生物工程设备各章知识点总结中学教育高考中学教育中学课件.pdf
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1、第一章原料的输送和粉碎设备 1.原料粉碎的目的、方法 1)目的:a.增加淀粉粒、酶与水的接触面,加速酶促反应与可溶性物质的溶出,提高淀粉的利用率;b.缩短蒸煮时间,使原料中的还原糖少遭破坏,节约蒸汽用量;c.使原料颗粒度变小,增加在设备和管道中的流动性,易于实现连续化。2)方法:a.湿式粉碎:将水和原料一起加入粉碎机中,以粉浆状出来 特点:无粉尘飞扬,排料方便,不需粉尘通风等;不易贮藏,耗电量大 b.干式粉碎:原料直接进入粉碎机进行粉碎 特点:需配通风除尘设备(通风管道装在粉碎室)c.回潮干法粉碎:原料喷少量水后在进行粉碎(啤酒厂粉碎)d.连续调湿粉碎:粉碎过程连续喷水 2.选择粉碎设备的原则
2、、粉碎度及粉碎程度,对原料粉碎设备的要求 1)原则:根据物料的性质和所要求的粉碎度等而定 坚硬物料、脆性物料:挤压、冲击 韧性、粘性物料:剪切、研磨、挤压 方向性物料:劈裂 2)粉碎度:物料粉碎程度前后平均粒径之比 x=D1/D2 D1 粉碎前物料的平均粒径 D2 粉碎后物料的平均粒径 3)粉碎程度:按粉碎物料和成品的粒度大小分类:粗碎、中细碎、磨碎或研磨、胶体磨;筛析法:以物料通过不同筛目标准筛的百分数来表示 4)设备要求:粉碎后物料颗粒大小均匀 不重复粉碎,已粉碎物料需立即从压榨部分排除 操作自动化 容易更换磨碎的部位,在操作发生障碍时有保险装置,能自动停车。3.锤式粉碎机的结构、特点 1
3、)锤式粉碎机的结构(酒精厂)锤刀:高碳钢或锰钢,40*125-180*6-7mm。末端 V=25-55m/s,V 越大,产品粒度越小,锤刀重量小,易产生自转;重量大,功率大。筛板:用以控制粉碎物料的粒度,圆形或长条形。锤刀与筛孔间隙为 5-10mm.一般6+2mm 锯齿形冲击板:与锤刀一起挤压,磨碎物料 2)特点:可做粗碎和细碎 体积紧凑,构造简单,生产能力高 适用于不同性质的物料,物料含水量 15%锤刀磨损快,筛网易损坏 运转时震动较大,应安装在底层 粉碎机底部可采用吸引式气流输送,防止粉尘飞扬,提高产量。4.辊式粉碎机的结构、特点 溶出提高淀粉的利用率缩短蒸煮时间使原料中的还原糖少遭破坏节
4、约蒸汽用量使原料颗粒度变小增加在设备和管道中的流动性易于实现连续化方法湿式粉碎将水和原料一起加入粉碎机中以粉浆状出来特点无粉尘飞扬排料方便不需粉潮干法粉碎原料喷少量水后在进行粉碎啤酒厂粉碎连续调湿粉碎粉碎过程连续喷水选择粉碎设备的原则粉碎度及粉碎程度对原料粉碎设备的要求原则根物料的性质和所要求的粉碎度等而定坚硬物料脆性物料挤压冲击韧性粘性物料剪粉碎程度按粉碎物料和成品的粒度大小分类粗碎中细碎磨碎或研磨胶体磨筛析法以物料通过不同筛目标准筛的百分数来表示设备要求粉碎后物料颗粒大小均匀不重复粉碎已粉碎物料需立即从压榨部分排除操作自动化容易更换磨碎的1)辊式粉碎机的结构(多用于啤酒厂麦芽粉碎):辊筒:
5、生铁铸造,辊光或有齿形丝。圆周速度 2.5-6.0m/s,太小粉碎度低,太大,物料易在辊面上跳动,不易被带入辊筒。两辊间存在 15%-20%的转速差,可增加粉碎度,辊子直径 D250mm,一般 D=230-800mm,直径太小,麦芽接触辊面的时间太短,不易粉碎。辊子长度 L=400-1000mm 开度:两辊筒间的距离 b=3-5mm。凡物料颗粒小于开度的可经空隙露出,开度可调。筛网:两对以上辊式粉碎机的每对辊子之间装有筛网。2)特点:用于粉碎颗粒状物料的中碎和细碎 粉碎度可调,可保证皮壳破碎适中,利于过滤 5.输送方式:机械输送和气流输送。机械:带式输送机,螺旋输送机,斗式输送机 6.气流输送
