发酵工程(Fermentation Engineering) 的定义应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会服务的一门科学。

淀粉质原料进行蒸煮的目的是使植物组织和细胞膜彻底破裂，淀粉成为溶解状态进行液化；同时对进料进行灭菌；排除原料中的一些不良成分及气味。

为了实现这些目的，蒸煮设备必须达到下列要求：(1) 能使淀粉细胞完全破裂,淀粉溶解成均匀的糊状物；(2) 尽量减少淀粉和糖分的损耗，避免产生其它不必要的有害的化学变化；(3) 节省蒸汽,减少热损失；(4) 设备能承受较高的压力，具有耐磨性，能使物料在锅内充分翻动受热均匀；(5) 结构简单,操作方便,投资少。

连续蒸煮有低温长时间的罐式连续蒸煮，中温的柱式连续蒸煮和高温短时间的管式连续蒸煮后熟器在连续蒸煮中，后熟器是利用经加热器或蒸煮锅(罐)加热后的料液余热，在一定压力和温度下维持一定时间的继续蒸煮，因此，后熟器又称维持器。

对后熟器的要求是，料液在后熟器中的整个截面上均匀地由下向上推动，力求做到先进先出。

真空冷却指的是醪液在一定的真空度下(即醪液进入负压状态)醪液本身产生大量蒸气(二次蒸气)，并被抽出，这样便消耗了醪液大量的热量，因而醪液很快冷到与真空度相应的温度，这种醪液冷却法就称为真空冷却糖化设备主要是糖化罐,其容积按1m3的糖化醪需要的1.3m3容积来计算。

其旋转方向与冷却水在蛇管中水流的方向相反连续糖化罐的作用是连续地把糊化醪与水稀释，并与液体曲或麸曲乳混合，在一定温度下维持一定时间，保持流动状态，以利于酶的活动。

二级真空冷却的连续糖化法。

对蒸煮醪的前冷却和后冷却均采用真空冷却的糖化工艺，叫二级真空冷却糖化法发酵罐的定义：是为一个特定生物化学过程的操作提供良好而满意的环境的容1 •按微生物生长代谢需要分类：好气：抗生素、酶制剂、酵母、氨基酸，维生素等产品是在好气发酵罐中进行的；需要强烈的通风搅拌，目的是提高氧在发酵液中的传质系数；厌气：丙酮丁醇、酒精、啤酒、乳酸等采用厌气发酵罐。

不需要通气。

2.按照发酵罐设备特点分类：机械搅拌通风发酵罐：包括循环式，如伍式发酵罐，文氏管发酵罐，以及非循环式的通风式发酵罐和自吸式发酵罐等。

非机械搅拌通风发酵罐：包括循环式的气提式、液提式发酵罐，以及非循环式的排管式和喷射式发酵罐。

这两类发酵罐是采用不同的手段使发酵罐内的气、固、液三相充分混合，从而满足微生物生长和产物形成对氧的需求（三）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。

微生物的生物合成热是由维持微生物生命活动的呼吸热、促进微生物增殖的繁殖热以及微生物形成代谢产物的发酵热所组成［例题］某酒精工厂，每发酵罐的进料量为24t/h 。

每4h 装满一罐，发酵周期为72h,冷却水的初、终温分别为20C 和25C ,若罐内采用蛇管冷却,N 虫1试确定发酵罐的结构尺寸24 罐数、冷却水耗量、冷却面积和冷却装置 的主要结构尺寸。

（糖化醪密度为1076kg/m3）N:发酵罐个数（其中一个备用）（个）； n:每24内进行加料的发酵罐数目（个）; t: 一次发酵周期所需的时间（h ） n=24/4=66 72N 1 1924 发酵罐容积V:发酵罐的全体积,m3;V0:进入发酵罐的发酵液量,m3 ;① ：装料系数,0.85-0.90, 取0.9蒸馏指利用液体混合物中各组分挥发性的差异而将组分分离的传质过程。

