1. 发酵液过滤如何操作,有哪些方法
发酵工业中用于改善发酵液过滤性能的方法通常有:等电点、蛋白质变性、吸附、凝聚和絮凝、加入助滤剂、直接在发酵液中形成填充-凝固剂、酶解作用。
(1)过滤助剂
助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒,它能使滤饼疏松,滤速增大。
过滤助剂可解决两个问题
①滤饼的可压缩性问题
②小粒子如菌丝碎片和细菌细胞,会渗入到转鼓真空过滤预覆盖层内部。使得预覆盖层的部分孔被堵塞,影响了渗透性。加入助滤剂可以解决这一问题
常用的过滤助剂有:硅藻土、珍珠岩、磨碎的木浆、淀粉
助滤剂的加入有两种方法:
①在滤布上预先铺一层助滤剂(1~2mm),该方法,会使滤速降低,但滤液透明度
②直接加入发酵液中(助滤剂的用量,有一条经验规则可供参考,即助滤剂用量若等于悬浮液中固体含量时,滤速最快。)。
(2)填充-凝固剂
改善过滤性能较好的方法是加入一些反应剂,它们能相互作用,或和某些溶解性盐类发生反应生成不溶解的沉淀(CaSO4,AlPO4等)。生成的沉淀能防止菌丝体粘结,使菌丝具有块状结构,沉淀本身即可作为助滤剂,并且还能使胶状物和悬浮物凝固,如新生霉素发酵液中加入氯化钙和磷酸钠,生成的磷酸钙可作为填充-凝固剂。一方面作为助滤剂,另一方面还可使某些蛋白质凝固。又如环丝氨酸发酵液用氧化钙和磷酸处理,生成的磷酸钙沉淀,能使悬浮物凝固。多余的磷酸根离子,还能除去钙、镁离子。并且在发酵液中不会引入其它阳离子而影环环丝氨酸的离子交换吸附。正确选择反应剂和反应条件,能使过滤速度提高3~10倍。
(3)酶解作用
如发酵液中有不溶解的多糖存在则最好用酶将它转化为单糖,以提高过滤速度。例如万古霉素用淀粉作培养基,加入淀粉酶后,能使过滤速度加快。
2. 发酵液过滤的方法有哪些
发酵工业来中用于改善发源酵液过滤性能的方法通常有:等电点、
蛋白
质变性、吸附、凝聚和絮凝、加入助滤剂、直接在发酵液中形成填充-凝固剂、酶解作用。
(1)过滤助剂
助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒,它能使滤饼疏松,滤速增大。
3. 试例举几种啤酒发酵设备,并阐明其特点。
啤酒发酵设备-发酵罐介绍 发酵罐:承担产物的生产任务。它必须能够提供微生物生命活动和代谢所要求的条件,并便于操作和控制,保证工艺条件的实现,从而获得高产。
一个优良的发酵罐装置和组成
(1)应具有严密的结构
(2)良好的液体混合特性
(3)好的传质相传热速率
(4)具有配套而又可靠的检测,控制仪表啤酒发酵设备-发酵罐发展历史 第一阶段:1900年以前,是现代发酵罐的雏形,它带有简单的温度和热交换仪器。
第二阶段:1900-1940年,出现了200m3的钢制发酵罐,在面包酵母发酵罐中开始使用空气分布器,机械搅拌开始用在小型的发酵罐中。
第三阶段:1940-1960年,机械搅拌,通风,无菌操作和纯种培养等一系列技术开始完善,发酵工艺过程的参数检测和控制方面已出现,耐蒸汽灭菌的在线连续测定的pH电极和溶氧电极,计算机开始进行发酵过程的控制。发酵产品的分离和纯化设备逐步实现商品化。
第四阶段:1960-1979年,机械搅拌通风发酵罐的容积增大到80-150m3。由于大规模生产单细胞蛋白的需要,又出现了压力循环和压力喷射型的发酵罐,它可以克服—些气体交换和热交换问题。计算机开始在发酵工业上得到广泛应用。
第五阶段:1979年至今。生物工程和技术的迅猛发展,给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,干扰素等基因工程的产品走上商品化。啤酒发酵设备-发酵罐的特点 (1)发酵罐与其他工业设备的突出差别是对纯种培养的要求之高,几乎达到十分苛刻的程度。因此,发酵罐的严密性,运行的高度可靠性是发酵工业的显著特点。
(2)现代发酵工业为了获取更大的经济利益,发酵罐更加趋向大型化和自动化发展。在发酵罐的自动化方面,作为参数检测的眼睛如pH电极,溶解氧电极,溶解CO2电极等的在线检测在国外巳相当成熟。发酵检测参数还只限于温度,压力,空气流量等一些最常规的参数。啤酒发酵设备-发酵罐的种类发酵工业上最常用的是通风搅拌罐。除了通风搅拌发酵罐外,其它型式的发酵罐如:气提式发酵罐,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、粗产品的提取设备、产品精制与干燥设备、流出物回收,利用和处理设备发酵罐工艺操作条件
1。温度:25~40℃。
2。压力:0~1kg/cm3(表压)。
3。灭菌条件;温度100~140℃,压力0~3kg/cm3(表压)。
4。pH:2~11。
5。需氧量:0。05~0。3kmo1/m3·h。
6。通气量:0。3~2VVM。
7。功率消耗:0。5~4kW/m3。
8。发酵热量:5000~20000kcal/m3。h。啤酒发酵设备-发酵罐的类型 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。
3。按容积分类
一般认为500L以下的是实验室发酵罐;500-5000L是中试发酵罐;5000L以上是生产规模的发酵罐。密闭厌氧发酵罐
对这类发酵罐的要求是:能封闭;能承受一定压力;有冷却设备;罐内尽量减少装置,消灭死角,便于清洗灭菌。
酒精和啤酒都属于嫌气发酵产物,其发酵罐因不需要通入昂贵的无菌空气,因此在设备放大,制造和操作时,都比好气发酵设备简单得多。
它的容积常大于50m3,H:Dt=1-2,罐的上,下部都是锥形的。
上部有物料口,冷却水口,CO2和气体出口,人孔和压力表开口等。
温度控制采用罐内蛇管和罐外壁直接水喷淋相结合,排料管在罐的底部。
一,酒精发酵罐
酵母将糖转化为酒精高转化率条件
(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)及时移走在生化反应过程中将释放的生物热
酒精发酵罐的结构要求:满足工艺要求,有利于发酵热的排出,从结构上有利于发酵液的排出,有利于设备清洗,维修以及设备制造安装方便等问题。
啤酒发酵设备-发展趋势 近年来,啤酒发酵设备向大型,室外,联合的方向发展,迄今为止,使用的大型发酵罐容量已达1500吨。大型化的目的是:
(1)由于大型化,使啤酒质量均一化;由于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。
发酵容器材料的变化。由陶器向木材---水泥----金属材料演变。现在的啤酒生产,后两种材料都在使用。我国大多数啤酒发酵容器为内有涂料的钢筋水泥槽,新建的大型容器一般使用不锈钢。
(2)开放式发酵容器向密闭式转变。
小规模生产时,一般用开放式,对发酵的管理,泡沫形态的观察和醪液浓度的测定等比较方便。随着啤酒生产规模的扩大,发酵容器大型化,并为密闭式。从开放式转向密闭发酵的最大问题是发酵时被气泡带到表面的泡盖的处理。可用吸取法分离泡盖。
(3)密闭容器的演变。
原来是在开放式长方形容器上面加弓形盖子的密闭发酵槽;随着技术革新过渡到用钢板,不锈钢或铝制的卧式圆筒形发酵罐。后来出现的是立式圆筒体锥底发酵罐。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。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
