第六章第六章 物料处理与培养基制备物料处理与培养基制备计 划授课时间授课时间 2 2学时学时单元目标与要求单元目标与要求 掌掌握握固固体体物物料料处处理理与与粉粉碎碎设设备备的的结结构构、液液体体培培养养基基的的制备及杀菌设备的结构原理与工艺操作。制备及杀菌设备的结构原理与工艺操作。授课内容授课内容 固固体体物物料料的的处处理理与与粉粉碎碎设设备备，液液体体培培养养基基的的制制备备及及杀杀菌设备。菌设备。重点和难点：重点和难点： 锤锤式式与与辊辊式式粉粉碎碎设设备备的的特特点点、原原理理、结结构构与与计计算算。淀淀粉粉质质原原料料的的蒸蒸煮煮糖糖化化设设备备的的特特点点、原原理理、结结构构与与工工艺艺操操作作第一节第一节 固体物料的处理与粉碎设备固体物料的处理与粉碎设备 一、固体物料的筛选除杂设备一、固体物料的筛选除杂设备 （一）谷物原料粗选设备（一）谷物原料粗选设备n 三层孔径不同筛面三层孔径不同筛面n振动筛的轴转速：振动筛的轴转速：350-450r/min，偏心，偏心距距25-30mm。n风速风速:进口进口4-6m/s，出口，出口4-7m/s 1大麦粗选机 2 、磁力除铁器磁力除铁器方法：方法： 采用永久磁钢磁选采用永久磁钢磁选 (1)固定型磁钢装置固定型磁钢装置(2)2)永磁滚筒永磁滚筒磁铁滚筒由磁铁滚筒由磁铁滚筒由磁铁滚筒由转动的外筒转动的外筒转动的外筒转动的外筒和其中固定和其中固定和其中固定和其中固定不动的磁铁不动的磁铁不动的磁铁不动的磁铁芯组成芯组成芯组成芯组成( (二二) )大麦的精选及分级设备大麦的精选及分级设备1 1、大麦精选机、大麦精选机原原理理：利利用用杂杂粒粒与与大大麦麦长长度不同的特点进行分离度不同的特点进行分离(1(1）碟片式精选机）碟片式精选机主要构件主要构件主要构件主要构件: :由一组两侧开有由一组两侧开有由一组两侧开有由一组两侧开有许多袋孔的同轴碟片组成许多袋孔的同轴碟片组成许多袋孔的同轴碟片组成许多袋孔的同轴碟片组成1 1、大麦精选机、大麦精选机原原理理：利利用用杂杂粒粒与与大大麦麦长长度度不不同同的的特特点点进行分离进行分离( (二二) )大麦的精选及分级设备大麦的精选及分级设备2）滚筒精选机 主主 要要构构件件：是是一一个个内内表表面面开开有有袋袋孔孔的的旋旋转圆筒转圆筒1 1）平板）平板）平板）平板分级筛分级筛分级筛分级筛由三种不同规由三种不同规由三种不同规由三种不同规格筛孔的筛面格筛孔的筛面格筛孔的筛面格筛孔的筛面组成组成组成组成生产能力生产能力G=Bq（kg/h）2 大麦分级设备(2(2）圆筒分级筛筒筛面分段布置不同孔径）圆筒分级筛筒筛面分段布置不同孔径生产能力生产能力G=qDL（kg/h）两种分级设备的比较：圆筒分级筛设备较简单、电机传两种分级设备的比较：圆筒分级筛设备较简单、电机传动较方便，但筛面利用率较小。动较方便，但筛面利用率较小。 二、固体物料粉碎设备二、固体物料粉碎设备粉碎目的粉碎目的：加快物料蒸煮、液化、糖化、加快物料蒸煮、液化、糖化、发酵的反应速度。发酵的反应速度。粉碎方法：粉碎方法：1 1）湿粉碎）湿粉碎,2,2）干粉碎）干粉碎干粉碎分为：干粉碎分为：a a、挤压、挤压,b,b、冲击、冲击,c,c、磨碎、磨碎,d,d、剪切、剪切,e,e、劈碎、劈碎 二、固体物料粉碎设备二、固体物料粉碎设备粉碎目的：粉碎目的：加快物料蒸煮、液化、糖化、发酵加快物料蒸煮、液化、糖化、发酵的反应速度。的反应速度。1、锤式粉碎机1 1）原理）原理 由于转盘高速旋转，使由于转盘高速旋转，使得锤刀获得猛烈的冲击得锤刀获得猛烈的冲击力，把物料粉碎。力，把物料粉碎。2 2）两个关键部件）两个关键部件 锤刀，锤刀，筛网筛网3 3）产能力）产能力 Q = kDQ = kD1 1L (kg/hL (kg/h）4 4）功率消耗）功率消耗 N = kDN = kD2 21 1Ln Ln （kWkW）1、辊式粉碎机 原理原理 利用两辊筒相对转动把物料压碎利用两辊筒相对转动把物料压碎 麦芽粉碎要求麦芽粉碎要求 大米粉碎要求大米粉碎要求(1(1）两辊式粉碎机）两辊式粉碎机3）多辊粉碎）多辊粉碎特点特点:多辊、振动筛多辊、振动筛以以2.56m/s,相向运动，有一定的速度差，作用是提高对物料的剪切力，相向运动，有一定的速度差，作用是提高对物料的剪切力，增加破碎度；辊一个用螺栓固定在机架上，一个可以移动增加破碎度；辊一个用螺栓固定在机架上，一个可以移动.