物料处理与培养基制备.ppt

第六章 物料处理与培养基制备,计 划,授课时间 2学时 单元目标与要求 掌握固体物料处理与粉碎设备的结构、液体培养基的制备及杀菌设备的结构原理与工艺操作。 授课内容 固体物料的处理与粉碎设备，液体培养基的制备及杀菌设备。 重点和难点： 锤式与辊式粉碎设备的特点、原理、结构与计算。淀粉质原料的蒸煮糖化设备的特点、原理、结构与工艺操作,第一节 固体物料的处理与粉碎设备,一、固体物料的筛选除杂设备 （一）谷物原料粗选设备,三层孔径不同筛面 振动筛的轴转速：350-450r/min，偏心距25-30mm。 风速: 进口4-6m/s，出口4-7m/s,1大麦粗选机,2 、磁力除铁器 方法： 采用永久磁钢磁选,(1)固定型磁钢装置,(2)永磁滚筒,磁铁滚筒由 转动的外筒 和其中固定 不动的磁铁 芯组成,(二)大麦的精选及分级设备,1、大麦精选机 原理：利用杂粒与大麦长度不同的特点进行分离,(1）碟片式精选机,主要构件:由一组两侧开有许多袋孔的同轴碟片组成,1、大麦精选机 原理：利用杂粒与大麦长度不同的特点进行分离,(二)大麦的精选及分级设备,2）滚筒精选机,主要构件：是一个内表面开有袋孔的旋转圆筒,1）平板 分级筛 由三种不同规 格筛孔的筛面 组成 生产能力 G=Bq（kg/h）,2 大麦分级设备,(2）圆筒分级筛筒筛面分段布置不同孔径,生产能力 G=qDL（kg/h） 两种分级设备的比较：圆筒分级筛设备较简单、电机传动较方便，但筛面利用率较小。,二、固体物料粉碎设备,粉碎目的：加快物料蒸煮、液化、糖化、发酵的反应速度。,粉碎方法： 1）湿粉碎,2）干粉碎 干粉碎分为： a、挤压,b、冲击,c、磨碎,d、剪切,e、劈碎,二、固体物料粉碎设备,粉碎目的：加快物料蒸煮、液化、糖化、发酵的反应速度。,1、锤式粉碎机,1）原理 由于转盘高速旋转，使得锤刀获得猛烈的冲击力，把物料粉碎。 2）两个关键部件 锤刀， 筛网 3）产能力 Q = kD1L (kg/h） 4）功率消耗 N = kD21Ln （kW）,1、辊式粉碎机,原理 利用两辊筒相对转动把物料压碎 麦芽粉碎要求 大米粉碎要求,(1）两辊式粉碎机,3）多辊粉碎 特点: 多辊、振动筛,以2.56m/s,相向运动，有一定的速度差，作用是提高对物料的剪切力，增加破碎度；辊一个用螺栓固定在机架上，一个可以移动 .,振动筛的作用：麦芽经第一对辊筒粉碎后，由振动筛筛选分离出皮壳从筛面上排出，细粉从筛下送出，还需要再粉碎的物料进入第二对辊继续粉碎。,四辊：第一对是光 辊，第二对为丝辊两对辊筒，一组筛子，麦芽经第一对辊粉碎后，由筛 分装置分离出皮壳排出，粉粒再进入第二对辊筒进一步粉碎。,第二节 液体培养基的制备及杀菌设备,一、糖蜜原料的稀释与澄清 1、间歇式稀释设备 为敞口容器,2、糖蜜连续稀释器,主体：圆筒水平管 特点：管内装有若干隔板和筛板，将其分成若干空段，以改善糖液的流动形式，使糖蜜与水很好地混合。,(2）立式糖蜜稀释器,主体： 立式圆筒 特点：圆筒部分有7-8板半圆形缺口的隔板左右交替配置,(3）错板式糖蜜稀释器,主体:立式圆筒 特点：圆筒内有10-15块档板成600角设置,4）胀缩式糖蜜稀释器,主体： 立式变径圆筒 特点： 中间几次突然收缩直径,5）变管径式糖蜜稀释器,主体：立式变径圆筒 特点： 由几种不同管径的直管段连接而成,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,（一）蒸煮目的 1、破坏淀粉颗粒的外皮，使其内容物流出，呈溶解状态变成可溶性淀粉，便于糖化剂作用。 2、灭菌。 (二)蒸煮和糖化 1.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。 2. 对连续糖化的要求主要是使糊化醪与曲液充分混合，在一定温度下维持一定时间，并保持流动状态，以便于酶的作用。,罐式连续蒸煮糖化的特点：,、采用喷射加热器连续加热，节省 、操作容易控制； 、设备结构简单，为大中型工厂广泛采用； 、采用真空冷却器冷却，提高效率，降低费用。,1、连续式蒸煮罐,结构主体:圆筒与封头焊成 易损部件:下封头 罐径： D/H = 3-5 罐数：4-6个,操作过程：长圆筒与封头焊成，粉浆由罐底进料口压入，用活汽加热蒸煮 ，加热达要求的物料经罐顶出料口流出入后熟罐，物料出口管伸入罐内 300-400mm（使罐内留有一定的空间）从罐中部6引出部分糊化醪去制备液体曲。,2.连续式蒸煮罐,它由三层直径不同的套管组成。