传统的前发酵槽均置于发酵室内,发酵槽大部分为开口式。前发酵槽可为钢板制,常见的采用钢筋混凝上制成,也有用砖砌,外面抹水泥的发酵槽。形式以长方形或正方形为主。前发酵槽内要涂布一层特殊涂料作为保护层。采用不饱和聚脂树脂,环氧树脂或其他特殊涂料较为广泛,但还未完全符合啤酒低温发酵的防腐要求。
前发酵槽的底略有倾斜,利于废水排出离槽底10-15cm处,伸出有嫩啤酒放出管为了维持发酵槽内醪液的低温,在槽中装有冷却蛇管或排管。前发酵槽的冷却面积,根据经验,对下面啤酒发酵取每立方米发酵液约为0。2平方米冷却面积,蛇管内通入0-2度的冰水。注意CO2的排放,防止中毒。
后发酵设备
主要完成嫩啤酒的继续发酵,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,贮酒室内要维持比前发酵室更低的温度,一般要求0-2℃,特殊产品要求达到-2℃左右。后发酵过程残糖较低,发酵温和,故槽内一般无须再装置冷却蛇管。贮酒室的建筑结构和保温要求,均不能低于前发酵,室内低温的维持,是借室内冷却排管或通入冷风循环而得。后发酵槽是金属的圆筒形密闭容器,有卧式和立式两种。工厂大多数采用卧式。发酵过程中需饱和CO2,后发酵槽应制成耐压0。1-0。2MPa表压的容器。后发酵槽槽身装有人孔,取样阀,进出啤酒接管,排出二氧化碳接管,压缩空气接管,温度计,压力表和安全阀等附属装置。后发酵槽的材料,一般用A3钢板制造,内壁涂以防腐层。贮酒槽全部放置在隔热的贮酒室内,维持一定的后酵温度。毗邻贮酒室外建有绝热保暖的操作通道,在通道内进行后发酵过程的调节和操作。贮酒室和通道相隔的墙壁上开有一定直径和数量的玻璃窥察窗,便于观察后发酵室内部情况。通道内保持常温,开启发酵液的管道和阀门都接通到通道里。啤酒发酵设备-新型啤酒发酵设备1。圆筒体锥底发酵耀
圆简体锥底立式发酵罐(简称锥形罐),已广泛用于上面或下面发酵啤酒生产。锥形罐可单独用于前发酵或后发酵,还可以将前,后发酵合并在该罐进行(一罐法)。这种设备的优点:在于能缩短发酵时间,而且具有生产上的灵活性,故能适合于生产各种类型啤酒的要求。
设备特点
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。冷媒多采用乙二醇或酒精溶液,也可使用氨(直接蒸发)作冷媒;CO2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CO2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。
优点:
(1)是能耗低,采用的管径小,生产费用可以降低。
(2)最终沉积在锥底的酵母,可打开锥底阀门,把酵母排出罐外,部分酵母留作下次待用。
影响发酵设备造价的因素
发酵设备大小,形式,操作压力及所需的冷却工作负荷。容器的形式主要指其单位容积所需的表面积,以m2/100L表示,这是影响造价的主要因素。2.通用罐
用于多罐法及一罐法生产。因而它适合多方面的需要,故又称该类型罐为通用罐。
结构:主体是一圆柱体,是由7层1。2m宽的钢板组成。总的表面积是378m3,总体积765m3。
联合罐是由带人孔的薄壳垂直圆柱体,拱形顶及有足够斜度以除去酵母的锥底所组成。锥底的形式可与浸麦槽的锥底相似。联合罐的基础是一钢筋混凝土圆柱体,其外壁约3m高,20cm厚。基础圆柱体壁上部的形状是按照罐底的斜度来确定的。有30个铁锚均匀地分埋入圆柱体壁中,并与罐焊接。圆柱体与罐底之间填入坚固结实的水泥沙浆,在填充料与罐底之间留25。4cm厚的空心层以绝缘。
3。朝日罐
前发酵和后发酵合一的室外大型发酵罐朝日罐是用4—6mm的不绣钢板制成的斜底圆柱型发酵罐。其高度与直径比为1:1-2:1外部设有冷却夹套,冷却夹套包围罐身与罐底。外面用泡沫塑料保温内部设有带转轴的可动排油管,用来排出酒液,并有保持酒液中CO2含量均一的作用。
朝日罐特点
朝日罐与锥形罐具有相同的功能,但生产工艺不同。
(1)利用离心机回收酵母
(2)利用薄板换热器控制发酵温度
(3)利用循环泵把发酵液抽出又送回去。
优点:
三种设备互相组合,解决了前,后发酵温度控制和酵母浓度的控制问题,加速了酵母的成熟。使用酵母离心机分离发酵液的酵母,可以解决酵母沉淀慢的缺点利用凝聚性弱的酵母进行发酵,增加酵母与发酵浓接触时间,促进发酵液中乙醛和双乙酰的还原,减少其含量。啤酒发酵设备-啤酒的连续发酵罐种类1。两个搅拌罐和一个酵母分离罐串联起来,加入酒花的麦芽汁流加入第一个搅拌罐,经发酵后,成熟啤酒从分离罐中流出。这种流程已达到日产100m2的规模。
2。由数个高度6~9m的塔式发酵罐串联起来,附加一些酵母分离和啤酒贮藏设备。
还有一个由主发酵塔和一个发酵塔组成,发酵周期40,50小时,连续发酵两个月,各项经济指标均优于间歇法。
丙酮—丁醇发酵罐
生产丙酮,丁醇的发酵罐比酒精发酵罐高,罐身需承受高压,罐壁较厚,用钢板制成。顶盖和底部采用球形封头,罐内表面平整光滑,无内部件,采用表面喷淋冷却。种子罐采用夹套冷却。一,机械搅拌发酵罐
机械搅拌发酵罐是发酵工厂常用类型之一。它是利用机械搅拌器的作用,使空气和醪液充分混合促使氧在醪液中溶解,以保证供给微生物生长繁殖,发酵所需要的氧气。
啤酒发酵设备-发酵罐的结构1,罐体
2,搅拌器和挡板
3,消泡器
4,联轴器及轴承
5,变速装置
6,空气分布装置
7,轴封
8,冷却装置
罐体
由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成,材料为碳钢或不锈钢,对于大型发酵罐可用衬不锈钢板或复合不锈钢制成,衬里用的不锈钢板厚为2-3毫米。为了满足工业要求,在一定压力下操作,空消或实消,罐为一个受压容器,通常灭菌的压力为2。5公斤/厘米2(绝对压力)。
搅拌器
搅拌器有平叶式,弯叶式,箭叶式三种其作用是打碎气泡,使氧溶解于醪液中,从搅拌程度来说,以平叶涡轮最为激烈,功率消耗也最大,弯叶次之,箭叶最小。为了拆装方便,大型搅拌器可做成两半型,用螺栓联成整体。
通用发酵罐的搅拌桨类型
(1)通用发酵罐的搅拌桨最广泛使用的是平叶涡轮搅拌桨,国内采用的大多数是六平叶式,其各部分尺寸比例已规范化。这种搅拌桨具有很大的循环液体输送量,功率消耗大。因此特别适用于丝状菌发酵。
(2)船用螺旋搅拌器,它具有比涡轮桨更为强烈的轴向流动,但是氧传递效率低。
(3)振动混合器,尽管可以提供较高的氧传递效率,但剪切力较低。
(4)多棒搅拌桨,已用于粘稠的丝状链霉菌发酵的发酵罐中。这种搅拌桨具有较好的剪切分散能力和较低的功率消耗,在整个发酵过程中功率变化相对涡轮桨要小的多。
(5)气体导入式搅拌器,是由一个空心的搅拌桨组成,安装在空心的搅拌轴上。搅拌桨上至少有一个暴露在液体中的开口。由于搅拌桨转动,开口处的压力随之减少,使导入的气体沿着搅拌轴向下流动。它适应于低粘度的发酵液。
消泡装置
消泡方式有两种:一是加入化学消泡剂消除泡沫,但高浓度的化学消泡剂会对发酵产生抑制作用,故不能添加太多;第二种方式,即机械消泡。机械消泡装置主要有四种。
一是锯齿式消泡桨。它安装于罐内顶部,高出液面的位置,固定在搅拌轴上,随搅拌轴转动,不断将泡沫打破。
二是半封闭式涡轮消泡器,它是由前者发展改进而来,泡沫可直接被涡轮打碎或被涡轮抛出撞击到罐壁而破碎。
三是离心式消泡器,它们置于发酵罐的顶部,利用高速旋转产生的离心力将泡沫破碎,液体仍然返回罐内。
