1、第三章第三章 培养基的制备设备培养基的制备设备1 1、淀粉质原料的蒸煮与糖化、淀粉质原料的蒸煮与糖化2 2、纤维素和半纤维素水解制糖、纤维素和半纤维素水解制糖3 3、糖蜜原料的稀释与澄清、糖蜜原料的稀释与澄清4 4、啤酒生产中麦芽汁的制备设备、啤酒生产中麦芽汁的制备设备5 5、液体培养基的灭菌、液体培养基的灭菌液体培养基的制备及杀菌设备液体培养基的制备及杀菌设备以淀粉质原料生产以淀粉质原料生产:酒精酒精传统工艺采用的是传统工艺采用的是蒸煮糖化蒸煮糖化工艺；工艺；氨基酸及现代酒精氨基酸及现代酒精生产采用的是生产采用的是液化、糖化液化、糖化工艺；工艺；有机酸有机酸发酵先只发酵先只液化液化，而在发酵
2、过程中，而在发酵过程中边糖化边糖化、边发酵边发酵概念概念：糊化、液化、糖化糊化、液化、糖化v 淀粉质原料的蒸煮糖化设备淀粉质原料的蒸煮糖化设备 液体培养基的制备及杀菌设备液体培养基的制备及杀菌设备淀粉制原料制酒精连续发酵流程淀粉制原料制酒精连续发酵流程液体培养基的制备及杀菌设备液体培养基的制备及杀菌设备v 淀粉质原料的蒸煮糖化设备淀粉质原料的蒸煮糖化设备 淀粉质原料蒸煮目的淀粉质原料蒸煮目的 1.糊化：原料吸水后，借助于蒸煮时的高温高压作用，破糊化：原料吸水后，借助于蒸煮时的高温高压作用，破坏原料中淀粉颗粒的外皮，使其内容物质流出，呈溶解状态坏原料中淀粉颗粒的外皮，使其内容物质流出，呈溶解状态
3、变成可溶性淀粉，以便糖化剂作用，使淀粉变成可发酵性糖。变成可溶性淀粉，以便糖化剂作用，使淀粉变成可发酵性糖。采用的方法是用蒸汽加热。采用的方法是用蒸汽加热。2.灭菌：借助蒸汽的高温高压作用，把存在于原料中的大灭菌：借助蒸汽的高温高压作用，把存在于原料中的大量微生物进行灭菌，以保证发酵过程中原料无杂菌污染，使量微生物进行灭菌，以保证发酵过程中原料无杂菌污染，使酒精发酵能顺利进行。酒精发酵能顺利进行。液体培养基的制备及杀菌设备液体培养基的制备及杀菌设备v 淀粉质原料的蒸煮糖化设备淀粉质原料的蒸煮糖化设备 96 213578蒸煮 废气 去发酵罐10冷水4图2-12 连续糖化工艺工程1-后熟罐 2-真
4、空罐 3-混合冷凝器 4-水密封池 5-真空蒸发罐 6-糖化锅 7-硫酸罐 8-液曲罐 9-转料泵 10-喷淋冷却器液体培养基的制备及杀菌设备液体培养基的制备及杀菌设备 罐式连续蒸煮罐式连续蒸煮 蒸煮温度可高可低，节约能耗；设备简单，操作容易，蒸煮温度可高可低，节约能耗；设备简单，操作容易，制造方便。制造方便。v 淀粉质原料的蒸煮糖化设备淀粉质原料的蒸煮糖化设备 蒸煮设备蒸煮设备 多采用连续式蒸煮，多采用连续式蒸煮，有低温长时间的罐式连续蒸煮，中温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的柱式连续蒸煮和高温短时间的管式连续蒸煮。液体培养基的制备及杀菌设备液体培养
5、基的制备及杀菌设备罐式连续蒸煮糖化流程蒸煮罐 罐式连续蒸煮罐式连续蒸煮最后一个后熟器 浆料的加热装置。当物料流过喷射泵时，在浆料的加热装置。当物料流过喷射泵时，在喷嘴处产生的真空将外来的蒸汽吸入，对物喷嘴处产生的真空将外来的蒸汽吸入，对物料进行加热，它属于混合器的一种。料进行加热，它属于混合器的一种。蒸汽式喷射泵蒸汽式喷射泵（3 3）管式连续蒸煮）管式连续蒸煮2010图2-17 管式连续蒸煮设备流程图1817161911761512131412895431-1-输送机输送机 2-2-斗式提升机斗式提升机 3-3-贮料斗贮料斗 4-4-锤式粉碎机锤式粉碎机 5-5-螺旋输送机螺旋输送机 6-6-
6、粉浆罐粉浆罐 7-7-泵泵 8-8-预热锅预热锅9-9-进料控制阀进料控制阀 10-10-过滤器过滤器 11-11-泥浆泵泥浆泵 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 16-16-后熟器后熟器 17-17-蒸汽分离器蒸汽分离器 18-18-真空冷凝器真空冷凝器 19-19-蒸汽冷凝器蒸汽冷凝器 20-20-糖化锅糖化锅 原料粉碎原料粉碎搅拌和加热预煮搅拌和加热预煮加热器加热器管式连续蒸煮管式连续蒸煮后热器后热器蒸汽分离器蒸汽分离器送送至糖化工序至糖化工序（2 2）柱式连续蒸煮设备）柱式连续蒸煮设备3图2-
