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1、第 二 篇生物反应物料处理及产物分离纯化设备,第 一 章物料处理与培养基制备,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,糖蜜是甘蔗厂或甜菜糖厂的副产品，又称废糖蜜，俗称桔水。因其本身就含有相当数量的可发酵性糖（蔗糖），无需糖化，可直接供酵母发酵生产酒精、甘油、丙酮丁醇、柠檬酸、谷氨酸、食用酵母及液态饲料等。由于原糖蜜的浓度一般都在800Bx以上，胶体物质（果胶质、焦糖和黑色素）与灰分多，产酸细菌多，所以糖蜜酒精发酵前需进行稀释、酸化、灭菌、澄清、添加营养盐等处理过程。（0Bx：糖度（白利度），表示糖液中固形物浓度的单位，指的是100克糖溶液中，所含固体物质的溶解克数。）,一
2、、糖蜜原料的稀释与澄清,1、间歇式稀释设备 2、连续稀释器,稀释的目的：通过加水降低糖蜜的浓度，并通过加酸提高酸度，有利于酵母繁殖和形成絮状沉淀，并通过排除沉淀物去除杂质、杂菌，达到澄清的目的。,一、糖蜜原料的稀释与澄清,1、间歇式稀释设备,间歇稀释在稀释罐内进行，稀释罐为敞口容器，内安有搅拌装置或用通风代替搅拌，使糖蜜与水能达到均匀的稀释(目前工厂已经不使用了) 。 如果工厂原有糖化锅设备，一般利用糖化锅作为稀释设备。,一、糖蜜原料的稀释与澄清,2、糖蜜连续稀释设备,主体：圆筒形水平管子，设置多个管口。结构：沿管长方向设置若干隔板和一块筛板。隔板上的孔上下交错地配置，以改善糖液流动形式。隔板
3、固定在两根水平杆上，能与杆一起装卸，以便清理，并可以从管子中取出来。动力特点：没有搅拌器，节省动力，安装时通常出口的一端向下倾斜。功能特点: 同时可进行稀释，加营养盐等操作。,（1）水平式糖蜜连续稀释器,一、糖蜜原料的稀释与澄清,一、糖蜜原料的稀释与澄清,一、糖蜜原料的稀释与澄清,（2）立式糖蜜连续稀释器,主体：圆筒形器身，上下封头锥形。结构：下部有两个连接管，个进糖蜜，另一个进热水，流过最下边的一个中心有圆形孔的隔板后，糖液又与冷水混合。里面有7-8块具有半圆形缺口的隔板交错配置，这样液体呈湍流运动，使糖蜜和水更好地混合。隔板间距125mm，糖液允许速度为0.08-0.1m/s。,一、糖蜜原
4、料的稀释与澄清,（3）错板式连续稀释器,主体：立式圆筒结构：圆筒内有10-15块档板成600角设置；功能特点：糖蜜和水从稀释器的上部流下，经器内各挡板的作用，糖蜜反复改变流向，使糖蜜和水均匀混合。,一、糖蜜原料的稀释与澄清,（4）胀缩式糖蜜连续稀释器,主体：立式变径圆筒 特点：中间几次突然收缩直径，糖液在器内因器径的改变使流速随之发生改变，促进了糖液的均匀混合。,一、糖蜜原料的稀释与澄清,（5）变管径式糖蜜连续稀释器,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，作用原理与胀缩式稀释器相同。,一、糖蜜原料的稀释与澄清,酸化目的：防止杂菌的繁殖，加酸可以使其中的Ca+生成硫酸钙沉淀，
5、因而加速糖蜜中胶体物质与灰分一道沉淀而除去。同时调整稀糖液的酸度，使适于酵母的生长。澄清目的：酸化后加热使蛋白类物质变性沉淀。,3、糖液的酸化澄清设备,一、糖蜜原料的稀释与澄清,糖蜜原料的澄清方法有以下几种： 1）加酸通用处理法 2）加热加酸沉淀法 3）絮凝剂澄清处理法,一、糖蜜原料的稀释与澄清,酸化桶的总体积：,式中：Q-每小时需澄清的糖液量，m3 /h ；t-每次澄清时间，h ；h -装满系数，一般取0.80.85；,式中：V-每个澄清罐的体积，m3。,酸化澄清多采用间歇设备。,T,V T = m3,n =,酸化桶个数：,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,蒸煮目的： 1、借助蒸煮时的高温作用，