第四种是刮板式消泡器,它安装于发酵罐的排气口处,泡沫从气液进口进到高速旋转的刮板中,刮板转速为1000—1450rpm,泡沫迅速被打碎,由于离心力作用,液体披甩向壳体壁上,返回罐内,气体则由汽孔排出。
挡板
挡板的作用是改变液流的方向,由径向流改为轴向流,促使液体激烈翻动,增加溶解氧。通常挡板宽度取(0。1-0。12)D,装设4-6块即可满足全挡板条件。所谓"全挡板条件"是指在一定转速下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。要达到全挡板条件必须满足下式要求:
D—罐的直径(mm)
Z—挡板数
W—挡板宽度(mm)
竖立的列管,排管,也可以起挡板作用,故一般具有冷却列管或排管的发酵罐内不另设挡板。(但冷却管为盘管时,则应设挡板。)挡板的长度自液面起到罐底为止。挡板与罐壁之间的距离为(1/5~1/9)W,避免形成死角,防止物料与菌体堆积。
联轴器及轴承
大型发酵罐搅拌轴较长,常分为二至三段,用联轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性联接。常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。小型的发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接,轴的连接应垂直,中心线对正。为了减少震动,中型发酵罐一般在罐内装有底轴承,而大型发酵罐装有中间轴承,底轴承和中间轴承的水平位置应能适当调节。罐内轴承不能加润滑油,应采用液体润滑的塑料轴瓦(如石棉酚醛塑料,聚四氟乙烯等)。轴瓦与轴之间的间隙常取轴径的0。4-0。7%,以适应温度差的变化。罐内轴承接触处的轴颈极易磨损,尤其是底轴承处的磨损更为严重,可以在与轴承接触处的轴上增加一个轴套,用紧固螺钉与轴固定,这样仅磨损轴套而轴不会磨损,检修时只要更换轴套就可以了。
变速装置
试验罐采用无级变速装置,发酵罐常用的变速装置有三角皮带伸展动,圆柱或螺旋圆锥齿轮减速装置,其中以三角皮带变速传动效率较高,但加工,安装精度要求高。采用变极电动机作阶段变速,即在需氧高峰时采用高转速,而在不需较高溶解氧的阶段适当降低转速。这样,发酵产率并不降低,而动力消耗则有所节约。自动化程度较高的发酵罐,采用可控硅变频装置,根据溶氧测定仪连续测定发酵液中溶解氧浓度的情况,并按照微生物生长需要的耗氧及发酵情况,随时自动变更转速,这种装置进一步节约了动力消耗,并可相应提高发酵产率,但其装置颇为复杂。
空气分布装置
空气分布装置的作用是吹入无菌空气,并使空气均匀分布。分布装置的形式有单管及环形管等。常用的为单管式,管口对正罐底中央,装于最低一挡搅拌器下面,管口与罐低的距离约40mm,并且空气分散效果较好。若距离过大,空气分散效果较差。该距离可根据溶氧情况适当调整,空气由分布管喷出上升时,被搅拌器打碎成小气泡,并与醪液充分混合,增加了气液传质效果。通常通风管的空气流速取20米/秒。为了防止吹管吹入的空气直接喷击罐底,加速罐底腐蚀,在空气分布器下部罐底上加焊一块不锈钢补强。可延长罐底寿命。通风量在0。02~0。5ml/sec时,气泡的直径与空气喷口直径的1/3次方成正比。也就是说,喷口直径越小,气泡直径也越小。因而氧的传质系数也越大。但是生产实际的通风量均超过上述范围,因此气泡直径仅与通风量有关,而与喷口直径无关。
轴封
轴封的作用:使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封,防止泄露和污染杂菌。常用的轴封有填料函轴封和端面轴封两种。填料函轴封是由填料箱体,填料底衬套,填料压盖和压紧螺栓待零件构成,使旋转轴达到密封的效果。安装在旋转轴与设备之间的部件,它的作用是阻止工作介质(液体,气体)沿转动轴伸出设备之处泄漏冷却装置
5M3以下发酵罐一般采用夹套冷却。大型发酵罐采用列管冷却(四至八组)。带夹套的发酵罐罐体壁厚要按外压计算[即3。5Kg/厘米2(绝对压力)]夹套内设置螺旋片导板,来增加换热效果,同时对罐身起加强作用。冷却列管极易腐蚀或磨损穿孔,最好用不锈钢制造。啤酒发酵设备-标准通用式发酵罐编辑本段 通用式发酵罐是最广泛应用的深层好气培养设备。
在工业生产中,尤其是制药工业中,使用得最广泛的就是通用式发酵罐。这种发酵绕既具有机械搅拌装置,又具有压缩空气分布装置。发酵罐的搅拌轴既可置于发酵罐的顶部,也可置于其底部,其高径比为2:1-6:19有关的重要因素是氧传递效率,功率输入,混合质量,搅拌桨形式和发酵罐的几何比例等。
自吸式发酵罐
它与通用发酵罐的主要区别是:①有一个特殊的搅拌器,搅拌器由转子和定子组成;②没有通气管。
具有转子和定子的搅拌器的吸气原理:浸在发酵液中的转子迅速旋转,液体和空气在离心力的作用下,被甩向叶轮外缘。这时,转子中心处形成负压,转子转速愈大,所造成的负压也愈大。由于转子的空膛与大气相通,发酵罐外的空气通过过滤器不断地被吸入,随即甩向叶轮外缘,再通过异向叶轮使气液均匀分布甩出。转子的搅拌,又使气液在叶轮周围形成强烈的混合流,空气泡被粉碎,气液充分混合。
自吸式发酵罐的搅拌器
①回转翼片式自吸搅拌器;
②喷射式自吸搅拌器;
③具有转子和定子的自吸搅拌器。
气泡塔式发酵罐
塔式发酵罐系一直立长圆筒,筒内安装孔板,有的还在罐内安装搅拌器,罐壁四周装挡板。与分批的机械搅拌发酵罐类似,有的塔顶横截面扩大,供以降低流速,截留液体夹带的悬浮物。发酵液和空气可以并流,也可逆流。
_罐的特点是:罐身高,高径比为6;土霉素等生产用的设备,高径比达到7。由于液位高,空气利用率高,节省空气约5%,节省动力约30%,但底部存在沉淀现象;温度高时降温较难。
现代发酵罐的大型化给STF带来—系列难以克服的困难。要大于1000kW的机械搅拌;大量的冷却水和排除热量;能量的均匀分布;溶解氧,碳源和其它营养与pH控制等。
带升式发酵罐
带升式发酵罐也称为气流搅拌发酵罐,不用机械搅拌,借通风起到搅拌作用并供给氧气。
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,无须加消泡剂,维修,操作及清洗简便,节省动力,减少染菌等。
工作原理:外循环气流搅拌罐是将空气上升管装在罐外,下端与罐底连通,管底装空气喷嘴,压缩空气以250~300m/s高速喷出,与上升管内醪液接触,由于气液混合体密度小于罐内醪液,所以在管内上升,管上端与罐身切线相连,液体由切线进入在罐内回旋下降,形成激烈循环。
液提式发酵罐
液提发酵罐是液体借助于一个液体泵进行输送,同时气体在液体的喷嘴处被吸入发酵罐。
喷嘴是这类发酵罐的一个特殊部件,制造要求精密。
气提式发酵罐
空气压缩机是气提式发酵罐的重要组成部分,它的效率决定于它的形式。
压缩气体通过空气分布器进入液体后,最初形成的气泡是由液体剧烈翻动来分散的,所以气泡的分散程度决定于功率消耗速率。
(一)喷嘴塔式
这是由一个两相喷嘴和鼓泡柱组成的发醉罐,它的通气效率比多孔管式或多孔板式好得多。
这种形式的反应器常用于废水处理,如在一个15000m'的活性污泥池中,安装56个喷嘴,每天可转化30000kg的氧。
(二)喷嘴塔循环式
它以两相喷嘴作为通气装置,具有高的液体循环速度。
(三)喷璃循环式
它利用喷嘴的喷射力,吸入气体,使气体在罐体内部循环,达到较好的传氧效果。
的传氧效果。
(四)喷射通道式
在这种反应器里,液体在细长形的喷嘴里被加速,使循环液体的位能更有效地转变成动能。喷嘴最窄处液体的速度最大,而静压最低,空气通过小孔或狭窄处被吸入和分散,在喷嘴处形成的气泡被向下流动的液体带到罐的底部。在窄管的终端,气体向上运动并离开液体排出。