7、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 真空冷却真空冷却：物料在一定真空度下蒸发部分水，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。冷却到真空相应的温度。真空冷却器中真空度产生：真空冷却器中真空度产生：一般要借助于水力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。的二次蒸汽。液体培养基的制备及杀菌设备液体培养基的制备及杀菌设备 真空冷却
8、器真空冷却器液体培养基的制备及杀菌设备液体培养基的制备及杀菌设备 真空冷却器真空冷却器真空冷却装置图12345为了更完全地从料液中分离蒸汽，真空冷却器中蒸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汽上升速度不应超过1ms，在下降管中流速为，在下降管中流速为0.80.5ms。醪液冷水真空冷却器冷凝器真空泵液体培养基的制备及杀菌设备液体培养基的制备及杀菌设备 真空冷却器设计计算21()G C ttWrGC2t1tr（1）蒸煮醪所产生的二次蒸汽量的计算：）蒸煮醪所产生的二次蒸汽量的计算：，kg/h每小时的蒸煮醪流量，kg/h；蒸煮醪的比热，kcal/kg；蒸煮醪蒸发前后的温度，；
9、真空操作二次蒸汽的汽化热，kcal/kg。液体培养基的制备及杀菌设备液体培养基的制备及杀菌设备（2）几何尺寸的计算：）几何尺寸的计算：真空冷却器的几何尺寸，是根据上升的二次蒸汽以小于真空冷却器的几何尺寸，是根据上升的二次蒸汽以小于1.0m/s的速度来确的速度来确定的。定的。36004W vDV，m D真空冷却器的直径，m；Wv2tV(1.52.0)HD蒸煮醪所产生的二次蒸汽量，kg/h；二次蒸汽冷的比容，即在 温度压力下的蒸汽比容，m3/kg；二次蒸汽上升的速度，m/s，一般取0.81.0m/s的范围。一般真空冷却器的直径与高之比为1：1.52.0，m 液体培养基的制备及杀菌设备 糖化设备糖化
10、设备 连续糖化罐连续糖化罐 把已将温至把已将温至60606262的糊化醪，与糖化醪液或曲乳液混合，将的糊化醪，与糖化醪液或曲乳液混合，将6 60 0下下维持维持303045min45min，保持流动状态，使淀粉在酶的作用下变成可发酵性糖。保持流动状态，使淀粉在酶的作用下变成可发酵性糖。液体培养基的制备及杀菌设备液体培养基的制备及杀菌设备 糖化设备糖化设备 真空糖化装置真空糖化装置优点：优点：真空糖化器既真空糖化器既是蒸发冷却器，又是糖是蒸发冷却器，又是糖化器，简化了设备。化器，简化了设备。淀粉水解制糖淀粉水解制糖MM1234566789101112131415161718水蒸气淀粉碱液氯化钙淀
11、粉酶回流糖化酶图2-49 双酶法制糖工艺流程图1-调浆配料槽 2，8-过滤器 3，9，14，17-泵 4，10-喷射加热器 5-缓冲器 6-液化层流罐 7-液化液贮槽 11-灭酶罐 12-板式换热器 13-糖化罐 15-压滤机 16-糖化暂贮槽 18-贮糖槽v 糖蜜原料的稀释与澄清糖蜜原料的稀释与澄清 液体培养基的制备及杀菌设备糖蜜制酒精连续发酵流程糖蜜制酒精连续发酵流程液体培养基的制备及杀菌设备液体培养基的制备及杀菌设备v 糖蜜原料的稀释与澄清糖蜜原料的稀释与澄清 间歇式稀释器间歇式稀释器 通常为一敞口容器，内安有搅拌装置或用通风代替搅拌，通常为一敞口容器，内安有搅拌装置或用通风代替搅拌，使
