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1、1,发酵设备,学院：化学工程学院 专业：生物工程 教师： 宋向阳,2,参考教材 1、发酵设备,高孔荣 主编 中国轻工出版社,32 学时,3、生物工程设备 郑裕国 主编 化学工业出版社,2、生物工程设备 梁世中 主编 中国轻工业出版社,3,授课内容,一、物料的处理与输送设备 二、培养基的制备设备 三、发芽与空气调节设备 四、空气除菌设备 五、嫌气发酵设备 六、通风发酵设备 七、过滤与分离设备 八、蒸发、结晶与离子交换设备 九、干燥设备,4,绪 论 (1),发酵 发酵设备,工厂建立 工艺 设备 经济 销售 环保,6,设备技术,经济基础,环保技术,销售环节,工 厂 建 立,南京林业大学化学工程学院生
2、物工程系,工艺流程,7,一、发酵工业的定义,1、发酵（fermentation）此英文术语最早是由拉丁语ferver，即“发泡”、“沸涌”派生而来的，即酵母作用于果汁或谷物，进行酒精发酵时产生co2。 2、发酵工业的定义借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身，或其直接代谢产物或其次级代谢产物的过程。 发酵产品具备条件,A、传统发酵,C、新兴发酵工业,B、近代发酵工业,8,发酵传统定义,以生物学观点来看，发酵是指有机化合物 进行无氧代谢释放能量的过程。 嫌气发酵，可定义为发酵是供给能源的氧 化还原反应。 好气发酵要经过 厌氧发酵 两个代谢过程 有氧呼吸,9,发酵产品具备条件,
3、1、要有某种适宜的微生物 2、微生物代谢的条件 3、微生物进行发酵的设备 4、微生物的生物转化发酵 5、精制成产品的方法和设备。,10,3、现代发酵技术与生物技术的关系,在我国实施的六大高科技 生物技术的3个特点 发酵工业,1、生物技术,2、信息技术,3、新材料技术,1、是一门多学科、综合性的科学技术 生物作用剂,A、原材料的预处理,2、反应中需要生物催化剂的参与，它是游离或固定化细胞或酶的总称。,3、建立生物反应过程,4、新能源技术,5、海洋技术,6、空间技术,B、生物催化剂的制备,C、生物反应器及反应条件的选择,D、产物的分离纯化,11,生物作用剂（生物催化剂）,1、酶 2、整体细胞 3、
4、多细胞生物体,12,“发酵设备”课程重点,设备 结构 原理 特点 设计计算 选型 维护,13,第一章 物料的处理与输送设备,14,第一节 筛选与粉碎机,一、磁铁分离器 1、磁铁分离组成 永久磁铁 电磁铁 2、磁铁分离方法 平板磁铁分离器 旋转式,夹杂物大体上分三类 纤维性较长的物质 颗粒状物质 铁磁性物质,15,A、平板磁铁分离器,平板磁铁分离器,物料,控料闸,图 1-1 平板式磁分离器,马蹄形磁铁,一排磁铁 倾斜角度 30-40 ,16,B、旋转式磁铁分离器,半圆形磁铁芯 旋转滚筒,结构,进料,磁铁,滚筒,出料,盛铁盒,控料闸,滚筒与磁铁间距 2mm,图1-2 旋转式磁铁分离器,17,二、筛
5、选机(1),平面筛,1、振动筛 ,金属丝 冲孔金属板,筛孔形状,圆形 正方形 长方形, 筛板开孔率 50-60%,振动筛 转筒筛,类型,18,二、筛选机(2),1、振动筛 筛选、风选 （大麦初选机） 筛选机生产能力G,G=Bq （kg/h） B-筛面的宽度（m） q-单位筛面流量 (kg / mh),19,二、筛选机(3),2、圆筒分级筛（啤酒） 大麦精选后的分级用 分三个等级 筛筒倾斜角度 3-5 D筛筒 ：L = 1 ：4-6 圆周速率 0.7-1.0 m/s 。,进料,饲料大麦,级大麦,级大麦,图 1-4 圆筒分级筛,20,二、筛选机(3),2、圆筒分级筛（啤酒） 大麦精选后的分级用 圆
6、筒分级筛的生产能力经验公式 G=q DL,Q 单位筛面负荷量 kg/m2h ， 大麦取q=450-550 kg/m2h D 筛筒直径 m L 筛筒直径 m 筛面有效系数，取1/4-1/6,21,三、锤式粉碎机,1、结构 2、特点 3、生产能力计算,进料,轴,机壳,冲击板,筛网,锤刀,出料,图 1-5 锤式粉碎机,22,固体物料粉碎受力情况,挤压破碎 冲击破碎 研磨粉碎 剪切粉碎 劈裂粉碎。,23,固体物料粉碎粒度情况,破碎 51.5 mm 粉碎 1.5-0.3 mm 微粉碎 0.3-0.05 mm 超微粉碎 1-0.1um 极微粉碎。 0.1-110-4um,24,2、锤式粉碎机特点,构造简单
7、 粉碎粒度大 生产能力高 运转稳定 但 机械磨损大。,锤刀,矩形 斧形 带角矩形,锤刀 对称安装,图 1-6 锤刀形状,25,3、锤式粉碎机生产能力消耗(1),半经验公式 从一个圆孔排出的产品体积V0,V0=（/4）d02d u,d0 筛孔直径 （m） d 产品粒经 （m） u 排料系数，一般为 0.7,26,3、锤式粉碎机生产能力消耗(2),锤刀扫过筛孔时,每小时排出产品的体积,V = 60V0KnZ ( m3/h ),Z 筛孔总数 n 转子转数 ( r/min ) K K排锤刀,27,3、锤式粉碎机生产能力消耗(3),动力消耗 N ( Kw ),N = AD2Ln ( m3/h ),A 系