内层和中层管上都钻有很多小孔，各层套管用法兰连接。粉浆流过中层管，高压加热蒸汽从内外两层管的小孔内喷出，使热粉浆加热，这种形式汽液接触均匀，加热较全面，可在很短时间内使粉浆达到规定的蒸煮温度。,粉浆,冷粉浆,热粉浆,热粉浆,蒸汽,3、汽液分离器,操作要求： （1）分离出二次蒸汽 （2）装料率为50%,4、真空冷却器,优点：蒸煮醪在骤然冷却下，形成结晶状的小粒。 糊化醪冷却温度:10060 真空度：70-80kPa 冷水池入口,料液入口,冷水入口,水池,料液出口,真空冷却器的原理构造和计算,原理:物料在一定真空度下蒸发部分水，需要汽化潜热，取自料液本身，因而料液很快被冷却到真空相应的温度，称为真空冷却。 欲保持真空冷却器中真空度，一般要借助于水力喷射泵或蒸汽喷射泵，连续地抽去真空冷却器中的二次蒸汽。,真空冷却器构造,图1 真空冷却器 1圆桶体 人孔 进料管 料液排出管 温度计插座 真空表接管 二次蒸汽出口管 图2 三级真空冷却器 1圆桶体 锥形底 顶盖 料液进管 二次蒸汽出口管 料液出管 液封阀 溢流管,真空冷却器构造三维图,真空冷却器的计算,真空冷却器内产生的二次蒸汽量： W=GC(t1-t2)/r W二次蒸汽量（千克/小时） G料液流量（千克/小时） t1蒸发前温度（开） t2蒸发后温度（开） C料液比热（千焦/千克开） r真空操作二次蒸汽的汽化热（千焦/千克） 为了更完全地从料液中分离蒸汽，真空冷却器中蒸汽上升速度不应超过米秒，醪液在下降管中流速为0.8-0.5米秒。,喷淋冷却器构造和计算,设备动画4换热器4-07喷淋蛇管换热器.swf,喷淋却器结构,设备动画2流体输送2-8蒸汽喷射泵.swf,原理：蒸汽喷射泵有单级、二级、多级等。图中所示的是单级喷射泵。蒸汽从喷嘴高速喷出，使真空室内产生负压，为了平衡负压，从气体吸入口处抽吸气体，在混合室混合经扩大管排出。蒸汽喷射泵工作时要使用饱和蒸汽或过热蒸汽，即不能含有雾滴，否则雾滴在高速喷出时迅速气化，严重降低真空度。,蒸汽喷射泵原理、结构图,水力喷射泵结构与原理,原理：水力喷射泵系统由水箱、循环加压水泵、水力喷射泵及上下水管组成，工作时由水泵将冷水压入喷射泵，经泵中喷嘴高速（1530m/s）喷射造成真空，被抽吸的气体与水混合进入下水管，水可以循环使用。如果这种系统与蒸发器之间不串联冷凝器，则二次蒸汽被冷凝后会使水温升高，故生产中还要有补充水的装置，以控制水箱温度。,高位安装 高位安装的目的：为了使得水力喷射泵内形成足够的负压，以保持真空冷却器中的真空度，从而使料液很快被冷却到真空度相应的温度，达到冷却的目的。因此，必须使水力喷射泵高出地面11米，以此水位差来形成负压。,二次蒸汽,4、糖化设备,连续糖化罐 搅拌速度 45-90r/min 糖化罐体积 V = V/60（ m3 ）,糖化罐的构造和计算,（）糖化罐的计算 糖化罐的容积决定于醪液流量和在罐中的逗留时间及其有效的容积系数。 （）糖化罐的构造,气 液 分 离 器,糖化曲计量罐,真空糖化罐,冷 凝 器,真 空 冷 却 器,糖化醪泵,三级冷凝器,喷射液化器原理、结构图,原理： 喷射液化器主要由喷嘴、吸入室、扩大管和调节手轮组成。当带有压力的物料以高速进入喷射液化器经过其内部的喷嘴时，它的动能增大，静压能变小，造成吸入室内出现负压，将蒸汽吸入，并在吸入室内与物料接触，高速流向扩大管，物料与蒸汽在扩散管的喉部充分混合，物料被蒸汽加热，在瞬时将物料加热到所需的温度。,双酶法制糖工艺流程图,贮罐,调配预热,喷 射 液 化 器,后 熟 罐,喷 射 灭 酶,冷 却 器,糖 化 罐,冷 却 器,分 离 罐,三、啤酒生产中麦芽汁的制备,制备方法:两次煮出糖化和浸出糖化。 煮出糖化分:糊化、糖化、过滤、煮沸四个过程 糖化醪：未分离麦糟的混合液 麦芽汁：滤除麦糟后的混合液,（一） 啤酒厂糖化设备的组合方式,1. 两器组合 2. 四器组合 3. 五器组合 4. 六器组合,（二）糊化锅,1、作用 2、结构及材料 D/H = 2， 弧形底,蒸汽夹套传热 搅拌器 升气管 环形槽 调节风门 容积100kg干物料0.5m3 材料：不锈钢,球形锅中麦芽汁的循环图,3.原理弧形锅底对流体传热循环的影响，靠 近锅倾斜壁有较浅的液柱h2，但有较大的加热面积f2，而中心部位具有较深的液柱h1，加热面积f1较小，因此在锅底部位周围较快发生气泡，将液体向上推，而形成中心液体向下的自然循环。 优点:节省搅拌动力消耗，能够促进液体循环, ,便于清洗。,(三)糖化锅,1.结构：与糊化锅相似。H=0.5D 2.作用：蛋白质分解和淀粉糖化 3.容积：比糊化