(五)滴流床式
液体在罐顶部被分散,然后向下滴流通过已被固定化的微生物细胞。空气是在罐底导入并与液体逆向流动。它在好氧废水处理中有着广泛的应用。
(六)多级塔循环式
这种罐以多孔盘管或筛孔发作为一级分离器。液休平面由溢流管控制。(七)管道循环式
空气以3-4m/s的速度导入液体流中,然后通过—个多孔过滤器在
旋风分离器中分离,最后排出系统。这种液流以单向通过泵和流量计。采用这种可以有很高的细胞浓度〔可达t659(干重细胞)/L和高的氧传递速率。然而功率输入也是相当高的。(八)液体流化床式
近年来,沉化床生化反应器的研究报道很多,它主要应用在3个方面
①酶固定在固体基质上;
②完整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过程。
4. 过滤操作与节能减排的论文,字数不限,主要是要包含这两个元素,在线等答案。
过滤技术在污水处理场节水减排中的应用
摘要 利用过滤器对二级生化出水进行浅处理回用于氧曝池消泡水和污泥脱水机滤布冲洗水。从系统的稳定运
行、出水水量、出水水质方面进行阐述,并对装置产生的经济效益进行分析。
关键词 二级生化出水 过滤器 过滤处理 回用
齐鲁乙烯污水处理场是齐鲁公司乙烯工程配
套的专用环保措施,承担着乙烯全部石油化工装
置及配套工程的生产、生活及污染雨水的处理及
排放任务。处理工艺核心为纯氧曝气技术,在流
程上分Ⅰ、Ⅱ系列和Ⅲ、Ⅳ系列。处理后出水达到
《污水综合排放标准》(GB8978—1996)二级标准
要求,通过排海管线最终排至小清河。污水处理
场Ⅰ、Ⅱ系列和Ⅲ、Ⅳ系列纯氧曝气池出水堰需要
消泡水进行消泡,需水量120m3 /h;其污泥处理的
核心设备是2台进口带式污泥脱水机,脱水机运
行过程中必须有高压水对其滤布进行冲洗,以保
持其压滤效果,用水量45m3 /h。
根据水夹点利用技术,装置内部上单元的出
水可以直接或经简单处理后作为下一个单元的用
水,可以节约工业新鲜水,提高水的重复利用率,
降低企业成本,取得良好的经济效益。
1 二级生化出水、氧曝池消泡水和脱水机滤布冲
洗水的水质分析
污水处理场Ⅰ、Ⅱ系列主要处理烯烃厂、塑料
厂、储运厂和其他辅助生产设施的生产、生活污水
和污染雨水,这部分污水可生化性高、含有的污染
物少,容易处理,经隔栅—曝气沉砂池—预沉池—
匀质池—酸化池—纯氧曝气池—二沉池处理以
后,经分析出水水质如表1。
通过表1水质分析,水中的污染物含量很少,
悬浮物浓度低,浊度也不大。而纯氧曝气池的消
泡水和污泥脱水机的滤布冲洗水水质的要求不是
很高,主要是控制水中的悬浮物颗粒的大小。纯
氧曝气池的消泡水的喷头出水孔直径是2 mm,污
泥脱水机滤布冲洗水喷头的出水孔直径是1 mm。
因此只要对Ⅰ、Ⅱ系列二级生化处理后出水中的
悬浮物进行处理控制悬浮物颗粒的直径小于
1mm,即可满足纯氧曝气池的消泡水和污泥脱水
机的滤布冲洗水水质的要求。
表1 Ⅰ、Ⅱ系列二级生化处理后出水水质
化学需氧量/mg·L - 1 悬浮物/mg·L - 1 浊度/NTU
72. 3 38 30. 5
102 29 27. 2
108 29 24. 2
65. 3 28 23. 8
79. 1 30 23. 7
114 30 31. 0
143 46 31. 6
127 53 43. 5
68. 3 57 66. 0
68. 2 65 66. 0
2 工艺流程设计
根______据Ⅰ、Ⅱ系列二级生化处理后出水水质和
纯氧曝气池消泡水、污泥脱水机的滤布冲洗水水
质的要求
5. 对酵母菌的认识、老师让写一篇论文、字数不用太多、谢谢
yeast
以糖类、淀粉和其它工农业副产物为原料,用发酵培养法生产的微生物制品。是酵母菌的简称。酵母是人类直接食用量最大的一种微生物。 1986年,全世界面包酵母的年产量为180万吨 (以30%固形物计)。酵母菌体含有丰富的蛋白质、脂肪、糖分和B族维生素等,以及酶、辅酶、核糖核酸、甾醇和一些新陈代谢的中间产物。有些酵母菌如酿酒酵母在嫌气条件下具有将糖转化为乙醇和二氧化碳的能力。
发展简史 公元前2300年,人类就开始利用含酵母的“老酵”制作面包。从埃及塞倍斯(Thebes)地区出土的面包房和酿酒房的残余模型看,早在公元前2000 年人类就已较好地利用酵母制作发酵食品和酿酒。公元前13世纪,面包焙烤的技术从埃及传到地中海和其它地区。1680年 A.van列文虎克用显微镜从一滴啤酒中发现酵母细胞,不久,人类就开始有意识地利用酵母(啤酒酵母泥)发面。酵母的重要性逐渐引起工业界的注意。
19世纪中期,欧洲工业革命产生了大量人口密集地区,要求工业界大规模的生产面包酵母以满足生产面包的需要。1846年,奥地利人 M.马克霍夫在维也纳建立世界上第一个酵母厂。该厂以粮食为原料,采用温和的通风培养法同时得到酵母和酒精,此法被称为“维也纳法”。因为是采用压榨机将 酵母从培养液中分离出来,所以产品称为“压榨酵母”。1876年,法国人L.巴斯德关于空气中的氧能促进酵母繁殖理论的发表,为大规模通风培养生产酵母奠定了基础。20世纪初期,由于酵母离心机的问世,丹麦和德国开始采用楚劳夫(Zulauf)法生产酵母,即将糖液缓慢地流入通风的发酵液内,俗称“流加培 养法”、“批式培养法”。楚劳夫法产品得率高,原料消耗低,过程易于控制,一直沿用至今,并不断得到改进和完善。20世纪20年代起,酵母生产用原料扩大 到使用糖蜜、木材水解液、亚硫酸纸浆废液和糖蜜酒精糟液等。60年代,以石油、煤炭和天然气等碳氢化合物及其二次加工产品(如醋酸、乙醇和甲醇等)为原料的工厂相继建立,改变了长期以来人们利用碳水化合物为原料的传统。
第一次世界大战爆发不久,德国开始研究用现代化方法生产酵母,以解决粮食缺乏和生产成本高的问题。至此,生产的实践和科学的发展为活性干酵母的生产提供了条件。第二次世界大战的爆发客观上推动了酵母生产的发展。由于压榨酵母含水量高,易于腐败,需要冷藏车运输等因素,不能满足战时特 殊环境的要求,导致活性干酵母的大规模生产。1945年,美国和欧洲一些军事机构、工厂共生产 400多万磅活性干酵母供战时急需。活性干酵母除主要供应面包和糕点等焙烤行业外,已扩大到在酿酒主要是葡萄酒和其它果酒酿造中应用。由于遗传工程和干燥技术的发展,一种新型的、高发酵力的、可直接与面粉混合使用制成面团的快速活性干酵母在60年代末问世,由荷兰古斯特公司首先开发和生产。
中国的酵母生产始于1922年。1949年以前只有上海大华利卫生食料厂和上海新亚酵素厂生产面包酵母,年产量仅为12t(以干酵 母计)。50年代,中国的酵母生产有了较大的发展,建立了数十家生产厂,并形成了独立的工业体系,80年代初,酵母生产厂已迅速增加到40多家。广东省酵 母生产居全国首位,到1988年,已建成年产2kt快速活性干酵母工厂两家。此外,江苏、河南等地建成利用味精废液、酒精废液等生产饲料酵母的工厂,年产量为 100~500t。面包酵母的种类已由单一的压榨酵母增加了活性干酵母、快速活性干酵母。食用酵母、药用醇母和饲料酵母的生产也有不同程度的发展。 1985年,中国酵母总产量已达11kt,其中面包酵母为5kt左右。
世界酵母生产正向大型化和自动化方向发展,生产过程已由计算机控制,劳动生产率高,如丹麦酒精公司酵母厂平均每人每年生产200t 压榨酵母。面包酵母产量较大的有荷兰吉斯特公司,年产量为200kt,其中一半加工成快速活性干酵母出口;法国勒沙夫公司为150kt;美国环球食品公司 为120kt。
