第二章生物细胞培养基制备设备

1、发酵机械与设备发酵机械与设备n徐徐 明明 芳芳 博博 士士n教教 授授n暨暨 南南 大大 学学 生生 科科 院院n2015-09-18目录绪论绪论第一篇第一篇 生物质原料处理设备生物质原料处理设备第二篇第二篇 生物反应设备生物反应设备第三篇第三篇 产物分离设备产物分离设备第四篇第四篇 其他设备其他设备生物反应器生物反应器检测控检测控制仪表制仪表培养基培养基2 2（灭菌）（灭菌）经加工经加工原料原料酶酶细胞细胞生物催化剂生物催化剂（游离或固定化）（游离或固定化）机械能机械能除除菌菌空气空气产品提取纯化产品提取纯化副产品副产品产品产品废物废物热能热能营养物营养物典型工业生物技术过程典型工业生物技术

2、过程第一篇第一篇 生物质原料处理设备生物质原料处理设备n第一章第一章 生物质原料预处理设备生物质原料预处理设备n第二章 生物细胞培养基制备设备n第三章 生物细胞培养基灭菌设备内容内容思考题。nA.圆盘平直叶涡轮搅拌器 B.螺旋浆式搅拌器 C.醪液内二氧化碳的密度梯度 D. 二折叶旋桨式搅拌器？n2.酒精厂连续蒸煮、糖化流程酒精厂连续蒸煮、糖化流程？ ？n5、连续蒸煮糖化设备有几种形式？、连续蒸煮糖化设备有几种形式？n6、几种糖蜜稀释器的主要结构形式特点的差异性？、几种糖蜜稀释器的主要结构形式特点的差异性？n7、糖蜜原料的澄清方法有几种？。、糖蜜原料的澄清方法有几种？。n8、麦芽汁的制备流程？主

3、要设备的结构及工作原理：糊化锅、麦芽汁的制备流程？主要设备的结构及工作原理：糊化锅、糖化锅、糖化锅、n9、固体培养基制备的主要设备有有几种？、固体培养基制备的主要设备有有几种？生物反应器生物反应器检测控检测控制仪表制仪表培养基培养基（灭菌）（灭菌）经加工经加工原料原料酶酶细胞细胞生物催化剂生物催化剂（游离或固定化）（游离或固定化）机械能机械能除除菌菌空气空气产品提取纯化产品提取纯化副产品副产品产品产品废物废物热能热能营养物营养物典型工业生物技术过程典型工业生物技术过程培养基制备工艺过程：培养基制备工艺过程： 灭灭 菌菌 冷冷 却却 第一节 、淀粉质原料的蒸煮糖化设备（一）蒸煮目的（一）蒸煮目的

4、1 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、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。粉，便于糖化剂作用。2 2、灭菌。、灭菌。( (二二) )蒸煮和糖化蒸煮和糖化1.1.连续蒸煮有低温长时间的罐式连续蒸煮工艺，连续蒸煮有低温长时间的罐式连续蒸煮工艺，中温的柱式连续蒸煮工艺和中温的柱式连续蒸煮工艺和高温短时间的管式连续蒸煮工艺。高温短时间的管式连续蒸煮工艺。 2. 2. 在一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。定温度下维持一定时间，并保持流动状态，以便于酶的作用。第一节 淀粉质原料的蒸煮与糖化 ：（淀粉酶促水解）

5、 1.3 后熟罐（气液分离）操作过程：长圆筒与封头焊成，操作过程：长圆筒与封头焊成，用，用，加热达要求的，加热达要求的，物料出口管伸入，物料出口管伸入罐内罐内300-400mm（使罐内留有一定（使罐内留有一定的空间）从罐中部的空间）从罐中部6引出引出。 罐式连续蒸煮糖化的特点：罐式连续蒸煮糖化的特点：、采用、采用，节省，节省、操作容易控制；、操作容易控制；、设备结构简单，为、设备结构简单，为、采用、采用，提高效率，提高效率，降低费用。降低费用。 图2-13 蒸煮罐1-粉浆入口 2-加热蒸汽管 3-糊化醪出口 4-安全阀接口 5-压力表 6-制液体曲醪出口 7-罐耳 8-温度计测温口 9-人孔3

