ch01 生物反应物料处理及输送.ppt

1、Chapter1 生物反应物料处理及输送,原料,灭菌 无菌空气（空压机）、动力、蒸汽（锅炉）,发酵（反应）,提取（下游技术）,产品（包装） 市场,粉碎（也有产品的粉碎） 配料、选料 输送,沉淀分离（过滤、离心、超滤、 反渗透）等 干燥、蒸馏,菌种接种,（一）、筛选机,生产用的谷物原料常含有各种杂质，如泥土、砂石、草籽、杂谷、金属等，这必须先用筛子清除。 生产过程又往往需将粒度不同的物树加以分级，这也要用筛子来完成。 筛选机械有多种不同的构造，发酵工厂中较常用的是振动筛和转筒筛。,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,（二）磁铁分离器,发酵工厂使用的原料中，如大麦、大米、

2、玉米、地瓜干等，常混杂有磁性金属杂质，这些杂质如不清除，随着原料进入高速运转的粉碎机或精选机中，将会对机器造成损害，所以必须用磁铁分离器分离出夹杂在原料中的金属杂质。,磁铁分离器可由永久磁铁或电磁铁组成。 永久磁铁： 具有结构简单，使用维护简便和不耗电能等优点，但磁力较弱，磁性会退化。 电磁铁: 磁力稳定，性能可靠，但必须保证一定的电流强度，且结构稍复杂。 常用的磁铁分离器有平板式和旋转式两种。,平板式磁铁分离器是由若干块磁铁排成一排，镶在木槽中，磁极露在物料通过的倾斜平面上，倾角3040。，如图1-1所示。磁铁可安装一排或多排。被磁极吸住的铁块用人工取下。停止使用时，可用铁板将两个磁极盖住，

3、以保存磁性。,旋转式磁铁分离器是由半圆形磁铁芯与旋转滚筒所组成，如图12所示。磁铁芯可以是永久磁铁也可以是电磁铁。滚筒用非导磁材料制成，以便让磁芯的磁力线穿透滚筒而吸住料流中的磁性杂质，并在脱离磁力区时能顺利排放杂质。滚筒与磁芯的间隙应不超过2mm。落在滚筒上的物料随滚筒转动而自由排出。夹杂在物料中的铁块则被吸附在滚筒表面，并随滚筒转至磁场作用区外，自动落入盛铁盒内。,（三）、大麦精选与分级设备,在初选结束后。有些原料还需要进行精选，如啤酒发酵的原料大麦，在除铁和粗选后，还要进行精选和分组，目的是要除去一些圆形杂粒，特别是断裂的半粒大麦（伤麦）和草子，因为伤麦在发芽时容易生霉，草子则会给麦汁和

4、啤酒带来不良草味。,碟片式精选机 滚筒式精选机,平板分级筛 圆筒分级筛,碟片式精选机的特点：,工作面积大，转速高，产量比滚筒精选机大，碟片损坏可以更换。,滚筒精选机的特点是： 它分离出来的杂粒中含大麦较少；其主要缺点是袋孔的利用系数低，产量也较低，且工作面磨损后不能修复。,圆筒分级筛的优点： 设备简单，电机传动比平板分级筛方便。 缺点： 筛面利用率小，仅为筛面的1/5左右。,二、固体物料的粉碎设备,固体物料经粉碎后，颗粒度变小，原料的表面积显著增大，可加速蒸煮时的溶解过程，节省蒸汽，减少能量消耗，提高淀粉利用率，并能减少输送管道的阻塞现象，便于连续化生产。,（一）、物料粉碎的力学分析,1.挤压

5、破碎,2.冲击破碎,3.研磨破碎,4.剪切破碎,5.劈裂破碎,（二）、粉碎机的基本要求,粉碎后的物料颗粒大小要均匀； 已被粉碎的物块，应立即从轧压部位排除； 操作应能自动化，如能不断的自动卸料等； 易磨损的部件应容易更换； 粉尘应很少，以减少环境污染及保障工人身心健康； 在操作发生障碍时，应有保险装置能使自动停机； 单位产品消耗的能量要小。,（三）、粉碎机械,1. 锤式粉碎机,锤式粉碎机广泛用于各种中等硬度的物料，如瓜干、玉米等的中碎与细碎作业，尤其适用于脆性物料。而对于用其它粉碎机难于粉碎的物料（如有一定韧性、软性纤维较长的物料）它都能粉碎。 为避免物料堵塞筛孔，物料含水量不应超过15。锤刀

6、与筛网的径向间隙是可以调节的，一般为5-10mm。,规格：40125-1806-7mm 转速：25-55m/s,优点: 是构造简单、紧凑，能粉碎各种不同性质的物科，粉碎度大，生产能力高，运转可靠。 缺点: 是机械磨损比较大。,2、辊式粉碎机,辊式粉碎机广泛用子粒状物料的中碎及细碎。啤酒厂粉碎麦芽和大米都是用辊式粉碎机，常用的有两辊式、四辊式、五辊式和六辊式等。,（1）两辊式粉碎机,该机由两个直径相同，以相对方向转动的圆柱形辊筒组成。辊筒的圆周速度一般在2.5-6m/s之间，速度太大，物料在辊筒面上会跳动，而不易被辊筒带入压碎。两辊速度相同时，辊筒对物料只有挤压作用，若使两辊存在15-20%的转