产品种类 酵母产品有几种分类方法。以人类食用和作动物饲料的不同目的可分成食用酵母和饲料酵母。食用酵母中又分成面包酵母、食品酵母和药用酵母等。
面包酵母 又分压榨酵母、活性干酵母和快速活性干酵母。
①压榨酵母:采用酿酒酵母生产的含水分70~73%的块状产品。呈淡黄色,具有紧密的结构且易粉碎,有强的发面能力。在4℃可保藏1个 月左右,在0℃能保藏2~3个月。产品最初是用板框压滤机将离心后的酵母乳压榨脱水得到的,因而被称为压榨酵母,俗称鲜酵母。发面时,其用量为面粉量的 1~2%,发面温度为28~30℃,发面时间随酵母用量、发面温度和面团含糖量等因素而异,一般为1~3小时。
②活性干酵母:采用酿酒酵母生产的含水分8%左右、颗粒状、具有发面能力的干酵母产品。采用具有耐干燥能力、发酵力稳定的醇母经培养得到鲜酵母,再经挤压成型和干燥而制成。发酵效果与压榨酵母相近。产品用真空或充惰性气体(如氮气或二氧化碳)的铝箔袋或金属罐包装,货架寿命为半年到 1年。与压榨酵母相比,它具有保藏期长,不需低温保藏,运输和使用方便等优点。
③快速活性干酵母:一种新型的具有快速高效发酵力的细小颗粒状(直径小于1mm)产品。水分含量为4~6%。它是在活性干酵母的基 础上,采用遗传工程技术获得高度耐干燥的酿酒酵母菌株,经特殊的营养配比和严格的增殖培养条件以及采用流化床干燥设备干燥而得。与活性干酵母相同,采用真 空或充惰气体保藏,货架寿命为1年以上。与活性干酵母相比,颗粒较小,发酵力高,使用时不需先水化而可直接与面粉混合加水制成面团发酵,在短时间内发酵完毕即可焙烤成食品。该产品在本世纪70年代才在市场上出现,深受消费者的欢迎。
食品酵母 不具有发酵力的繁殖能力,供人类食用的干酵母粉或颗粒状产品。它可通过回收啤酒厂的酵母泥、或为了人类营养的要求专门培养并干燥而得。美国、日本及欧洲一些国家在普通的粮食制品如面包、蛋糕、饼干和烤饼中掺入 5%左右的食用酵母粉以提高食品的营养价值。酵母自溶物可作为肉类、果酱、汤类、奶酪、面包类食品、蔬菜及调味料的添加剂;在婴儿食品、健康食品中作为食品营养强化剂。由酵母自溶浸出物制得的5′-核苷酸与味精配合可作为强化食品风味的添加剂(见核苷酸类调味料)。从酵母中提取的浓缩转化酶用作方蛋夹心巧克力的液化剂。从以乳清为原料生产的酵母中提取的乳糖酶,可用于牛奶加工以增加甜度,防止乳清浓缩液中乳糖的结晶,适应不耐乳糖症的消费者的需要。
药用酵母 制造方法和性质与食品酵母相同。由于它含有丰富的蛋白质、维生素和酶等生理活性物质,医药上将其制成酵母片如食母生片,用于治疗因不合理的饮食引起的消化不良症。体质衰弱的人服用后能起到一定程度的调整新陈代谢机能的作用。在酵母培养过程中,如添加一些特殊的元素制成含硒、铬等微量元素的酵母,对一些疾 病具有一定的疗效。如含硒酵母用于治疗克山病和大骨节病,并有一定防止细胞衰老的作用;含铬酵母可用于治疗糖尿病等。
饲料酵母 通常用假丝酵母或脆壁克鲁维酵母经培养、干燥制成。是不具有发酵力,细胞呈死亡状态的粉末状或颗粒状产品。它含有丰富的蛋白质(30~40%左右)、B 族维生素、氨基酸等物质,广泛用作动物饲料的蛋白质补充物。它能促进动物的生长发育,缩短饲养期,增加肉量和蛋量,改良肉质和提高瘦肉率,改善皮毛的光泽度,并能增强幼禽畜的抗病能力。
产品质量 面包酵母的主要质量指针是发酵力,即在一定时间、温度和一定种类的面团中发酵排出的二氧化碳量(以ml数表示)。目前世界上通用的测定方法为黑达克面团 法。美国、西欧国家和中国等采用此法。苏联采用面团发酵后增加的体积量计算酵母的发酵力。罗马尼亚采用将面团沉入水中,计算面团浮到水面所需的时间计算酵母的发酵力。由于各酵母厂采用的测定条件如温度、时间、酵母用量、面团种类不同,尚没有统一的国际标准。一般发酵力的范围为500~1200,数值越大表 明酵母的发酵力越高,产品质量越好。食品酵母和药用酵母主要以蛋白质和 B族维生素含量为标准。饲料酵母主要以蛋白质含量为分级标准。
生理
酵母营专性或兼性好氧生活,目前未知专性厌氧的酵母。在缺乏氧气时,发酵型的酵母通过将糖类转化成为二氧化碳和乙醇来获取能量。
C6H12O6 (葡萄糖) →2C2H5OH + 2CO2
在酿酒过程中,乙醇被保留下来;在烤面包或蒸馒头的过程中,二氧化碳将面团发起,而酒精则挥发。
生殖
酵母可以通过出芽进行无性生殖,也可以通过形成子囊孢子进行有性生殖。无性生殖即在环境条件适合时,从母细胞上长出一个芽,逐渐长到成熟大小后与母体分离。在营养状况不好时,一些可进行有性生殖的酵母会形成孢子,在条件适合时再萌发。一些酵母,如假丝酵母(或称念珠菌,Candida)不能进行无性繁殖。
生产方法
利用发酵工业中常用的通风流加培养法,将琼脂斜面试管内的纯种酵母经过数次逐级扩大增殖培养,再在发酵罐内增殖培养后,经过离心分离、压榨和干燥得到酵母产品。下图表示以糖蜜为原料生产面包酵母的流程。
分离
多数酵母可以分离于富含糖类的环境中,比如一些水果(葡萄、苹果、桃等)或者植物分泌物(如仙人掌的汁)。一些酵母在昆虫体内生活。
用途
最常提到的酵母酿酒酵母(也称面包酵母)(Saccharomyces cerevisiae),自从几千年前人类就用其发酵面包和酒类,在酦酵面包和馒头的过程中面团中会放出二氧化碳。
在医药工业中,酵母及其制品用于治疗某些消化不良症,并能提高和调整人体的新陈代谢机能。因此,药用酵母的生产在酵母工业中占有重要的地位。
因酵母属于简单的单细胞真核生物,易于培养,且生长迅速,被广泛用于现代生物学研究中。如酿酒酵母作为重要的模式生物,也是遗传学和分子生物学的重要研究材料。
危害
有些酵母菌对生物或用具是有害的,例如红酵母(Rhodotorula)会生长在浴帘等潮湿的家具上;白色假丝酵母(或称白色念珠菌)(Candida albicans)会生长在阴道衬壁等湿润的人类上皮组织。
酵母菌
在畜牧业中,酵母广泛用作精饲料以增加饲料中的蛋白质含量,对提高禽畜的出肉率、产蛋率和产乳率,对肉质的改良和毛皮质量的提高均有明显的效果。
①菌种:用于生产面包酵母的菌种为酿酒酵母。用于生产食品酵母和药用酵母的菌种有酿酒酵母和葡萄汁酵母。用于生产饲料酵母的菌种有产朊假丝酵母和脆壁克鲁维酵母,后者也可用于生产食用酵母和用于制备酵母自溶物等产品。
②原料:主要是甜菜糖蜜(见甜菜制糖)、甘蔗糖蜜(见甘蔗制糖)和粮食原料。甜菜糖蜜含糖量高(还原糖50%左右),生产出的酵母颜色较浅。由于其含有不能被酵母利用的甜菜碱,因此酵母废水中的生物需氧量(BOD)较 高。甘蔗糖蜜的含糖量稍低于甜菜糖蜜,酵母生长时必需的生物素含量较高,灰分含量也较高。生产酵母时,如能采用80%甜菜糖蜜和20%甘蔗糖蜜,得到的酵 母无论在质量上还是数量上都比较好。但不论何种糖蜜都含有妨害酵母生长和繁殖、影响最终产品质量的杂质,必须经过处理才能用于生产。常用的处理方法有硫酸或磷酸加热处理澄清法。糖蜜稀释后,加少量酸并升温到90~100℃,在该温度下维持0.5~1.0小时,然后加石灰乳中和至糖液的pH为5.0左右,用 自然沉清法或机械分离法得到澄清的糖液供酵母生长和繁殖用。
玉米、小麦和土豆等也可作为生产酵母的原料。但由于酵母不能直接利用淀粉,必须用酸或酶法将淀粉水解为糖。由于淀粉水解和其它因素的影响,培养酵母的条件亦与糖蜜不同。此外,亚硫酸纸浆废液、木材水解液、乳清以及酒精废液和味精废液等都可作为生产饲料酵母的原料。苏联等国利用正烷烃和 甲醇等石油加工产品作为生产饲料酵母的原料。