6、21546879 图2-14 最后一个后熟器（气液分离器）1-糊化醪入口 2-糊化醪出口 3-耳架 4-自控液位仪表接口5-压力表 6-二次蒸汽进口 7-人孔 8-安全线 9-液位指示器8756493412糊化醪 它由。都钻有很多小孔，各层套管用法兰连接。粉浆流过中层管，使热粉浆加热，这种形式汽液接触均匀，加热较全面，可在。粉浆冷粉浆热粉浆热粉浆蒸汽3、汽液分离器、汽液分离器（后熟器）（后熟器）n操作要求：操作要求：（1 1）（2 2）装料率为）装料率为50%50%4、真空冷却器、真空冷却器（加快冷却）（加快冷却）n优点：蒸煮醪在骤然优点：蒸煮醪在骤然冷却下，形成结晶状冷却下，形成结晶状的小粒

7、。的小粒。n真空度真空度：70-80kPa70-80kPan冷水池入口冷水池入口料液入口料液入口冷水入口冷水入口水池水池料液出口料液出口真空冷却器的原理构造真空冷却器的原理构造 原理原理: :物料在一定真空度下蒸发部分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，称为料液很快被冷却到真空相应的温度，称为真空冷却。真空冷却。 欲保持真空冷却器中真空度，一般要欲保持真空冷却器中真空度，一般要，。真空冷却器构造三维图真空冷却器构造三维图真空连续糖化罐工艺真空连续糖化罐工艺图2-20 真空糖化装置142389Aabcd

8、efg a 汽液分离器（最后 个后热器）b-糖化曲液计量罐 c-真空糖化罐 d-冷凝器 e-三级真空冷却器 f-三级冷凝器 g-糖化醪泵 1，2，8-阀 3，4，6，7，9-控制阀及管 5-测温管。 罐式连续蒸煮糖化的特点：罐式连续蒸煮糖化的特点：、采用、采用，节省，节省、操作容易控制；、操作容易控制；、设备结构简单，为、设备结构简单，为、采用、采用（2 2）柱式连续蒸煮设备）柱式连续蒸煮设备3图2-15 柱式连续蒸煮流程图1-粉浆罐 2-泵 3-加热器 4-缓冲器 5-柱子 6-后熟器1245555566图2-16 加热器粉浆粉浆蒸汽蒸汽蒸汽加热（3 3）管式连续蒸煮）管式连续蒸煮-糖化工艺

9、流程糖化工艺流程2010图2-17 管式连续蒸煮设备流程图181716191176151213141289543 6- 6- 7-7-泵泵 9- 9-进料控制阀进料控制阀 10- 10-过滤器过滤器 12- 12-单向阀单向阀 13-13-三套管加热器三套管加热器 14- 14-蒸煮管道蒸煮管道 15- 15-压力控制阀压力控制阀 17- 17-蒸汽分离器蒸汽分离器 18-18- 19- 19- a.a.连续糖化罐连续糖化罐糖化罐（淀粉、糊精水解）糖化罐（淀粉、糊精水解）糖化罐的构造和计算糖化罐的构造和计算（）糖化罐的计算（）糖化罐的计算 糖化罐的容积糖化罐的容积和在罐中的和在罐中的逗留时间及

10、其有效的逗留时间及其有效的容积系数。容积系数。 （）糖化罐的构造（）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 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2 2、45738 图2-21 锥形蒸煮锅1-加料口 2-排汽阀 3-锅耳 4-取样器 5-加热蒸汽管 6-排醪管 7-衬套 8-压力表2161211109873412糖 化 醪热水大米粉 图 2-33 糊 化 锅大 米 粉 进 口 ； 2-热 水 进 口 ； 3-搅 拌 器 ； 4-加 热 蒸 汽 管 进 口 ； 5-蒸 汽 冷 凝 水 出 口 ； 6-糊 化 醪 出