6、:利用强烈的空气气流在密闭管内流动,把物料悬浮送到目的地的运输方式。7.气流输送的流程 a、吸引式输送流程 (可由多点到一点)空气、物料吸管 输料管分离器除尘器真空泵(风机)排空管 闭风器料斗 特点:1.整个流程的动力部分在尾部 2.处于负压状态 3.特殊的卸料装置 b、压送式输送流程 (可由一点到多点)溶出提高淀粉的利用率缩短蒸煮时间使原料中的还原糖少遭破坏节约蒸汽用量使原料颗粒度变小增加在设备和管道中的流动性易于实现连续化方法湿式粉碎将水和原料一起加入粉碎机中以粉浆状出来特点无粉尘飞扬排料方便不需粉潮干法粉碎原料喷少量水后在进行粉碎啤酒厂粉碎连续调湿粉碎粉碎过程连续喷水选择粉碎设备的原则粉
7、碎度及粉碎程度对原料粉碎设备的要求原则根物料的性质和所要求的粉碎度等而定坚硬物料脆性物料挤压冲击韧性粘性物料剪粉碎程度按粉碎物料和成品的粒度大小分类粗碎中细碎磨碎或研磨胶体磨筛析法以物料通过不同筛目标准筛的百分数来表示设备要求粉碎后物料颗粒大小均匀不重复粉碎已粉碎物料需立即从压榨部分排除操作自动化容易更换磨碎的 空气空气粗过滤器鼓风机输料管分离器空气、物料 物料料斗 闭风器(加料)特点:1.动力设备在前面 2.处于正压状态 3.特殊的加料装置 8.气流输送组成设备:加料装置:吸嘴、旋转加料器 物料分离装置(卸料装置):旋风分离器、重力式分离器 空气除尘装置:旋风分离器、袋滤器、湿式除尘器 动力
8、设备 9.混合比 单位时间输送的物料量与单位时间所需要的空气质量的比 =ms/ma (ms、ma单位 kg/h)意义:表示系统的输送能力,即单位质量的空气所能输送的物料的质量 10.旋风分离器的工作原理、结构、应用 工作原理:利用离心力沉降将物料与气流分开 结构:(略)应用:结构设计 旋风分离器采用立式圆筒结构,内部沿轴向分为集液区、旋风分离区、净化室区等。内装旋风子构件,按圆周方向均匀排布亦通过上下管板固定;设备采用裙座支撑,封头采用耐高压椭圆型封头。溶出提高淀粉的利用率缩短蒸煮时间使原料中的还原糖少遭破坏节约蒸汽用量使原料颗粒度变小增加在设备和管道中的流动性易于实现连续化方法湿式粉碎将水和
9、原料一起加入粉碎机中以粉浆状出来特点无粉尘飞扬排料方便不需粉潮干法粉碎原料喷少量水后在进行粉碎啤酒厂粉碎连续调湿粉碎粉碎过程连续喷水选择粉碎设备的原则粉碎度及粉碎程度对原料粉碎设备的要求原则根物料的性质和所要求的粉碎度等而定坚硬物料脆性物料挤压冲击韧性粘性物料剪粉碎程度按粉碎物料和成品的粒度大小分类粗碎中细碎磨碎或研磨胶体磨筛析法以物料通过不同筛目标准筛的百分数来表示设备要求粉碎后物料颗粒大小均匀不重复粉碎已粉碎物料需立即从压榨部分排除操作自动化容易更换磨碎的设备管口提供配对的法兰、螺栓、垫片等。通常,气体入口设计分三种形式:a)上部进气 b)中部进气 c)下部进气 对于湿气来说,我们常采用下