为了保证酵母生长繁殖,除供应上述的碳源外,还必需添加一定量的营养盐如磷酸铵、硫酸铵、硫酸镁、氨水和尿素等作为氮源和磷源。为了使面包酵母具有高的发酵力,添加的氮源与磷源量应有一定的比例。此外,生物素、泛酸、肌醇和硫胺素等都是酵母生长和繁殖的基本要素,可根据产品的种类及所用的原料加以适量补充。
③增殖培养:从实验室的斜面试管纯种开始,在严格的无菌条件下,经三角瓶(500~5000ml)、卡氏罐(10l)、种母罐 (500~10000l)等逐级扩大培养,使酵母细胞量成倍增加,然后将种母罐内的酵母作为种母接入发酵罐,用通风流加培养法得到酵母,称为第一代酵母。继续用这种酵母为种母进行培养得到第二代酵母。用同样方法得到第三代酵母即为商品酵母。从三角瓶培养到种母罐培养一般采用12°Be′麦芽汁为培养基, 30℃微量通风培养12~24小时。如种母罐较大,可采用部分麦芽汁和部分糖蜜为培养基,30℃通风培养12~14小时,培养结束时,用显微镜检查酵母的 生长情况,酵母细胞应大小均匀,强壮,无杂菌。一般500l种母罐内培养可得到鲜酵母约5kg(以压榨酵母计)。
商品酵母的繁殖是在发酵罐 (50~200m3)内用通风流加培养法进行。将种母罐内的酵母加入发酵罐与一定量水混合成一定浓度,在通风条件下将糖液和营养盐按比例流加,30℃培养12~18小时。培养过程中残糖量控制在0.10~0.50g/100ml,并用氢氧化钠或碳酸钠调节培养液pH为4.5±0.5范围。通风量随发酵罐类型、培养条件及酵母种类而异,一般为1:1左右,即每分钟通入与发酵培养液体积 等量的空气。培养过程中产生的泡沫用食用油或合成消泡剂消泡。培养结束时,酵母浓度一般为4~6%(干基计)。在理想条件下,酵母细胞可在2.5小时内成 倍增长,可将100g糖转化为56.7g干细胞物质。
④分离和压榨:酵母繁殖培养阶段结束后,用离心机将酵母从发酵液内分离出,用水将酵母乳洗涤2~3次,除去发酵液内酵母代谢副产物、 杂质和杂菌等。一般最终酵母乳内含有18~20%酵母(以压榨酵母计)。如酵母乳的颜色较深,可增加水洗涤次数和水量,或添加少量的酸至洗涤水中以增加洗涤效果。正常的酵母乳为乳白色或略带米黄色。酵母乳再经板框压滤机或真空转鼓过滤机脱水。脱水后的酵母成饼状,水分含量为70~73%,加入少许食油及调 整水分后,经挤压机挤压成一定形状和重量的块状产品(如50g和500g),用蜡纸包装成为产品,在0~4℃贮藏、销售。
⑤干燥:将鲜酵母制成活性干酵母的干燥是技术要求很高的过程,要避免酵母在干燥过程中受热而丧失发酵力。传统的干燥方法是先将鲜酵母挤压成圆柱形(2~3mm长)后,在箱式干燥机内采用连续或间歇式干燥,热空气温度不超过40℃。此法所用设备简单,但干燥时间较长,发酵力损失较大。现采用此法生产活性干酵母的厂家已为数不多。
国际上普遍采用流化床干燥设备用于商品活性干酵母和快速活性干酵母的生产,分连续和间歇式两种。干燥过程中,酵母颗粒处于沸腾状态。干燥初期,酵母含水分较高,进入的空气温度可达100~150℃,酵母脱水速度较快;干燥后期空气温度应适当降低,使酵母温度始终维持在30~40℃ 之间,总的干燥时间约 1小时左右,随干燥机的形状、装料量、空气状况等而异。在干燥前,往鲜酵母内加入某些种类的乳化剂可以改善干醇母的再水化性能,增强酵母对热干燥的抵抗能 力,减少发酵力的损失。通常采用的乳化剂有单硬脂酸山梨糖醇酐、蔗糖酯和柠檬酸酯等,添加量为酵母干物质量的0.5~2.0%。为防止干酵母的氧化,亦可 添加少量的抗氧化剂如丁酰羟基苯甲醚等,添加量为0.1%。由于这些化合物的添加,使活性干酵母的贮藏稳定性大为改善。
食品酵母、药用酵母和饲料酵母的干燥较为简单。由于这些产品不要求保留酵母的发酵力,可采用离心喷雾干燥法和滚筒干燥法。
6. 我的毕业论文是年产1万吨酒精的工厂设计 告诉我怎么写 谢谢你们了
一.啤酒工厂设计
(重点为糖化,发酵车间)
基础数据: 生产规模: 50,000吨/年(或100,000吨/年)
产品规格: 12度(或10度)淡色啤酒
生产天数: 300天/年
原料配比: 麦芽:大米=70:30
原料利用率: 98%
麦芽水分: 6%; 大米水分: 12%
无水麦芽浸出率78%; 无水大米浸出率:90%
啤酒损失率(对热麦汁): 冷却损失:7%;
发酵损失:1.5%; 过滤损失:1.5%:
装瓶损失:2%; 总损失: 12%
糖化次数: 生产旺季(150天) 8次/天
生产淡季(150天) 4次/天
工艺指标: 由具体指导老师下达。
设计内容: 1.根据以上设计任务,查阅有关资料、文献,搜集必要的技术资料,工艺参数与数据,进行生产方法的选择,工艺流程与工艺条件的确定与论证。
2.工艺计算:全厂的物料衡算;糖化车间的热量衡算(即蒸汽耗量的计算);水用量的计算;发酵车间耗冷量计算。
3.糖化车间、发酵车间设备的选型计算:包括设备的 容量,数量,主要的外形尺寸。
4.选择其中某一重点设备进行单体设备的详细化工计算与设计。
设计要求: 1.根据以上设计内容,书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》P.254车间初步设计说明书的编写要求书写)。
2.完成图纸两张(1号图纸):全厂工艺流程图(初步设计阶段),重点单体设备总装图。
二、酒精工厂设计
(重点为蒸煮糖化车间)
基础数据:生产规模: 20,000吨/年(50,000吨/年)
产品规格: 国标食用酒精
生产方法: 以薯干为原料,双酶糖化,连续蒸煮,间歇发酵;三塔蒸馏
副产品: 次级酒精(成品酒精的3%)杂醇油(成品酒精的O.6%)
原料: 薯干(含淀粉68%,水分12%)
酶用量: 高温一淀粉酶(20,000U/m1):10 U/g原料
糖化酶(100,000U/m1):150 U/g原料(糖化醪)
300 U/g原料(酒母醪)
硫酸铵用量: 7kg/吨酒精
硫酸用量: 5kg/吨酒精
蒸煮醪粉料加水比: 1:2.5
发酵成熟醪酒精含量:11%(V)
酒母醪接种量: 糖化醪的10%(V)
酒母醪的组成: 65%为液化蒸煮醪,35%为糖化剂与水
发酵罐酒精捕集器用水:发酵成熟醪5%
发酵罐洗罐用水:发酵成熟醪的2%
生产过程淀粉总损失率: 9%
蒸馏效率: 98%
全年生产天数: 320天
(其他工艺指标由具体指导老师下达。)
设计内容:1.根据设计任务,查阅有关资料、文献,搜集必要的技术资料及工艺参数,进行生产方法的选择与比较,工艺流程与工艺条件的确定和论证。
2.工艺计算:全厂的物料衡算;连续蒸煮及蒸馏蒸汽耗 量的计算;蒸馏车间水用量的衡算。
3.蒸煮糖化车间(或蒸馏车间)的生产设备选型计算:包括设备的选型,容量,数量及主要的外形尺寸。
4.选择一重点设备进行单体设备的详细化工设计与计算
设计要求:1.根据以上设计内容书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》车间初步设计说明书的编写要求书写)。
2.完成二张图纸(1号图纸)蒸煮糖化车间(或蒸馏车间)工艺流程图;重点单体设备总装图。
发酵工厂设计 2002.10
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三、味精工厂设计
(重点为发酵车间)
基础数据:生产规模: 1万吨/年(或2万吨/年)
生产规格: 纯度为99%的味精
生产方法: 以工业淀粉为原料、双酶法糖化、流加糖发
酵,低温浓缩、等电提取