振动筛的作用：麦芽经第一对辊筒粉碎后，由振动筛筛选分离出皮壳从筛面上排出，细粉从筛下送出，还需要再粉碎的物料进入第二对辊继续粉碎。四辊：第一对是光辊，第二对为丝辊两对辊筒，一组筛子，麦芽经第一对辊粉碎后，由筛 分装置分离出皮壳排出，粉粒再进入第二对辊筒进一步粉碎。第二节第二节 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一、糖蜜原料的稀释与澄清一、糖蜜原料的稀释与澄清1、间歇式稀释设备、间歇式稀释设备为敞口容器为敞口容器2、糖蜜连续稀释器主体：圆筒水平管主体：圆筒水平管 特点：管内装有若特点：管内装有若干隔板和筛板，将其干隔板和筛板，将其分成若干空段，以改分成若干空段，以改善糖液的流动形式，善糖液的流动形式，使糖蜜与水很好地混使糖蜜与水很好地混合。合。(2）立式糖蜜稀释器主体：主体：主体：主体：立式圆筒立式圆筒立式圆筒立式圆筒特点：圆筒部分特点：圆筒部分特点：圆筒部分特点：圆筒部分有有有有7-87-8板半圆形板半圆形板半圆形板半圆形缺口的隔板左右缺口的隔板左右缺口的隔板左右缺口的隔板左右交替配置交替配置交替配置交替配置(3(3）错板式糖蜜稀释器）错板式糖蜜稀释器主体主体主体主体: :立式圆筒立式圆筒立式圆筒立式圆筒特点：圆筒内有特点：圆筒内有特点：圆筒内有特点：圆筒内有10-1510-15块块块块档板成档板成档板成档板成600600角设置角设置角设置角设置 4）胀缩式糖蜜稀释器）胀缩式糖蜜稀释器主体：主体：主体：主体：立式变径圆筒立式变径圆筒立式变径圆筒立式变径圆筒特点：特点：特点：特点：中间几次突然收缩直径中间几次突然收缩直径中间几次突然收缩直径中间几次突然收缩直径5）变管径式糖蜜稀释器主体：立式变径圆筒主体：立式变径圆筒主体：立式变径圆筒主体：立式变径圆筒特点：特点：特点：特点： 由几种不同管径的由几种不同管径的由几种不同管径的由几种不同管径的直管段连接而成直管段连接而成直管段连接而成直管段连接而成二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备（一）蒸煮目的（一）蒸煮目的1 1、破破坏坏淀淀粉粉颗颗粒粒的的外外皮皮，使使其其内内容容物物流流出出，呈呈溶溶解解状状态变成可溶性淀粉，便于糖化剂作用。态变成可溶性淀粉，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，中温的柱式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。连续蒸煮和高温短时间的管式连续蒸煮。 2. 2. 对连续糖化的要求主要是使糊化醪与曲液充分混合，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。于酶的作用。罐式连续蒸煮糖化的特点罐式连续蒸煮糖化的特点：、采用喷射加热器连续加热，节、采用喷射加热器连续加热，节省省、操作容易控制；、操作容易控制；、设备结构简单，为大中型工厂、设备结构简单，为大中型工厂广泛采用；广泛采用；、采用真空冷却器冷却，提高效、采用真空冷却器冷却，提高效率，降低费用。率，降低费用。1、连续式蒸煮罐、连续式蒸煮罐结构主体结构主体: :圆筒与封头焊成圆筒与封头焊成易损部件易损部件: :下封头下封头罐径：罐径： D/H = 3-5D/H = 3-5罐数：罐数：4-64-6个个操作过程：长圆筒与封头焊成，操作过程：长圆筒与封头焊成，粉浆由罐底进料口压入，用活汽加粉浆由罐底进料口压入，用活汽加热蒸煮热蒸煮，加热达要求的物料经罐顶出料，加热达要求的物料经罐顶出料口流出入后熟罐，物料出口管伸入口流出入后熟罐，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引出部分糊化引出部分糊化醪去制备液体曲。醪去制备液体曲。 2.连续式蒸煮罐连续式蒸煮罐 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。粉浆冷粉浆热粉浆热粉浆蒸汽3、汽液分离器、汽液分离器n操作要求：操作要求：（1 1）分离出二次蒸）分离出二次蒸汽汽（2 2）装料率为）装料率为50%50%4、真空冷却器、真空冷却器n优点：蒸煮醪在骤优点：蒸煮醪在骤然冷却下，形成结然冷却下，形成结晶状的小粒。