精馏：将由挥发度不同的组分所组成的混合液 ，在精馏塔中同时多次进行 部分气化和部分冷凝，使其分离成几乎纯态组分的过程。

蒸馏方法选择原则 24 4 10001076 0.9100(m 3)(1) 根据生产原料和成熟醪特性的不同，选择相应的流程。

例如：薯类淀粉质原料经高压蒸煮、糖化、发酵后.成熟醪含甲醇和杂醇油均较高，故它采用醪塔一精馏塔一甲醇塔的三塔式流程；糖蜜原料酒精发酵成熟醪中含醛酯头级杂质多，宜采用双塔式液相过塔(间接的)连续蒸馏流程，一般不宜采用气相过塔(直接的)流程。

对于生产精馏酒精的糖蜜酒精发酵工厂,多采用醪塔一排醛塔一精馏塔的三塔式流程。

则产品质量更容易保证。

(2) 从产品质量的实际要求选定蒸馏流程。

同一原料，产品质量要求不同，选定蒸馏流程也不同，以保证产品质量稳定。

例如用糖蜜原料生产体积分数为50%-60 %的白酒时,可选用单塔式蒸馏流程或塔、釜式结合蒸馏流程；生产体积分数为96%的工业酒精时选用两塔式蒸气过塔蒸馏流程；生产体积分数为96%的医用酒精时选用两塔式液相过塔蒸馏流程；生产精馏洒精时选用三塔式液相过塔蒸馏流程，同时具有排醛酒、抽提杂醇油的设备，一般在塔顶以下2-6层抽出成品酒精，以保证成品酒精质量。

(3) 应尽可能节约蒸汽来选择蒸馏流程4)要从节约用水角度来选定蒸馏流程。

蒸馏流程中的冷凝和冷却设备耗水量甚大，选定蒸馏流程时要求尽可能节约用水，例如成品冷却器及分凝器用过的水均应送生产用水分配站使用。

(5)选定蒸馏流程要注意节省厂房建筑费用和设备投资三、酒精蒸馏常见设备在酒精蒸馏中,所用的主要设备有粗馏塔、精馏塔、冷凝器、杂醇油分离器等。

蒸馏塔的类型-基本上按其塔板结构来划分，塔内装有泡罩塔板的称为泡罩塔；装有多孔板的称为筛板塔；装有填料的则称为填料塔。

塔按作用原理可分为两类,一类是鼓泡塔, 气体以鼓泡的方式穿过液层, 属于这一类的主要是泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、斜孔塔;另一类是膜式塔, 液体是以液滴或液膜的形式分散在气体中, 属于这一类的主要有填料塔等。

常见的浸渍设备有圆锥型浸麦槽和平底浸麦槽两种一、糖化设备的组合方式( PPT32) 根据组成糖化系统设备的数目, 可分为以下几种组合方式:( 1) 两器组合: 由一个糖化过滤槽和一个糊化煮沸锅组成, 每天可糖化2次左右。