11、口 ； 7-不 凝 性 气 体 出 口 ； 8-耳 架 ； 9-麦 芽 粉 液 或 糖 化 醪 入 口 ； 10-环 形 槽 ； 11-污 水 排 出 口 管 ； 12-风 门采用连续稀释法采用连续稀释法图2-29 水平式糖蜜连续稀释器糖密入口热水营养盐类酒精液体冷水糖蜜出口432143214-4 切面3-3 切面2-2 切面1-1 切面管管内内没没有有搅搅拌拌器器主体：圆筒水平管主体：圆筒水平管 管内装管内装有若干隔板和筛板，有若干隔板和筛板，将其分成若干空段，将其分成若干空段，以改善糖液的流动形以改善糖液的流动形式，使糖蜜与水很好式，使糖蜜与水很好地混合。地混合。(3(3）错板式糖蜜稀释器

12、）错板式糖蜜稀释器2、糖蜜原料的澄清、糖蜜原料的澄清n目的是使原料中的灰渣等固形物沉淀原料中的灰渣等固形物沉淀，同时进行灭菌灭菌，以达到发酵的要求。n对于固体含量少0.1%（v/v），颗粒直径在5100m的悬浮液，在过滤时难以形成滤饼，就要采用澄清过滤。 第四节 啤酒生产中麦芽汁的制备设备n麦芽汁是啤酒酵母的培养基，是影响啤酒的产量和质量的关键因素之一。n制备设备：糊化锅、糖化锅、过滤槽和煮沸锅糊化锅、糖化锅、过滤槽和煮沸锅等。等。（一）（一） 啤酒厂糖化设备的组合方式啤酒厂糖化设备的组合方式糊化锅、糖化锅、过糊化锅、糖化锅、过滤槽、麦汁煮沸锅、糖化醪过滤槽）滤槽、麦汁煮沸锅、糖化醪过滤槽）啤

13、酒生产流程主要作用是用于煮沸大米粉和部分麦芽粉醪液，使淀粉糊化和液化。1糊化锅的构造2糊化锅的容积糊化锅糊化锅1、作用、作用2、结构及材料、结构及材料D/H = 2，弧形底弧形底,蒸汽夹套传热蒸汽夹套传热搅拌器搅拌器升气管升气管环形槽环形槽调节风门调节风门容积容积100kg干物料干物料0.5m3材料：不锈钢材料：不锈钢弧形锅底对流体传热循环的弧形锅底对流体传热循环的影响，靠影响，靠 近锅倾斜壁有较浅近锅倾斜壁有较浅的液柱的液柱h h2 2，但有较大的加热面，但有较大的加热面积积f f2 2，而中心部位具有较深的，而中心部位具有较深的液柱液柱h h1 1，加热面积，加热面积f f1 1较小，因较

14、小，因此在锅底部位周围较快发生气此在锅底部位周围较快发生气泡，将液体向上推，而形成中泡，将液体向上推，而形成中心液体向下的自然循环。心液体向下的自然循环。 优点优点: :节省搅拌动力消耗，能够节省搅拌动力消耗，能够促进液体循环促进液体循环, , ,便于清洗便于清洗。 糖化锅糖化锅1.1.结构：与糊化锅相似。结构：与糊化锅相似。H=0.5DH=0.5D2.2.作用：作用：3.3.容积：容积： 装满系数为装满系数为0.70.74.4.传热面积：比糊化锅小传热面积：比糊化锅小n用途：过滤糖化后的麦醪，使n型式与构造 ：具有不锈钢圆柱形槽身和平底及紫铜板弧形顶盖的容器，筛孔一般采用0.40.73050