8、数,根据实验确定 D 锤刀末端直径 ( m ) L 转子轴向长度 ( m ),28,四、球磨机,1、组成 转筒、硬质球体 2、原理 撞击、研磨 3、计算,进料,产品,筛板,转筒,球,图1-8 球磨机,球磨机的转速 n= 32 / D （r/min） D转筒直径 （m）,29,五、盘磨机,1、用途 磨大米、豆类、玉米 2、构造 两个沟纹的圆盘 3、工作原理 研磨、剪切,进料,出料,图1-7 盘磨机,转盘,固定盘,30,六、辊式粉碎机（1）,1、用途 磨大米、豆类、玉米 2、构造 两个沟纹的圆盘 3、工作原理 研磨、剪切。,物料,图1-9 两辊式粉碎机,A、两辊式粉碎机,31,六、辊式粉碎机（2）
9、,组成 两对辊筒、一组筛子。,B、四辊式粉碎机,物料,细粉,皮壳,细粉,辊筒,筛,图1-10 四辊式粉碎机,32,六、辊式粉碎机（3）,组成 前三个辊筒是光辊， 组成两个，后两个辊筒是丝辊， 为一独立磨碎单元。,C、五辊式粉碎机,物料,细粉,皮壳,细粉,辊筒,筛,图1-11 五辊式粉碎机,33,六、辊式粉碎机（4）,组成 三对辊筒、二组筛子 前两对为光辊，第三对为丝辊。,D、六辊式粉碎机,物料,细粒,皮壳,细粉,辊筒,筛,细粉,图 1-12 六辊式粉碎机,34,六、辊式粉碎机（5）,辊式粉碎机的生产能力计算 Q = 120DnLbr （kg / h）,D辊筒直径 （m） n辊筒转速 (r/mi
10、n) L 辊筒长度 (m) b两辊间隙 r物料容积重，对于麦芽r = 500 kg/m3 填充系数，由生产实践获得（麦芽0.5-0.7）,35,六、辊式粉碎机（6）,辊式粉碎机的功率 N = 0.735KG/(dn) （kw）,N辊式粉碎机功率 （Kw） K系数， 取 K = 100-110 G 粉碎机生产能力 ( t / h ) d麦粒腹径 （cm） n辊筒转速 （ r / min ）,36,粉碎的粒度,破碎 先使物料破碎成直径 5 mm 以下的小块物料，称为碎块， 再破碎成碎粒 5-1.5 mm 粉碎 碎成粉末 1.5-0.3 mm 微粉碎 更小的粉末，即微粒直径 0.3-0.05 mm
11、亚微粒子 0.05-0.001 mm 超微粉碎 1-0.1 um 极微粉碎 0.1-110-4 um 。,37,第二节 气流输送,原理 借助强烈的空气流沿管道流动，对悬浮在气流中的物料进行输送。,气流输送特点 操作弹性大 设备优势（简单、占地少） 自动化程度高 但 动力消耗大 潮湿的及粘滞的物料不适合,38,一、气流输送原理,（一）颗粒在垂直管中的悬浮 当u = ut时， 则颗粒在气流中静止 当u ut时，则颗粒就会被气流带动即输送。,G,F,f,G重力 F浮力 F阻力,u 气流向上的速度 （m/s） ut 颗粒自由沉降速度 （m/s）,39,（二）颗粒在水平管中的悬浮,颗粒在水平管中的悬浮可
12、分几种力 1）气流湍流时在垂直方向上的分速度 所产生的力 2）管中心气流最大,抛物线形 3) 麦格纽斯效应(中心线上下压差) 4) 垂直分力 5) 垂直方向的反作用力。,图 1-13 水平管的悬浮作用,40,（三）颗粒在垂直管中的运动状态,1、v气 = v颗粒 ，颗粒在气流中自由悬浮 2、 v气 v颗粒 ，输送 3、 v气很大，悬浮流状态 4、 v气很低，上部颗粒稀薄，下部密集，即两相流动状态 5、 v气再低，颗粒在管底堆积，即团块流。,41,二、气流输送流程,根据设备组合可分三种 1）真空输送 2）压力输送 3）压力真空输送。,42,1、真空输送,真空泵启动后，系统内 形成负压，空气和物料被
13、 吸入输料管中，经闭风器 将物料卸出。,1-吸嘴 2-软管 3-固定管 4-分离器 5-旋转加料器 6-排料管 7-空气管 8-除尘器 9-真空泵 10-排风管,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,图 1-14 真空输送,43,2、压力输送,系统内压力大于大气压力， 闭风器加料。,1-空气入口 2-鼓风机 3-加料斗 4-旋转加料器 5-输料管 6-分离器 7-排料口 8-空气出口,1,2,3,4,5,6,8,7,图 1-15 压力输送,44,3、真空输送与压力输送结合,压力真空输送系统 从几个不同地方，向一个卸料点送料时，真空输送系统最合适。 从一个加料点，向几个不同地方送料时，压力输送系统最合适。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,图 1-16 压力真空输送系统,1-细嘴 2-软管 3、9-固定管 4、10-分离器 5-旋转供料器 6-空气罐 7-过滤器 8-鼓风机 11-