6、破坏原料中淀粉颗粒的外皮，使其内容物流出，呈溶解状态变成可溶性淀粉，以便糖化剂作用。 2、高温高压灭菌。,（一）蒸煮糖化的目的,淀粉质原料通过蒸煮以后，把颗粒状态的淀粉变成了溶解状态的糊精，如果这时的糊精还不能被细胞直接利用，还必须采取添加糖化剂（麸曲、液体曲、糖化酶）的办法，把醪液中的淀粉、糊精转化为可发酵性糖等物质，作为生物细胞的碳源发酵产生酒精。,淀粉为白色无定形的结晶粉末，有圆形、椭圆形和多角形三种形状。,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,工业生产上将可溶性淀粉、糊精转化为葡萄糖的过程，就叫做糖化。糖化的目的： 糖化的作用也就是把溶解状态的淀粉、糊精转化为能够被生物细胞利用的可发酵性物质，
7、降低醪液的粘度，有利于酵母的发酵和酵液的输送。,淀粉水解的过程： 淀粉 糊精 低聚糖 麦芽糖 葡萄糖,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,在我国生物发酵厂，将加热器（喷射加热器）、后熟器、冷却器（真空冷却器）和糖化锅组成了连续蒸煮糖化流程。提高了生产能力和出酒率，降低了煤耗，改善了劳动条件，提高产品质量。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。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。,（二）蒸煮设备,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,1、罐式连续蒸煮流程,水,原料混合用水,粉浆,液体曲,粉浆泵,蒸汽
8、喷射器,后熟器,真空冷却器,连续糖化罐,液体曲贮罐,最后一个后熟器,特点：蒸煮温度可高、可低，节省能耗；设备结构简单操作容易控制；采用真空冷却器冷却，提高效率，降低费用。,蒸煮罐,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,2、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 = 3-5,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,粉浆由罐底进料口压入，被加热蒸汽管喷出的蒸汽迅速加热到蒸煮温度，加热达到要求的物料经罐顶出料口流出入后熟罐。此罐保持压力为0.30.35MPa（表压）。 为安装安全阀和压力表，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
9、引出部分糊化醪去制备液体曲。 在靠近加热位置的上方有温度计插口，以测试醪液被加热的温度。,3、加热器,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。,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,4、后熟器,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,后熟器不再通入蒸汽，前几个后熟器是温度维持段，作用是在定温度下，维持一定时间，使糊化醪进一步煮透。糊化醪随着流动，压力下降，产生二次蒸汽，由最后一个后熟器分离出来。最后一个后熟器也叫汽液分离器，分离出来的
10、二次蒸汽可供粉浆罐预热粉浆。装料率为50%。,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,罐式连续蒸煮的加热罐和后熟器，其直径不宜太大。原因是醪液从罐底中心进入后作返混运动，直径太大不能保证醪液的先进先出，致使受热时间不均匀，而造成部分醪液蒸煮不透就过早排出，而另有局部醪液过热而焦化。罐式连续蒸煮罐数不能太少，宜采用3-6个。但罐数过多则压力下降过大，后熟器压力过低，以致醪液压不到最后一个后熟器。,（三）真空冷却装置,由汽液分离器排出的糊化醪温度高(100 )粘度大，需降温至60左右进行糖化，许多厂家采用真空冷却装置进行糊化醪糖化之前的冷却。工作原理：沸点和压力成正比。如：真空度610mmHg，沸点60；真