各类原料的液化、糊化、浸出和麦汁的煮沸浓缩在糊化煮沸锅内进行。

大麦芽的浸出, 醪液的糖化和麦汁过滤则在糖化过滤槽内进行。

利用醪泵来回输送醪液, 完成不同阶段的糖化过程。

5000t 以下四器组合:糊化锅、糖化锅、过滤槽和麦汁煮沸锅等四个容器组成，每天可糖化4 次左右。

该套组合的特点是设备分工明确, 利用率极不均衡。

糖化锅的利用率仅40-50%。

③五器组合:常见于中型啤酒厂的技术改造中。

在四器组合的基础上, 增加一只暂贮罐, 用于暂贮过滤后的麦汁, 以此缩短等待煮沸锅的时间, 提高整个系统的生产效率，使每天的糖化能力增加到6次。

六器组合：增加了过滤槽和麦汁煮沸槽各一只。

或设置两只糊化-糖化两用锅、两只过滤槽、两只麦汁煮沸槽, 便于生产周转。

相当于两套四器组合。

每天可糖化8 次左右, 该套组合的特点是糊化锅与糖化锅的利用率已达到极限。

二、糊化锅糊化锅的作用是把大米粉和部分麦芽粉与水混合煮沸，并用来对糖化醪加热升温。

糖化锅的用途是使麦芽粉与水混合，并保持一定温度进行蛋白质分解和淀粉糖化。

【例題】英啤洒厂一欲肅化楠化锅投发芽粉A 1W ii斤・毎1Q0公斤麦芽粉越化用水対420公斤，一次痣化祸化钢役麦茅粉臍4公斤.阖时投人大米粉恥2公斤，毎怕Q 企斤投科（也括卷茅粉和大米粉）用水为430公斤「试求楠代骈的容积瓦茶廉话尺寸声【解】糊比霸投料豎士恥2+關4 = 1如頁公斤）* *W （t «?# = 1016（ 1 -t- j = 538 &（* 斤｝IS如匕例戒沸时・毎小时瀝変9%的木分，操你时第-衣曲沸15纠札15 15 --.Md^fcS = 6a80x-|5-?rf-y = g7.25（公斤〉：第一次盍沸后鶴比解St = £・PQ — GT•邮（公斤）»ft®i=1160（l+-^-）= 6032（公斤）第一次煮沸后糊化驟卜塘化醪-5313 + 6032= 11345（^斤〉设大米紛和麦芽输含水屋沟为11%搪化薛沪胸战％忘mm豐?U丄L xloo%-17a>査表捋佗重为KWf 比锅有效舉糖化锅充粢数为乩人虬“薔化锚总容积=屠］=苗」（朱'）采用爭疲糖化锅，其HI酱宜径D与商度日之it^2：L t BfftH = Q話 QM. I J：r ・，D = f =3^ （*>:1* - ・'//=0,5x3-4 = l,7 （常）升气管的直住为*G刃仏.•' : ，广0・7號*工去其0・丁脯X乩“屮岛.. . ,.•:' w ；J . r,' ■■ .^ I - >匕=0,飙*人欣掬趴5米q I发酵罐设备参数PPT 60-72①径高比：圆筒部分：1 : （ 1〜4）;总高度最好不要超过16m,以免引起强烈对流, 影响酵母和凝固物的沉降。

②罐容量：有效体积： 80%③锥角：60〜90C, —般60〜75C。

④冷却夹套与冷却面积：二次冷媒冷却。

啤酒冰点：-2.7 〜-2.0 C,冷媒温度:-3 C左右。

冷媒： 20 〜30%酒精水或20%的丙二醇水。

冷却面积：不锈钢0.35〜0.40m2/m3, 碳钢： 0.50 〜0.62 m2/m3。

大型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设备特点乙二醇或酒精溶液, 也可使用氨（直接蒸发）作冷媒; 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CO 2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CO 2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。

发酵罐中发酵液的对流主要依靠其中CO2 的作用（如何作啤消发酵开始.产生于酒液底部的二執化碳，其向上絳动的拖拉力眶成酒蔽自下而匕的自然对流一使整牛們液温匮趟于平衛.当主发聲完毕.洒徹进行楼却时■情况发生亚化* 此时・发醉基本结隶” Xft碳不冉大锻产生•酒液的时流壬幣依靠冷却夹秦冷曲控制所形成前国度趙便酒液巒度发主变化衍产生刈断■进行挣里传递，当酒液继缠降塔，冷却至洒谨绘大密度时•将形成杭同密度而温度不同的洒液，在蛊大密度禅液的两测"自行区域性对流(圈3-5-刃，他冷却夹套的摩st楼递込不到要戒•整个酒液温度形城梯度「冷却速度下降■酒蔽制度下降缓慢■此时.开启椎部冷却夹奁很重要不仅足为了消除舒母本身产生的热量•也是为r使锥部酒掖眇却至irv*以降低酒隈密度.使其上升•产生酒癢对療’打破也嵐的湖庾榔IT此时温度的控制*应以洒液上祁的温度传感器为准，以免产生谋导■在氏葩间冷却下*礁的上部出现结冰现象*联合罐」是一种具有较浅锥底的大直径(高径比为1: 1-1.3)发酵罐能在罐内进行机械搅拌，并具有冷却装置。