发酵温度控制中的应用

PLC在啤酒发酵温度控制中的应用在啤酒发酵温度控制中的应用在啤酒发酵温度控制中的应用在啤酒发酵温度控制中的应用啤酒的发酵过程是在啤酒酵母的参与下，对麦汁的某些组成进行一系列代谢，从而将麦汁风味转变为啤酒风味的过程。啤酒发酵是啤酒生产工艺流程中关键环节之一，也是一个极其复杂的在发酵罐内发生并释放大量热量的生化放热反应过程。由于这一过程中不仅麦汁中的可酵糖和氨基酸等营养物质被酵母细胞酶分解为乙醇（C2H5OH）和二氧化碳（CO2），同时还产生一系列的发酵副产物。

如：双乙酰，高i级醇、醛、酸、酯等。这些代谢产物的含量虽然***，但它们对啤酒质量和口味的影响很大，而这些中间代谢产物的生成取决于发酵温度。因此发酵过程是否正常和顺利，将直接影响到***终啤酒成品的质量。比如，发酵过程的温度若发生剧烈变化，不仅会使酵母早期沉淀、衰老、***、自溶，造成发酵异常，还直接影响到酵母代谢副产物组成，从而对啤酒酒体与风味，及啤酒胶体稳定性造成危害。所以发酵过程工艺条件的控制历来都受到酿酒工作者的高度重视。

过去啤酒发酵过程中各种工艺参数的控制，多用常规表显示，人工现场操作调节，手工记录来实现。然而随着啤酒产量的不断增大，发酵罐数量逐步增多（有的厂已达30～40个），倘若仍然沿用常规办法，不仅会因仪表众多，给工人的生产操作造成极大的不便，而且还会因疏忽、错漏等人为原因，造成生产质量的不稳定，甚至发生生产事故。因此，设计用可编程控制器（PLC）自动控制啤酒发酵罐的发酵温度。

发酵罐采用的优点技术选择

1、反应溶液分布均匀：气液固三相的均匀混合与溶液成分的混合分散良好是生物反应器的普遍要求，因其流动、混合与停留时间分布均受到影响。这对需氧生物细胞的生长和产物生成有利。此外，还需避免发酵罐液面生成稳定的泡沫层，以免生物细胞积聚于上而受损害甚至***。

2、较高的溶氧速率和溶氧效率：气升式发酵罐有较高的气含率和比气液接触介面，因而有高传质速率和溶氧效率，且溶氧功耗相对低。

3、剪切力小，对生物细胞损伤小：由于气升式发酵罐没有机械搅拌叶轮，故对细胞的剪切损伤可减至***i低，尤其适合植物细胞及组织的培养。

4、传热良好：好气发酵均产生大量的发酵热，气升式发酵罐因液体综合循环速率高，同时便于在外循环管路上加装换热器，以保证除去发酵热以控制适宜的发酵温度。

5、结构简单，易于加工制造

6、操作和维修方便：气升式发酵罐结构较简单，能耗低，操作方便，特别是不易发生机械搅拌轴封容易出现的渗漏染菌问题

发酵罐有着哪些广泛的应用？

发酵罐发酵过程中，为了能对生产过程进行必要的控制，我们需要对有关参数进行定期取样测定或进行连续测量，以确定其参数对于发酵罐发酵过程的影响程度。发酵罐反映发酵过程变化的参数可以分为两类：一类是可以直接采用特定的传感器检测的参数。它们包括反映物理环境和化学环境变化的参数，如温度、压力、搅拌功率、转速、泡沫、发酵液粘度、浊度、pH、离子浓度、溶解氧、基质浓度等，称为直接参数。

另一类是至今尚难于用传感器来检测的参数，包括细胞生长速率、产物合成速率和呼吸嫡等。这些参数需要根据一些直接检测出来的参数，借助于电脑计算和特定的数学模型才能得到，因此这类参数被称为间接参数。上述参数中，发酵罐对发酵过程影响较大的有温度、pH值和溶解氧浓度等。

发酵罐温度对发酵过程的影响是多方面的，它会影响各种酶反应的速率，改变菌体代谢产物的合成方向，影响微生物的代谢调控机制。除这些直接影响外，温度还对发酵液的理化性质产生影响，如发酵液的粘度、基质和氧在发酵液中的溶解度和传递速率、某些基质的分解和吸收速率等，进而影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。发酵罐发酵温度是既适合菌体的生长，又适合代谢产物合成的温度，它随***、培养基成分、培养条件和菌体生长阶段不同而改变。理论上，整个发酵过程中不应只选一个培养温度，而应根据发酵的不同阶段，选择不同的培养温度。在生长阶段，应选择***适生长温度，在产物分泌阶段，应选择***适生产温度。

但实际生产中，由于发酵液的体积很大，升降温度都比较困难，所以在整个发酵过程中，往往采用一个比较适合的培养温度，使得到的产物产量***i高，或者在可能的条件下进行适当的调整。发酵罐发酵温度可通过温度计或自动记录仪表进行检测，通过向发酵罐的夹套或蛇形管中通人冷水、热水或蒸汽进行调节。发酵罐工业生产上，所用的大发酵罐在发酵过程中一般不需要加热，因发酵中释放了大量的发酵热，在这种情况下通常还需要加以冷却，利用自动控制或手动调整的阀门，将冷却水通人夹套或蛇形管中，通过热交换来降温，保持恒温发酵。

微生物发酵的***适氧浓度与临界氧浓度是不同的。前者是指溶解氧浓度对生长或合成有一***适的浓度范围，后者一般指不影响菌体呼吸所允许的***i低氧浓度。为了避免生物合成处在氧限制的条件下，需要考察每一发酵过程的临界氧浓度和***适氧浓度，并使其保持在***适氧浓度范围。发酵罐在供氧方面，主要是设法提高氧传递的推动力和氧传递系数，可以通过调节搅拌转速或通气速率来控制。同时要有适当的工艺条件来控制需氧量，使菌体的生长和产物形成对氧的需求量不超过设备的供氧能力。发酵罐发酵液的需氧量，受菌体浓度、基质的种类和浓度以及培养条件等因素的影响，其中以菌浓的影响***为明显。发酵液的摄氧率随菌浓增大而增大，但氧的传递速率随菌浓的对数关系减少。

发酵罐整机模块化设计有哪些特点？

发酵罐采用耐高温玻璃做罐体，发酵过程中可清楚的观察发酵液体发生变化，机械搅拌系统有上搅拌和磁力偶合两种，转速无级可调，发酵温度、PH、溶解氧等参数自动控制、自控记录、贮存、打印。发酵罐用于科研院所以及企业的微生物实验室，是精密发酵试验的理想设备，也适用于微生物发酵培养基配方的筛选、发酵工艺参数的优化以及生产工艺与***的验证等。