15、mm条形孔或直径0.8mm的圆孔，内设有耕糟装置 。 图2-35 过滤槽1-人孔单拉门； 2-人孔双拉门；3-喷水管；4-滤板；5-出糟门；6-变速箱；7-电动机； 8-油压缸； 9-减速箱；10-耕糟装置；11-槽体；12-槽盖；13-排气管冷凝水出口1234567891011121314冷热水入口醪液入口麦汁出口麦糟出口n用途：用于麦汁的煮沸和浓缩，。并加入，使进入麦汁中。n n型式与结构 ：结构型式与 ，有搅拌装置n容积：麦芽煮沸锅容积计算与糊化锅相同。 n麦汁煮沸锅的容量：100kg麦芽约需800900升容量，加上2530作为麦汁运动的空间n锅内液柱高与直径之比：1：2 n搅拌叶的转速

16、：约2035r/min，3m/s 左右n排汽管的截面积：锅内液体表面积的1/301/50n煮沸时间：一般约1.52小时 图2-36 麦芽煮沸锅1-电动机； 2-减速箱；3-出料阀；4-搅拌装置；5-锅体；6-液量标尺； 7-人孔双拉门；8-锅盖；9-排气管；10-筒形风帽；11-人孔单拉门111098764321冷凝水出冷热水进口麦汁入口麦汁出口啤酒发酵设备啤酒酿造工艺粉碎机粉碎机冷却器冷却器发酵罐发酵罐啤酒酿造流程啤酒酿造流程两器酱油固态发酵车间发酵池n固体培养基制备的主要设备有：粉碎设备、润水设备、固体培养基制备的主要设备有：粉碎设备、润水设备、混合设备、蒸煮灭菌设备、冷却设备等混合设备、

17、蒸煮灭菌设备、冷却设备等原料粉碎润水混合均匀蒸煮接种种曲菌种辅料 水混合均匀冷却湿料出口图2-38 绞龙式润水装置原料入口加水管nJLR-250型 润水输送机：131-电动机3kW 960转；2-蜗轮蜗杆减速箱，减速1：50，皮带盘130；3-减速箱齿轮100，18齿斜5.5M； 4-过桥中齿轮410斜齿815M；5-过桥小齿轮110斜齿18M；6-转锅正齿轮840齿斜969M；7-水管； 8-蒸汽管；9-安全阀；10-压力表；11-排气管；2-排气阀；13-闸阀；14-Dg125mm插热冷却管 图2-39 N.K式旋转蒸煮锅43215614121110987n蒸煮目的：蒸煮目的：对固体培养基

18、进行灭菌；对固体培养基进行灭菌；n使培养基中的蛋白质适度变性；使培养基中的蛋白质适度变性；n使淀粉原料糊化。使淀粉原料糊化。n蒸煮灭菌设备蒸煮灭菌设备 ：n（1）常压蒸煮锅常压蒸煮锅n（2）加压蒸煮锅加压蒸煮锅：是能承受一定压力的圆筒型钢是能承受一定压力的圆筒型钢板蒸煮锅。灭菌时需排尽冷空气。板蒸煮锅。灭菌时需排尽冷空气。n（3）集搅拌、蒸煮、冷却于一体的蒸煮灭菌设备集搅拌、蒸煮、冷却于一体的蒸煮灭菌设备n（4）连续蒸煮设备）连续蒸煮设备n转鼓式蒸煮灭菌机 ：n 有一钢板焊制、能承一定压力的转鼓。鼓中心有空心横轴，装料后，转鼓转速为0.51r/min，培养基在鼓内被翻动，蒸汽沿轴中心通入鼓内，对固体培养基加热和灭菌。灭菌完毕后，真空冷却培养基。 图2-41 转鼓式固体培养基蒸煮灭菌机1-吸气口；2-真空管；3-空心横轴；4-搅拌叶；5-水蒸汽1235酱油车间蒸料罐一角（旋转）连续蒸