生产天数: 300天/年 倒罐率: O.5%
发酵周期:40-42小时 生产周期:48-50小时
种子发酵周期:8-10小时
种子生产周期:12-16小时
发酵醪初糖浓度: 15%(W/V)
流加糖浓度:45%(W/V)
发酵谷氨酸产率: 10% 糖酸转化率: 56%
淀粉糖转化率: 98% 谷氨酸提取收率: 92%
味精对谷氨酸的精制收率:112%
原料淀粉含量:86% 发酵罐接种量: 10%
发酵罐填充系数: 75%
发酵培养基(W/V): 水解糖:15%,糖蜜:O.3%,玉米浆:O.2%,MgS04 0.04%,KCl.O.12%,Na2HP04:O.16%,尿素:4%,消泡剂:0.04%
种子培养基(W/V): 水解糖:2.5%,糖蜜:2%,玉米浆:l %,MgS04 0.04%,K2HP04:0.1%,尿素:0.35%,消泡剂:、0.03%
设计内容:1.根据设计任务查阅有关文献,收集必要的技术资料与工艺数据,进行生产方法的选择比较,生产工艺流程与工艺条件的确定与论证。
2.工艺计算:全厂的物料衡算;发酵车间的热量蘅算(蒸汽耗量的计算);无菌空气耗量的计算。
3.发酵车间(包括糖液连消)生产设备的选型计算(包括设备的容量、数量、主要外形尺寸)。
4.选择一重点设备进行单体设备的详细化工设计与计算。
设计要求:1.根据以上设计内容,书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》P.254车间初步设计说明书的编写要求书写)。
2.完成图纸两张(一号图纸),发酵车间工艺流程图(包括糖液连消),重点单体设备总装图。
四、酶制剂工厂设计
(重点糖化酶车间)
基础数据:生产规模:1000M3/年(或3000 M3/年)
产品规格:食品级液体糖化酶(50,000U/m1)
生产天数:180天(其他时间生产其他酶)
罐发酵单位:25,000U/ml 提取总收率:82%
发酵罐装料系数:85% 生产周期:8天
发酵培养基: 玉米淀粉:22%; 豆饼粉:4%;
玉米浆: 1%;(NH4)2S04:O.4%;NaHP04:O:1%;接种量: 10%
种子培养基: (培养周期4-6天)
麦芽糊精: 4%;玉米浆:1%;(NH4)2S04:0.2% KHP04:O.2%
设计内容: 1.根据设计任务,查阅有关资料、文献,搜集必要的技术资料,工艺参数,进行生产方法的选择比较,工艺流程与工艺条件确定的论证。
2.工艺计算:全厂的物料衡算,发酵车间的热量衡算,无菌空气用量的计算。
3.糖化酶生产设备的选型计算(包括设备的容量、数量、主要的外形尺寸)。
4.选择一重点设备进行单体设备的详细的化工计算与设计。
设计要求: 1.根据以上设计内容书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》P.254车间初步设计说明书的编写要求书写)。
2.完成图纸二张(1号图纸):全厂工艺流程图(初步设计阶段):重点单体设备总装图。
7. 发酵型樱桃酒的过滤处理方式
用成熟的樱桃可以酿制樱桃酒,它具有樱桃的香味以及清柔醇厚的酯香味。色泽鲜艳,呈玫瑰红色或淡红色,酒度多是9~12度。如果喜欢喝酒度较高的樱桃酒,可以在发酵进再加入一些白糖,酒度就能提高到16度。根据经验,每升果汁中加入17克白糖经发酵后可产生纯酒精1度,例如酿制含酒精4度的酒,每升樱桃汁应加糖17×4=68克。
制作方法
1.破碎。将成熟的红樱桃用清水冲洗干净后,除去果梗及青粒、霉粒、破粒等,放入经过消毒容器(小缸)里,用手挤碎或捣碎,但操作前须将手、木棒、容器等先用高锰酸钾水洗一次,再用清水冲一次,然后再去操作,以防止杂菌污染,同时要注意不要使用铁、铜等金属的工具和容器(或用干净铝勺在杯中经消毒)将樱桃捣碎。
2.发酵。发酵是将樱桃汁中的糖分经酵母的作用产生酒精和二氧化碳,樱桃酒的前发酵过程是皮汁混在一起的,酵母在樱桃破碎时已接入汁中
发酵的温度最好在15~25℃,不应超出35℃,但用小型容器发酵,散热较容易,一般可以达到不超过32℃。
当樱桃汁装入容器后,一般经过一天即可开始发酵。液面开始是平静,这时已有微弱的二氧化碳气泡产生,表示酵母已开始繁殖,经过2~3天有大量二氧化碳放出,皮渣上浮结成一层帽盖,口尝果汁,甜味渐减,酒味渐增。
发酵时每天应将上浮的樱桃用消毒筷子压到汁内两次,这样做一方面防止樱桃生霉,变酸,同时可将皮上的色素浸入汁中,且排出CO2,使酵母得到氧气,发酵更旺盛。
高潮后,发酵势头开始减弱,此时可以进行加糖,加糖是用樱桃原酒来溶解,而不要用水化糖后再加入,等白糖完全溶解后,继续在容器中进行发酵,最后二氧化碳放出至微弱而接近平静,酒精味很浓、糖分减少至1%以下,汁液开始清晰,即为发酵结束,进行压榨,将皮汁分离。
3.压榨。压榨的方法是用洁净的布袋或纱布,进行挤压或扭压,樱桃酒液即流出来,称为元酒。
4.加鸡蛋清澄清。30毫升樱桃原酒约加鸡蛋清一个。方法是将鸡蛋清打成泡沫状,用少量酒充分搅拌混合,然后加入酒中,再充分搅拌和静置,至酒液清透明,将沉淀物弃掉。
5.樱桃酒的加糖。大多数人的习惯是觉得樱桃酒应该是甜的,因此,需将樱桃酒进行加糖调配,加糖量约12~14%,溶解糖时要用原酒搅拌溶解。
这样,具有浓厚的“玫瑰”香味,酸甜适口的樱桃酒制成了,但如果在容器中密闭贮存2个月,则酒的风味更加醇厚
8. 浅谈膜分离技术在药物纯化的应用的论文+3000字
摘要 膜分离技术在生物制药中的运用论文
9. 微生物与食品制造的论文
微生物与食品制造 郑大 食品药品安全与检测(广告)
摘要
微生物是一类宝贵而又丰富的生物资源 。它广泛应用于食品、发酵、制药、环保、冶金和农业等众多行业。这类资源如能进一步科学合理地开发,必将为人类创造出巨大的物质财富。民以食为天,食品是人类赖以生存的基础。近年来,全世界由于人 口的增加和生活水平的提高,对食品的质和量提出了更高的要求。随着食品资源的不断被利用,开辟新的食品资源 已越来越引起人们的思考。在寻找食品新资源的过程中,虽然人们还习惯把着眼点主要放在扩大种植业、畜牧业和水产业上,但由于微生物具有与众不同的特点,已使人们产生浓厚的兴趣,开拓了人们寻找食品新资源的视野。经过不断研究和开发,一大批应用微生物生产的食品相继面市。微生物在丰富食品种类、增加或提高营养成分的含量以及改善食品的风味方面正日益扮演重要的角色,显示出广阔的应用前景,逐渐实现食品由植物、动物二维结构向植物、动物、微生物三维结构的转变。
正文
微生物发酵
当今人们采用的主要技术是利用微生物的发酵来制造食品。微生物发酵就是利用微生物,在适宜的条件下,将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。微生物菌种是进行发酵的根本因素,通过变异和菌种筛选,可以获得高产的优良菌株并使生产设备得到充分利用,也可以因此获得按常规方法难以生产的产品。发酵有三大过程要素 1、温度 2、PH值 3、氧气
现代微生物发酵工程的内容
⑴利用现代化的手段对微生物加以筛选和改造,以形成更符合工业生产需要的新菌种的工业微生物育种技术、其中渗透了基因工程、细胞工程的一些内容,经过改造的、满足人们需要的微生物菌种通常被称之为工程菌;
⑵微生物菌体的生产,即利用先进的生产工艺高速地对某种微生物进行大量的纯培养,即工程菌的克隆;
⑶从微生物中分离有用物质,如利用微生物以一些廉价的废弃物做底物生产单细胞蛋白质等;
⑷微生物初级和次级代谢产物的发酵生产,如生产氨基酸,抗生素等生理活性物质;
