La cuve de fermentation d'acide acétique à base d'éthanol est un équipement spécifique pour la fermentation en milieu liquide sous ventilation profonde. Fonctionnant selon le principe de la fermentation aérobie par les bactéries acétiques, elle utilise l'éthanol (alcool alimentaire) comme matière première principale, introduit de l'air stérile et oxyde l'éthanol en acide acétique. C'est un équipement essentiel pour la production de vinaigre industriel, d'acide acétique glacial et d'acide acétique de qualité alimentaire.
Scénarios d'application spécifiques
1. Industrie alimentaire : Fabrication de vinaigre blanc comestible, matières premières pour la fabrication de vinaigre et adaptées à la production d'acide acétique de qualité alimentaire ;
2. Auxiliaires chimiques : Production d'acide acétique glacial de qualité industrielle/alimentaire pour la production ultérieure d'acide citrique, d'additifs alimentaires et d'acidifiants alimentaires ;
3. Caractéristiques du procédé : Comparée à la fermentation traditionnelle du vinaigre en milieu solide, la fermentation liquide à l'éthanol présente un cycle plus court, un taux de conversion plus élevé et un degré d'automatisation supérieur. Elle permet une fermentation intermittente et une fermentation semi-continue en mode fed-batch, et convient à une production de masse à grande échelle. L'ensemble du procédé repose sur une fermentation aérobie, qui exige une précision extrême dans le contrôle de l'oxygène dissous, de la température, de la concentration en alcool et du pH.
1. Système d'alimentation (trois voies d'alimentation indépendantes, aucune contamination croisée)
- Entrée principale du matériel (en haut) : une solution d'alcool stérile et un milieu de culture de base sont introduits par un système équipé d'une vanne à membrane sanitaire. Les matériaux sont stérilisés au préalable puis introduits de manière étanche afin d'éviter toute contamination bactérienne.
- Orifice d'alimentation (paroi latérale) : une faible concentration d'éthanol et de nutriments est ajoutée en continu pendant la fermentation. L'alimentation automatique à débit constant maintient une concentration d'alcool stable dans la cuve et empêche l'inactivité des bactéries acétiques ; convient aux procédés de fermentation semi-continus et continus.
- Entrée d'alimentation à pH réglable : ajoute automatiquement une solution alcaline pour stabiliser le pH du système de fermentation et créer un environnement de croissance optimal pour les bactéries acétiques.
2. Système de décharge (décharge par couches, adaptable à deux modes de production)
- Orifice de décharge principal inférieur : après la fermentation, la cuve entière est déchargée et transportée vers les sections suivantes de filtration, de décoloration et de concentration ; équipée d'une vanne à bille sanitaire à ouverture rapide, prenant en charge le nettoyage en ligne CIP ;
- Orifice de décharge à circulation de la couche intermédiaire : dédié à la fermentation semi-continue, il décharge quantitativement le liquide de fermentation d'acide acétique mature tout en réapprovisionnant en matières premières d'éthanol frais, permettant une production continue sans arrêter la machine et améliorant l'utilisation de l'équipement.
- Orifice de prélèvement stérile : La paroi latérale est équipée d'une vanne de prélèvement stérile, qui permet de détecter à tout moment la teneur en alcool, la teneur en acide acétique et l'oxygène dissous dans la cuve, et de surveiller en temps réel le point final de la fermentation.
3. Entrée et sortie du circuit d'air auxiliaire
- Entrée d'air : Entrée d'air d'aération répartie par le bas, l'air est filtré à travers deux étapes de stérilisation, et de l'air stérile est injecté uniformément dans le liquide de fermentation pour répondre aux exigences de la fermentation aérobie à haute intensité ;
- Orifice d'échappement : Échappement supérieur, équipé d'un dispositif anti-mousse et d'un filtre de stérilisation des gaz d'échappement pour empêcher la libération de bactéries et le débordement de gouttelettes.
1. Structure principale du réservoir
- Matériau : Cuve intérieure en acier inoxydable 316L, enveloppe extérieure en acier inoxydable 304, la cuve entière est exempte de coins morts et polie miroir pour répondre aux exigences de nettoyage entièrement automatique CIP ;
- Structure : Structure à double enveloppe, avec circulation d'eau de refroidissement/eau chaude à travers l'enveloppe pour obtenir un contrôle précis et constant de la température ; conception résistante à la pression, capable de supporter une stérilisation in situ à 121 °C.
2. Systèmes de support des processus de base
- Système de mélange : Palette antimousse double couche + palette de mélange d'aération inférieure, faible vitesse et forte teneur en oxygène dissous, combinée à une aération de fond, améliore le mélange gaz-liquide ; évite la génération d'une grande quantité de mousse pendant la fermentation, éliminant le besoin d'un agent antimousse excessif ;
- Système de contrôle de la température : sonde de température en ligne, refroidissement par eau circulante à double enveloppe et contrôle automatique de la température, la température constante de fermentation est maintenue à 30-35℃ (la température de fermentation optimale pour les bactéries acétiques) ;
- Système de contrôle de l'oxygène dissous et de la pression d'air : électrode d'oxygène dissous en ligne, reliée automatiquement au volume d'air entrant, ajustement en temps réel du volume d'air stérile entrant ; équipé d'un contrôle automatique de la pression du réservoir pour maintenir une légère pression positive et empêcher l'entrée de bactéries externes ;
- Système de contrôle du pH en ligne : surveillance en temps réel du pH du bouillon de fermentation, réapprovisionnement automatique en acide et en alcali et stabilisation de l'environnement de fermentation ;
- Système de nettoyage CIP entièrement automatique : la cuve est préchargée de billes de nettoyage rotatives, qui peuvent effectuer un nettoyage et une stérilisation complets à l'intérieur de la cuve sans l'ouvrir, conformément aux normes d'hygiène alimentaire ;
- Système antimousse : Double configuration d'antimousse mécanique + sonde antimousse automatique, adaptée aux conditions de forte formation de mousse lors de la fermentation de l'éthanol.
3. Systèmes d'instrumentation et de contrôle automatique
- Composants auxiliaires : indicateur de niveau, manomètre, transmetteur de température, sonde à oxygène dissous, sonde de détection d'alcool en ligne ;
- Contrôle électrique : écran tactile PLC entièrement automatique, permet de prérégler la courbe de fermentation, d'enregistrer automatiquement la température, l'oxygène dissous, le volume d'air et les données de pH tout au long du processus, et prend en charge l'exportation et la traçabilité des données ;
- Dispositifs de sécurité : alarmes de surchauffe, de surpression et de niveau de liquide haut/bas ; soupape de décharge de pression d'urgence ; fonctionnement sûr et contrôlable.
- Température de fermentation : 30-35℃
- Pression de service interne : 0,02-0,05 MPa (environnement stérile à pression légèrement positive)
- Concentration initiale d'éthanol : 5 % à 8 %
- Acidité en fin de fermentation : ≥ 9-10 % d'acide acétique
- Cycle de fermentation : la fermentation intermittente dure 36 à 48 heures, la fermentation semi-continue peut durer en continu pendant 24 heures.