7、速差，则可同时产生挤压与剪切作用，从而增加粉碎度。两辊筒中，一个是固定的，一个是可移动的，这样可调节辊筒的间隙。另外在可移动辊筒的轴承后方，还装有推力弹簧(见图1-9)，当过夜或大块物料通过时，辊筒可稍微移开，而不致损坏机器。辊筒按其表面状况分为光辊及丝辊两种。,（2）四辊式粉碎机,四辊式粉碎机由两对辊筒和一组筛子所组成，如图1-10所示。麦芽经第一对辊筒粉碎后，由筛选装置分离出皮壳排出，粉粒再进入第二对辊筒粉碎。,（3）五辊式粉碎机,该机前三个辊筒是光辊，组成两个磨碎单元；后两个辊简是丝辊，单独成一磨碎单元。通过筛选装置的配合，可以分离出细粉、细粒和皮壳，如图1-11所示。该机性能很好，各种

8、麦芽都可调节使用。,（4）六辊式粉碎机,该机性能与五辊式相同。它由三对辊简组成，前两对用光辊，以便皮完不致粉碎得太细而影响麦汁的过滤操作。第三对辊简用丝辊，将筛出的粗粒粉碎成细粉和细粒，以利于糖化时充分浸出有用物质。该机的构造原理如图112所示。,3、盘磨机,盘磨机广泛用于磨碎大米、玉米、豆类等物料。其构造原理可参阅图1-7。主要构件是两个带沟文的圆盘，一个和轴一起转动，另一个固定在外壳上。物料由料斗进入团盘中心。由于离心力的作用，物料在两个圆盘缝隙中向外甩出，并受到圆盘的研磨和剪切作用而被粉碎。两团盘的缝隙是可调的。另有一种结构是两团盘同时反向旋转，其对物料的研磨及剪切作用更强。,4、球 磨

9、 机 球磨机主要由转筒与硬质球体所组成，转筒旋转时，圆球在离心力作用下依旋转方向升起，直至圆球的重力超过离心力时，圆球才向下掉落，对物料产生撞击，同时靠近筒壁的物料也为圆球所研磨。物料能同时受到控击与研磨作用者属正常操作。显然，转速过慢，撞击作用减弱甚至不起作用；转速过高，圆球所受的离心力超过重力时，球即随转筒旋转而不能有效地粉碎物料。所以，转筒的转速应适当选择，以使球能被转筒带上一定的高度后落下。通常，球磨机的合适转速可按下式求得：,D转筒直径,圆球由硬质耐磨材料制成，如锰钢、铬钢、辉绿岩等，也可选用鹅卵石。 圆球的装填量一般为转筒容积的30-45%。圆球磨损后应适时更换新球。转筒长度与直径

10、之比为1-1.5。转筒内可衬以猛钢纵列护板，并一高一低地构成波形内壁，以增强球落下的撞击力。,三、固体物料的加水粉碎（湿法粉碎）,湿法粉碎的主要优点是： 消除了粉尘危害，改善了劳动环境，降低了原料消耗。 粉碎过程中，淀粉已开始吸水膨胀，提高了蒸煮效果。 粉碎后经预热，提高了蒸汽的利用率。 由于粉碎在有水的情况下运转，使得机器零件的磨损减少，节省了设备的维修费用。,四、微细粉碎和超微细粉碎,微细粉碎和超微细粉碎是将物粒颗粒粉碎到微粒直径几微米至几埃的微细粒子和超微细粒子。,常用方式包括机械输送和气流输送。 1、机械输送 机械输送包括带式运输机、斗式运输机和螺旋运输机等；,第二节、物料输送,特点：

11、结构简单，运输可靠，适合于水平或2030度坡度以下的长距离运输。,特点：常用于垂直输送，结构简单，占地面积小，特别适合输送高度较大的场所。,特点适合于水平或低于20倾斜角的场所，结构简单紧凑，封闭输送，不污染环境。,2、气流输送 气流输送适合长距离且有多处转换的场所，生产能力大，占地面积小，但能耗大，管道容易磨损。 一、沉降速度与悬浮速度 散粒物料在气流中运动时，沉降速度和悬浮速度是它的最基本性质。 当直径为d的球形物体从静止状态在空气中自由下落时，由于受到重力的作用，下落速度将愈来愈快，同时，物体受空气的阻力亦逐渐增大。当物体的自重G以及物体在空气中受到的浮力P和阻力R，按下列关系达到平衡时，即: GPR 则物体将因惯性作用而以等速沉向下沉降，这一速度就叫做沉降速度。 物体在气流中停在原处，既不上升，也不下降。通常将这时的气流速度称为物体的悬浮速度V悬,物体的悬浮速度在数值上与沉降速度相等， 即V悬=V沉。 由此可见，当物体处在大于其悬浮速度的气流中时，则物体将被气流带动。 在垂直管道中，气流动力同物料重力处在同一直线上。要使物料能与气流同向运动，则气流的速度必须大于物料的悬浮速度。所以，悬浮速度是实现气力输送时确定气流速度的依据。 在水平管道内，由于气流的动力方向同物料颗粒的重力方向垂直