⑸发酵产物的分离纯化和加工后处理;
⑹利用微生物控制或参与工业生产,如采矿、冶金等;以及微生物生物反应器的研究开发,新型发酵装置、生物传感器和使用电子计算机控制的自动化连续发酵的技术等等。
微生物与酿造品
一、醋酸菌的应用——食醋的生产
我们知道,食醋是我国人民日常生活中的调味品之一,也是我国利用微生物生产的一个古老的产品。在民间,食醋的生产是采用存在于自然界中的醋酸菌进行自然发酵的;在工厂里,为了提高产量和质量,避免杂菌污染,采用人工纯接种的方式进行发酵。
长期以来用于食醋生产的细菌有纹膜醋酸菌(醋化醋杆菌)、许氏醋杆菌。但目前应用最多的是恶臭醋杆菌混浊变种(AS1.41)、巴氏醋酸菌巴氏亚种(泸酿1.01号)。
醋酸菌在充分供给氧气的情况下生长繁殖,并把基质中的乙醇氧化为醋酸,这是一个生物氧化过程,反应式省略。
根据菌种不同,在发酵过程中还可产生少量的其它有机酸以及有香味的酯类等,使食醋具有良好的风味,因此,选择优良的菌种对食醋生产非常重要。
食醋的酿造方法通常可分为固态发酵和液态发酵两大类,我国传统的酿造法多采用固态发酵。用这种方法生产的醋风味较好,但需要的辅料多,发酵周期长,原料利用率低,劳动强度大
(一)原料
可用于食醋生产的原料很多,有粮食、干鲜果品、野生的含糖或淀粉的果类等。例如:糖、蜜、高梁、大米、玉米、甘薯、糖糟、梨、柿、枣类等。一般著名的食醋仍以糯米、大米、高梁等粮食原料为主。
(二)工艺流程
原料混合→ 加水拌匀、蒸煮→ 冷却后加麸曲和酒目→ 糖化、发酵→ 接入醋酸菌→ 醋酸发酵→ 加盐陈酿→ 淋酸 →陈酿(脂化、增香、增加固形物和色泽、使醋酸提高到5%以上)→配兑→ 灭菌→ 包装、成品。
我国生产的食醋品种很多,而且有许多名优产品。如山西陈醋、镇江香醋、四川麸醋、江浙的玫瑰醋、福建的红曲醋以及东北的白醋等。各种醋在选料、发酵工艺及最后的调配料、陈酿上都有各自的特点。
二、氨基酸发酵
氨基酸是组成蛋白质的基本成分。在氨基酸中有八种是体内(人体)不能合成但又需要的氨基酸,通常这八种氨基酸称为必需氨基酸,人体只有通过食物来获得。
另外,在食品工业中,氨基酸可以作为调味料,如谷氨酸钠——味精,作为鲜味剂使用;色氨酸和甘氨酸可作甜味剂。在食品中添加某些氨基酸可提高食品的营养价值,如在大米中添加赖氨酸,可提高蛋白质的利用率等。为了改善禽畜的饲料质量,往往也添加赖氨酸和蛋氨酸等必需氨基酸。因此,氨基酸的生产具有重要的意义。
最初,氨基酸的生产通过水解蛋白质进行。自1957年用微生物直接发酵糖类生产谷氨酸获得成功,投入工业化生产以来,氨基酸的研究和生产得到了迅速发展,约有十余种进入工业规模生产,我国也于1963年开始了谷氨酸的发酵生产。
(一)谷氨酸钠(味精)的生产:
谷氨酸发酵菌:谷氨酸棒杆菌、菌色短杆菌等。
我国使用的生产菌株:北京棒状杆菌,AS1.299;钝齿棒杆菌,AS1.542。这些菌的共同特性是:菌体为球形,短杆至棒状,无鞭毛、不运动、不形成芽孢,革兰氏染色阳性,生长需要求生物素,在通气条件下培养产生谷氨酸。
谷氨酸发酵的生化过程:首先是葡萄糖经糖酵解和单磷酸已糖支路两种途径生成丙酮酸,丙酮酸→乙酰辅酶A→三羧循环→生成α—酮戊二酸,在谷氨酸脱氢酶的作用下,在NH4+存在时生成L—谷氨酸。
1、原料:发酵法生产谷氨酸钠的原料有淀粉质类的玉米、甘薯、小麦、大米等,其中甘薯淀粉最为常用。此外,糖蜜等也可用来作发酵培养基的碳源。氮源可用尿素或氨水。
2、工艺流程:
淀粉质原料→糖化→冷却过滤→加入玉米浆及其它营养物,配成合适的培养基→按种发酵菌→发酵→发酵液→提取(等电点法、离子交换法等)→谷氨酸结晶→Na2CO3中和→谷氨酸钠(味精)→经过去铁、脱色、过滤、浓缩、结晶(味精)→干燥后即得成品。
三、蔬菜和水果的乳酸发酵食品
蔬菜和水果经乳酸菌的发酵,不仅可以得到富于营养、具有一定风味的产品,是一种食物的加工方法;同时又是一种具有悠久历史的食品保藏方法。随着人们对果蔬乳酸发酵食品的营养价值及其对人体的有益作用认识的逐渐提高,使果蔬食品乳酸发酵加工业得到了发展,不但品种增多,而且加工过程也从家庭式的手工业逐渐走向机械化的工业生产。
我国人民在制作乳酸发酵果蔬制品方面具有悠久的历史,包括美味营养的酸泡菜、酸腌菜、渍酸菜,还有花样繁多、风味各异的酱腌菜、乳酸发酵的果蔬汁等等,举不胜举。
酵母菌在食品制造中的应用
酵母菌的应用非常广泛,主要有食品制造(酒类、面包的生产)、单细胞蛋白、医药化工(核酸、维生素的生产),石油烃类发酵等。
酵母菌与人类生活的关系十分密切,长期以来人们利用酵母菌制作食物Pr,面包,各种酒类等多种食品,因此,酵母菌在食品工业中占有极其重要的地位。
下面介绍酵母菌在食品中的应用
面包的生产
面包和馒头几乎是我国广大城乡人民经常食用的食品,它们都是由面粉经过酵母菌发酵后制成的,其质地松软,味香可口,但面包的原料配合较为合理,经过烘烤而成,因而更加可口和富于营养,也便于携带和保存。
用于制造面包的酵母——啤酒酵母,可以从啤酒厂得到,但有专业的工厂生产酵母制品,专门用来生产面包的酵母产品有压榨酵母(鲜酵母)、活性干酵母(ADY),一般用压榨酵母较多。
面包制造是以面粉为主要原料,加水和酵母菌混合成面团,在30℃左右发酵,酵母菌利用面粉中淀粉酶分解淀粉生成的麦、葡、果、蔗糖,产生二氧化碳、醇、醛和一些有机酸等产物。
二氧化碳使面团膨胀,发酵好的面团,经过揉搓添加配料,成型后放到烘焙炉中在高温下烘烤。二氧化碳受热膨胀使面包成为多孔的海绵状结构,使产品具有松软的质地。发酵中产生的有机酸、醇、醛等赋予面包以特有的风味。有的还添加各种食用香精、果仁、果脯等辅料,形成不同的花色品种。
微生物酶在食品工业中的应用
酶用于食品制造历史悠久,但对于酶的了解则是近代科学的重要成就。随着食品工业的发展,对于酶的品种、数量、质量提出了更高的要求。因此,世界各国都普遍重视酶的研究和生产。
一、微生物生产酶制剂的优点
一般认为M 细胞至少能产生2500种以上不同的酶。
微生物酶的生产具有选择性(选择菌株),便于工业化生产,不受季节、气候、地理等条件的限制;生产能力也可以不受限制,而且M生长周期短,有可能保证酶的供应。
二、微生物酶及其在食品工业中的应用
1、酶生产用的微生物:微生物酶制剂可以由细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、等M产生。
2、酶的种类:微生物酶的种类较多,主要包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、果胶酶、过氧化氢酶等。各种酶类在食品工业中起到不同的作用。
发酵工程在在食品工业上的应用:
主要有三大类产品,一是生产传统的发酵产品,如啤酒、果酒、食醋等;二是生产食品添加剂;三是帮助解决粮食问题。
在食品工业中,不仅利用微生物生产食品产品,而且还把它作为食品卫生标准中的检测指标之一来判断食品的卫生质量,从而有效地保证了产品质量,更好地指导消费和保护人类的身体健康 。
在微生物发酵方面,利益与弊端并存,发展与挑战同在,我们要做的就是通过不断发展的科技趋利避害,直面挑战才能求得发展。尽管我们今天享用的许多产品还离不开传统的发酵工业,但现代微生物工程已冲击到包括传统食品发酵业、制药业、有机酸制造业、饲料业等各个产业。
10. 啤酒发酵液用什么设备过滤,为什么
硅藻土过滤机
一般有板框式、水平叶片式和烛式
国内目前倾向于用烛式,消耗低,便于自动控制