11、空度732mmHg，沸点28。物料在一定真空度下沸点降低，蒸发部分水，水沸腾时会吸热(即汽化吸热)，所需要的热量取自料液本身，因而料液很快被冷却到真空相应的温度，称为真空冷却。,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,1圆桶体 人孔 3进料管 料液排出管 5温度计插座 6真空表接管 7二次蒸汽出口管,真空冷却装置 1、真空冷却器2、冷凝器、3蒸汽喷射器,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,欲保持真空冷却器中真空度，一般要借助于真空泵、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。糊化醪以切线方向进入冷却器，由于器内为真空，产生大量二次蒸汽，二次蒸汽进入冷凝器，在冷凝器内冷凝，不凝性气体则由蒸汽喷射
12、器抽走。醪液温度可很快下降到60左右，由锥底排醪液口排出。,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,（四）糖化设备,1、连续糖化罐,任务：把已降温至6062的糊化醪，与糖化醪液或曲乳（液）混合，将60下维持3045min，保持流动状态，使淀粉在酶的作用下变成可发酵性糖。,圆筒形外壳，球形或锥形底.冷却装置：视醪液的冷却温度而定是否需要安装。搅拌装置：涡轮式、螺旋桨式或平桨式。,1糊化醪进管； 2水和液体曲或曲乳或糖化酶进入； 3无菌压缩空气管； 4人孔； 5温度计插口； 6杀菌蒸汽进口管； 7糖化醪出口管； 8搅拌器,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,液体曲和水,糊化醪,冷水,
13、冷水,糖化醪,人孔,设冷却蛇管的连续糖化罐,若进入糖化罐的糊化醪未经冷却或冷却不够，则可在糖化罐内设冷却蛇管。,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,2、真空糖化装置,依靠压力差蒸煮醪液由汽液分离器，与糖化曲液（由计量暂存桶）同时进入到真空糖化器。输送曲液（糖化醪液稀释水）到喷射-蒸汽的湍流中是依靠发生引射的混合效果，使曲液与蒸煮醪充分接触。在糖化罐内蒸煮醪被迅速冷却。符合糖化的最小容积应使糖化醪在真空糖化罐内平均停留时间为20min（连续糖化采用40-45min或更长的时间），然后进入三级真空冷却的第一室。优点：既是蒸发冷却器，又是糖化器，简化了设备。,气 液 分 离
14、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,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,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,1-输送机 2-斗式提升机 3-贮料斗 4-锤式粉碎机 5-螺旋输送机 6-粉浆罐 7-泵 8-预热锅 9-进料控制阀 10-过滤器 11-泥浆泵 12-单向阀 13-三套管式加热器 14保温管道 15-压力控制阀 16-后熟器 17-蒸汽分离器 18-真空冷凝器 19-蒸汽冷凝器 20-糖化锅,管式连续蒸煮流程,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,1-斗式提升机 2-贮料斗 3-锤
15、式粉碎机 4-贮料斗 5-混合桶 6-离心泵 7-加热器 8-缓冲器 9-蒸煮柱（保温柱） 10-后熟器(汽液分离器) 11-温度计,柱式连续蒸煮流程,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,三、啤酒生产中麦芽汁的制备,三、啤酒生产中麦芽汁的制备,（一）啤酒厂糖化设备的组合方式,糖化车间的主要任务：麦芽加水糊化、糖化、糖化醪过滤和麦汁 的煮沸。,1. 两器组合：一只糖化锅兼过滤槽和一只糊化锅兼煮沸锅 2. 四器组合：糊化锅、糖化锅、过滤槽和煮沸锅 五器组合：在四器组合的基础上，增加一只暂贮罐，用于暂贮过滤后的麦汁 4. 六器组合：在四器组合的基础上，再添一只过滤槽和一只煮沸锅；另一种六器组合是：2只糊化-糖化两用锅、2只过滤槽、2只煮沸锅。,