晶状的小粒。糊化醪冷却温度糊化醪冷却温度:10060:10060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和计算真空冷却器的原理构造和计算 原理原理: :物料在一定真空度下蒸发部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，分水，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，因而料液很快被冷却到真空相应的温度，称为真空冷却。称为真空冷却。 欲保持真空冷却器中真空度，一般欲保持真空冷却器中真空度，一般要借助于水力喷射泵或蒸汽喷射泵，连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的二次蒸汽续地抽去真空冷却器中的二次蒸汽。真空冷却器构造真空冷却器构造图图1真空冷却器真空冷却器n1圆桶体圆桶体n人孔人孔n进料管进料管n料液排出管料液排出管n温度计插座温度计插座n真空表接管真空表接管n二次蒸汽出口二次蒸汽出口管管图图2三级真空冷却器三级真空冷却器n1圆桶体圆桶体n锥形底锥形底n顶盖顶盖n料液进管料液进管n二次蒸汽出口管二次蒸汽出口管n料液出管料液出管n液封阀液封阀n溢流管溢流管真空冷却器构造三维图真空冷却器构造三维图真空冷却器的计算真空冷却器的计算真空冷却器内产生的二次蒸汽量：真空冷却器内产生的二次蒸汽量：W=GC(t1-t2)/rnW二次蒸汽量（千克二次蒸汽量（千克/小时）小时）nG料液流量（千克料液流量（千克/小时）小时）nt1蒸发前温度（开）蒸发前温度（开）nt2蒸发后温度（开）蒸发后温度（开）nC料液比热（千焦料液比热（千焦/千克开）千克开）nr真空操作二次蒸汽的汽化热（千焦真空操作二次蒸汽的汽化热（千焦/千克）千克）n为了更完全地从料液中分离蒸汽，真空冷却器中蒸汽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米秒，醪液在下降管中流速为上升速度不应超过米秒，醪液在下降管中流速为0.8-0.50.8-0.5米秒。米秒。 喷淋冷却器构造和计算喷淋冷却器构造和计算 设备动画设备动画4换热器换热器4-07喷淋蛇管换热器喷淋蛇管换热器.swf喷淋却器结构喷淋却器结构设备动画设备动画2流体输送流体输送2-8蒸汽喷射泵蒸汽喷射泵.swf原理：原理：蒸汽喷射泵有单级、二级、蒸汽喷射泵有单级、二级、多级多级等。等。图中所示的是单级喷射泵。蒸汽从喷嘴高图中所示的是单级喷射泵。蒸汽从喷嘴高速喷出，使真空室内产生负压，为了平衡速喷出，使真空室内产生负压，为了平衡负压，从气体吸入口处抽吸气体，在混合负压，从气体吸入口处抽吸气体，在混合室混合经扩大管排出。蒸汽喷射泵工作时室混合经扩大管排出。蒸汽喷射泵工作时要使用饱和蒸汽或过热蒸汽，即不能含有要使用饱和蒸汽或过热蒸汽，即不能含有雾滴，否则雾滴在高速喷出时迅速气化，雾滴，否则雾滴在高速喷出时迅速气化，严重降低真空度。严重降低真空度。蒸汽喷射泵原理、结构图蒸汽喷射泵原理、结构图水力喷射泵水力喷射泵结构与原理结构与原理原理：水力喷射泵系统由水箱、原理：水力喷射泵系统由水箱、循环加压水泵、水力喷射泵及循环加压水泵、水力喷射泵及上下水管组成，工作时由水泵上下水管组成，工作时由水泵将冷水压入喷射泵，经泵中喷将冷水压入喷射泵，经泵中喷嘴高速（嘴高速（1530m/s1530m/s）喷射造成）喷射造成真空，被抽吸的气体与水混合真空，被抽吸的气体与水混合进入下水管，水可以循环使用。进入下水管，水可以循环使用。如果这种系统与蒸发器之间不如果这种系统与蒸发器之间不串联冷凝器，则二次蒸汽被冷串联冷凝器，则二次蒸汽被冷凝后会使水温升高，故生产中凝后会使水温升高，故生产中还要有补充水的装置，以控制还要有补充水的装置，以控制水箱温度。水箱温度。高位安装高位安装高位安装的目的：为了高位安装的目的：为了使得水力喷射泵内形成使得水力喷射泵内形成足够的负压，以保持真足够的负压，以保持真空冷却器中的真空度，空冷却器中的真空度，从而使料液很快被冷却从而使料液很快被冷却到真空度相应的温度，到真空度相应的温度，达到冷却的目的。因此，达到冷却的目的。