Резервуар для ферментации уксусной кислоты на основе этанола — это специальное оборудование для глубокой вентиляции и ферментации жидкостей. Основанный на принципе аэробной ферментации уксуснокислых бактерий, он использует этанол (пищевой спирт) в качестве основного сырья, подает стерильный воздух и окисляет этанол до уксусной кислоты. Это основное оборудование для производства промышленного уксуса, ледяной уксусной кислоты и уксусной кислоты пищевого качества.
Конкретные сценарии применения
1. Пищевая промышленность: производство пищевого белого уксуса, сырья для производства уксуса, а также пригодность для производства пищевой уксусной кислоты;
2. Химические вспомогательные вещества: производство промышленной/пищевой ледяной уксусной кислоты для последующего производства лимонной кислоты, кормовых добавок и пищевых подкислителей;
3. Характеристики процесса: По сравнению с традиционным твердофазным производством уксуса, жидкостная ферментация этанола имеет более короткий цикл, более высокую степень конверсии и более высокую степень автоматизации. Она позволяет осуществлять прерывистую ферментацию и полунепрерывную ферментацию с подпиткой, что делает ее подходящей для крупномасштабного массового производства. Весь процесс представляет собой аэробную ферментацию, требующую чрезвычайно высокой точности в контроле растворенного кислорода, температуры, концентрации спирта и значения pH.
1. Система подачи (три независимых канала подачи, исключающих перекрестное загрязнение)
- Основной вход для материала (сверху): Подается стерильный спиртовой раствор и основная культуральная среда, снабженная санитарным диафрагменным клапаном. Материалы предварительно стерилизуются, а затем подаются герметично, чтобы предотвратить загрязнение другими бактериями.
- Загрузочный патрубок (боковая стенка): Низкая концентрация этанола и питательных веществ добавляется в процессе ферментации в режиме онлайн. Полностью автоматическая подача с постоянным потоком поддерживает постоянную концентрацию спирта в резервуаре и предотвращает дезактивацию уксуснокислых бактерий; подходит для полунепрерывных и непрерывных процессов ферментации.
- Регулируемый по pH входной патрубок подачи: автоматически добавляет щелочной раствор для стабилизации значения pH ферментационной системы и создания оптимальной среды для роста уксуснокислых бактерий.
2. Система разгрузки (послойная разгрузка, адаптируемая к двум режимам производства)
- Нижний главный сливной патрубок: После ферментации весь резервуар опорожняется и транспортируется в последующие секции фильтрации, обесцвечивания и концентрирования; оборудован быстрооткрывающимся санитарным шаровым клапаном, обеспечивающим возможность онлайн-очистки CIP;
- Циркуляционный сливной патрубок среднего слоя: предназначен для полунепрерывного брожения, он обеспечивает количественный слив зрелой жидкости уксуснокислого брожения при одновременном пополнении свежим сырьем для производства этанола, что позволяет осуществлять непрерывное производство без остановки оборудования и повышает эффективность его использования.
- Стерильный порт для отбора проб: Боковая стенка снабжена стерильным клапаном для отбора проб, который позволяет в любое время определять содержание алкоголя, уксусной кислоты и растворенного кислорода в резервуаре, а также контролировать конечную точку брожения в режиме реального времени.
3. Вход и выход вспомогательного воздушного контура
- Впуск воздуха: Нижний воздухозаборник с распределенной аэрацией, воздух проходит двухступенчатую фильтрацию и стерилизацию, после чего стерильный воздух равномерно подается в ферментационную жидкость для обеспечения требований высокоинтенсивного аэробного брожения;
- Выпускное отверстие: Верхнее выпускное отверстие, оснащенное пеногасителем и фильтром для стерилизации отработанных газов, предотвращающим выброс бактерий и переполнение системы каплями.
1. Основная конструкция резервуара
- Материал: Внутренний резервуар изготовлен из нержавеющей стали 316L, внешний кожух — из нержавеющей стали 304; весь резервуар имеет гладкую поверхность без «мертвых зон» и отполирован до зеркального блеска, что соответствует требованиям полностью автоматической CIP-очистки;
- Конструкция: Двухслойная оболочка, через которую циркулирует охлаждающая/горячая вода для обеспечения точного поддержания постоянной температуры; конструкция, выдерживающая давление и способная выдерживать стерилизацию на месте при температуре 121℃.
2. Основные системы поддержки процессов
- Система перемешивания: двухслойная пеногасящая лопатка + нижняя аэрационная лопатка, низкая скорость и высокое содержание растворенного кислорода в сочетании с нижней аэрацией улучшают газожидкостное перемешивание; предотвращает образование большого количества пены во время ферментации, исключая необходимость в избыточном количестве пеногасителя;
- Система контроля температуры: онлайн-датчик температуры, циркуляционное водяное охлаждение с рубашкой и автоматический контроль температуры, постоянная температура брожения поддерживается на уровне 30-35℃ (оптимальная температура брожения для уксуснокислых бактерий);
- Система контроля растворенного кислорода и давления воздуха: Электрод для измерения растворенного кислорода, работающий в режиме онлайн, автоматически связан с объемом подаваемого воздуха и позволяет в реальном времени регулировать объем подаваемого стерильного воздуха; оснащен системой автоматического контроля давления в резервуаре для поддержания небольшого избыточного давления и предотвращения проникновения внешних бактерий;
- Система онлайн-контроля pH: мониторинг pH ферментационной среды в режиме реального времени, автоматическое пополнение кислоты и щелочи, а также стабилизация среды ферментации;
- Полностью автоматическая система CIP-очистки: резервуар предварительно загружен вращающимися чистящими шариками, которые позволяют проводить всестороннюю очистку и стерилизацию внутри резервуара без его вскрытия, в соответствии со стандартами пищевой гигиены;
- Система пеногашения: Двойная конфигурация механического пеногашения + автоматический пеногаситель, подходит для условий сильного пенообразования при ферментации этанола.
3. Приборы и системы автоматического управления
- Вспомогательные компоненты: уровнемер, манометр, датчик температуры, датчик растворенного кислорода, датчик для онлайн-обнаружения алкоголя;
- Электрическое управление: полностью автоматическое управление с помощью сенсорного ПЛК, возможность предварительной настройки кривой ферментации, автоматическая запись данных о температуре, растворенном кислороде, объеме воздуха и pH на протяжении всего процесса, а также поддержка экспорта данных и отслеживаемости;
- Функции безопасности: сигнализация о перегреве, избыточном давлении и высоком/низком уровне жидкости; аварийный предохранительный клапан; безопасная и контролируемая работа.
- Температура брожения: 30-35℃
- Внутреннее рабочее давление: 0,02-0,05 МПа (слегка избыточное давление, стерильная среда)
- Начальная концентрация этанола: 5%-8%
- Кислотность в конце ферментации: ≥9-10% уксусной кислоты
- Цикл брожения: прерывистое брожение длится 36-48 часов, полунепрерывное брожение может продолжаться непрерывно в течение 24 часов.