的速度引入液体流中，然后通过多孔过滤器。
在旋风分离器中分离，最后从系统中排出。该液流沿一个方向通过泵和流量计。该方法可以具有高的细胞浓度(高达t659(细胞干重)/L)和高的氧转移速率。不过功率输入也是蛮高的。(8)液体流化床型
近年来，关于沉降床生化反应器的研究报道很多，主要用于三个方面。
(1)将酶固定在固体基质上；
②全细胞固定在固体基质上进行纯培养；
③生化流化床广泛应用于废水处理。