12、糖蜜与水达到均匀稀释。使糖蜜与水达到均匀稀释。糖蜜稀释器糖蜜稀释器 对糖蜜进行稀释、酸化、灭菌和增加营养盐等处理所用的对糖蜜进行稀释、酸化、灭菌和增加营养盐等处理所用的设备。设备。糖蜜连续稀释器糖蜜连续稀释器 水平式连续稀释器：水平式连续稀释器：主体为一圆筒形水平管，沿管长在管内装有若干主体为一圆筒形水平管，沿管长在管内装有若干隔板和筛板，将其分成若干空段。隔板和筛板，将其分成若干空段。液体培养基的制备及杀菌设备液体培养基的制备及杀菌设备v 糖蜜原料的稀释与澄清糖蜜原料的稀释与澄清 液体培养基的制备及杀菌设备液体培养基的制备及杀菌设备v 糖蜜原料的稀释与澄清糖蜜原料的稀释与澄清 糖蜜连续稀释器
13、糖蜜连续稀释器 立式连续稀释器立式连续稀释器 错板式连续稀释器错板式连续稀释器液体培养基的制备及杀菌设备v 糖蜜原料的稀释与澄清糖蜜原料的稀释与澄清 糖蜜连续稀释器糖蜜连续稀释器 膨缩式连续稀释器膨缩式连续稀释器 变管径式连续稀释器变管径式连续稀释器液体培养基的制备及杀菌设备v 糖蜜原料的稀释与澄清糖蜜原料的稀释与澄清 糖蜜原料的澄清糖蜜原料的澄清1加酸通用处理法加酸通用处理法2加热加酸沉淀法加热加酸沉淀法3絮凝剂澄清处理法絮凝剂澄清处理法添加聚酰胺（添加聚酰胺（PAM）絮凝剂）絮凝剂 0.2%0.3%浓硫酸通入压缩空气浓硫酸通入压缩空气1小时，静止澄清数小时小时，静止澄清数小时 在较高的温度
14、和酸度下，对糖蜜中有害微生物的灭菌作用和胶体在较高的温度和酸度下，对糖蜜中有害微生物的灭菌作用和胶体物质，灰分杂质的澄清沉降作用均较强。物质，灰分杂质的澄清沉降作用均较强。液体培养基的制备及杀菌设备v纤维素和半纤维素的水解纤维素和半纤维素的水解 液体培养基的制备及杀菌设备v纤维素和半纤维素的水解纤维素和半纤维素的水解 一、蒸汽爆裂法一、蒸汽爆裂法 向装有植物纤维物质的压力罐通入高压蒸汽，使罐温度达向装有植物纤维物质的压力罐通入高压蒸汽，使罐温度达到到200240左右，原料中的半纤维素会迅速分解释放出有左右，原料中的半纤维素会迅速分解释放出有机酸，发生自水解作用而可溶化。细胞间的木质素熔化，并发
15、机酸，发生自水解作用而可溶化。细胞间的木质素熔化，并发生部分降解，变得易为热水、有机溶剂或稀碱抽提。加上突然生部分降解，变得易为热水、有机溶剂或稀碱抽提。加上突然减压爆碎的机械分离作用，使植物细胞间质或细胞壁变疏松，减压爆碎的机械分离作用，使植物细胞间质或细胞壁变疏松，细胞游离，增强纤维素的可酶解性。细胞游离，增强纤维素的可酶解性。液体培养基的制备及杀菌设备v纤维素和半纤维素的水解纤维素和半纤维素的水解 二、稀酸预处理法二、稀酸预处理法 液体培养基的制备及杀菌设备液体培养基的制备及杀菌设备v纤维素和半纤维素的水解纤维素和半纤维素的水解 4235 6图2-25 木材连续渗滤水解流程 水解液往中和
16、器低压二次蒸气高压二次蒸气高压热水蒸汽排木质素加料液体培养基的制备及杀菌设备液体培养基的制备及杀菌设备图图2-26 生物质反应水解装置图生物质反应水解装置图1-气体缓冲器气体缓冲器 2-空气压缩机空气压缩机 3-酸槽酸槽 4-耐腐蚀泵耐腐蚀泵 5-储槽储槽 6-混合器混合器 7-水解反应器水解反应器 8-过滤器过滤器 9-热电偶热电偶 10-温度显示仪温度显示仪 11-换热器换热器 12-产品接受槽产品接受槽 RA-蒸汽流量计蒸汽流量计RB-气体流量计气体流量计 VA-止回阀止回阀 VB-针形阀针形阀 VC-节流阀节流阀 VD-球阀球阀 P-压力表压力表 液体培养基的制备及杀菌设备液体培养基的制备及杀菌设备v纤维素和半纤维素的水解纤维素和半纤维素的水解 蔗渣蔗渣预处理预处理爆破膨化（或碱煮）爆破膨化（或碱煮）酶解反应器酶解反应器内切木聚糖酶内切木聚糖酶低聚木糖液低聚木糖液清净清净真空浓缩真空浓缩低聚木糖浆低聚木糖浆酶解渣酶解渣多级串联水解多级串联水解六碳糖液六碳糖液连续发酵酒精连续发酵酒精水解残渣（燃料、肥料或填料）水解残渣（燃料、肥料或填料）粗馏粗馏精馏精馏脱水脱水无水酒精无水酒精酸酸蔗渣等纤维素和半纤维素的二段水解基本流程蔗渣等纤维素和半纤维素的二段水解基本流程