因此，必须使水力喷射泵高出必须使水力喷射泵高出地面地面1111米，以此水位差米，以此水位差来形成负压来形成负压。 二次蒸汽4、糖化设备、糖化设备连续糖化罐连续糖化罐连续糖化罐连续糖化罐搅拌速度搅拌速度搅拌速度搅拌速度45-90r/min45-90r/min糖化罐体积糖化罐体积糖化罐体积糖化罐体积V=V/60V=V/60（ m3 ）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 糖化罐的容积决定糖化罐的容积决定于醪液流量和在罐于醪液流量和在罐中的逗留时间及其中的逗留时间及其有效的容积系数。有效的容积系数。 （）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 喷射液化器原理、结构图喷射液化器原理、结构图n原理：原理： 喷射液化器主要由喷嘴、吸入喷射液化器主要由喷嘴、吸入室、扩大管和调节手轮组成。当带有室、扩大管和调节手轮组成。当带有压力的物料以高速进入喷射液化器经压力的物料以高速进入喷射液化器经过其内部的喷嘴时，它的动能增大，过其内部的喷嘴时，它的动能增大，静压能变小，造成吸入室内出现负压，静压能变小，造成吸入室内出现负压，将蒸汽吸入，并在吸入室内与物料接将蒸汽吸入，并在吸入室内与物料接触，高速流向扩大管，物料与蒸汽在触，高速流向扩大管，物料与蒸汽在扩散管的喉部充分混合，物料被蒸汽扩散管的喉部充分混合，物料被蒸汽加热，在瞬时将物料加热到所需的温加热，在瞬时将物料加热到所需的温度。度。双酶法制糖工艺流程图双酶法制糖工艺流程图贮罐 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三、啤酒生产中麦芽汁的制备三、啤酒生产中麦芽汁的制备 制备方法制备方法: :两次煮出糖化和浸出糖化。两次煮出糖化和浸出糖化。n煮煮出出糖糖化化分分: :糊糊化化、糖糖化化、过过滤滤、煮煮沸沸四个过程四个过程n糖化醪：未分离麦糟的混合液糖化醪：未分离麦糟的混合液n麦芽汁：滤除麦糟后的混合液麦芽汁：滤除麦糟后的混合液（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1. 1. 两器组合两器组合2. 2. 四器组合四器组合3. 3. 五器组合五器组合4. 4. 六器组合六器组合（二）糊化锅二）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：不锈钢球形锅中麦芽汁的球形锅中麦芽汁的循环图循环图3.3.原理原理原理原理弧形锅底对流体传热弧形锅底对流体传热循环的影响，靠循环的影响，靠 近锅倾斜近锅倾斜壁有较浅的液柱壁有较浅的液柱h h2 2，但有较，但有较大的加热面积大的加热面积f f2 2，而中心部，而中心部位具有较深的液柱位具有较深的液柱h h1 1，加热，加热面积面积f f1 1较小，因此在锅底部较小，因此在锅底部位周围较快发生气泡，将液位周围较快发生气泡，将液体向上推，而形成中心液体体向上推，而形成中心液体向下的自然循环。向下的自然循环。 优点优点: :节省搅拌动力消耗，节省搅拌动力消耗，能够促进液体循环能够促进液体循环, , ,便于便于清洗。清洗。 (三三)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：蛋白质分解和作用：蛋白质分解和淀粉糖化淀粉糖化 3.3.容容积积：比比糊糊化化锅锅大大1 1倍倍 装满系数为装满系数为0.70.74.4.传传热热面面积积：比比糊糊化化锅锅小小（四）麦芽汁煮沸锅（四）麦芽汁煮沸锅1.1.作作用用：浓浓缩缩麦麦汁汁、 灭灭菌、灭酶。菌、灭酶。2.2.结结构构: : 与与糊糊化化锅锅相相似似, , H=0.5D H=0.5D 3.3.加热面积加热面积 4.4.容积容积 5.5.搅拌转速搅拌转速:30-40r/min.:30-40r/min.五、其他煮沸锅五、其他煮沸锅思考题思考题n大麦精选机工作原理是什么？大麦精选机工作原理是什么？n锤式与辊式粉碎机基本结构和工作原理锤式与辊式粉碎机基本结构和工作原理n糖蜜原料水平式稀释器结构糖蜜原料水平式稀释器结构n淀粉原料连续蒸煮工艺和操作方法？淀粉原料连续蒸煮工艺和操作方法？n啤酒糊化锅的基本结构与操作方法？啤酒糊化锅的基本结构与操作方法？