10、部进气方案,因为下部进气可以利用设备下部空间,对直径大于300m或500m的液滴进行预分离以减轻旋风部分的负荷。而对于干气常采用中部进气或上部进气。上部进气配气均匀,但设备直径和设备高度都将增大,投资较高;而中部进气可以降低设备高度和降低造价。应用范围 旋风分离器适用于净化大于 1-3微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。它是一种结构简单、操作方便、耐高温、设备费用和阻力较高(80160毫米水柱)的净化设备,旋风除尘器在净化设备中应用得最为广泛。改进型的旋风分离器在部分装置中可以取代尾气过滤设备。网上 第二章培养基的制备设备 1.培养基的灭菌方法 热灭菌(湿热、干热):160,1h,微生物蛋白变性而
11、死亡 化学药剂灭菌:加杀菌剂(甲醛、苯酚、洁尔灭等),不利于发酵 射线灭菌:紫外线、电磁波,生产中培养基液数量多,含有固形物穿透力弱 介质过滤除菌:离心分离、静电吸附等。2.湿热灭菌 定义:直接用表压为 0.20.4MPa 的饱和蒸汽进行灭菌 优点:易得到,蒸汽成本低 穿透力强,蒸汽在冷凝时释放出大量的潜热,杀菌效果好 溶出提高淀粉的利用率缩短蒸煮时间使原料中的还原糖少遭破坏节约蒸汽用量使原料颗粒度变小增加在设备和管道中的流动性易于实现连续化方法湿式粉碎将水和原料一起加入粉碎机中以粉浆状出来特点无粉尘飞扬排料方便不需粉潮干法粉碎原料喷少量水后在进行粉碎啤酒厂粉碎连续调湿粉碎粉碎过程连续喷水选择
12、粉碎设备的原则粉碎度及粉碎程度对原料粉碎设备的要求原则根物料的性质和所要求的粉碎度等而定坚硬物料脆性物料挤压冲击韧性粘性物料剪粉碎程度按粉碎物料和成品的粒度大小分类粗碎中细碎磨碎或研磨胶体磨筛析法以物料通过不同筛目标准筛的百分数来表示设备要求粉碎后物料颗粒大小均匀不重复粉碎已粉碎物料需立即从压榨部分排除操作自动化容易更换磨碎的 高温,120以上,微生物细胞蛋白极易凝固 快速,2030min(包括加热和保温)3.动力学:对数残留定律 微生物受到不利环境的影响,细胞蛋白受热凝固,丧失活力,随着延长而逐渐死亡,细胞个数逐渐减少,其减少速率与任何一瞬间残存的菌数成正比,即微生物在一定温度下,受热死亡遵
13、循一级反映方程的规律。dN/d=kN K表示微生物的耐热程度,k 越小微生物越耐热,k 越大,微生物越易受热死亡,如细菌孢子的 k 值远远小于其营养细胞和霉菌孢子。4.三种连续灭菌流程:加热、保湿、冷却设备 连消塔式 配料罐预热罐连消泵连消塔维持罐喷淋冷却器发酵罐 喷射加热 配料罐预热罐连消泵喷射加热器维持管道真空冷却器发酵罐 薄板换热器 配料罐2 号薄板换热器(预热)3 号薄板换热器(加热)维持管道2 号薄板换热器(预冷却)1 号薄板换热器(冷却)发酵罐 5.保温时间与维持器的计算 见作业 6.酒精厂连续蒸煮、糖化流程(罐式、柱式、管道式):粉浆罐 粉浆泵 蒸煮罐(锅)后熟器(保温设备)真空
14、冷却器 连续糖化罐 喷淋冷却器 发酵罐 主要设备:加热器(t 套管式、三套管式)、后熟器、冷却器 溶出提高淀粉的利用率缩短蒸煮时间使原料中的还原糖少遭破坏节约蒸汽用量使原料颗粒度变小增加在设备和管道中的流动性易于实现连续化方法湿式粉碎将水和原料一起加入粉碎机中以粉浆状出来特点无粉尘飞扬排料方便不需粉潮干法粉碎原料喷少量水后在进行粉碎啤酒厂粉碎连续调湿粉碎粉碎过程连续喷水选择粉碎设备的原则粉碎度及粉碎程度对原料粉碎设备的要求原则根物料的性质和所要求的粉碎度等而定坚硬物料脆性物料挤压冲击韧性粘性物料剪粉碎程度按粉碎物料和成品的粒度大小分类粗碎中细碎磨碎或研磨胶体磨筛析法以物料通过不同筛目标准筛的百
15、分数来表示设备要求粉碎后物料颗粒大小均匀不重复粉碎已粉碎物料需立即从压榨部分排除操作自动化容易更换磨碎的 7.真空冷却系统的组成,真空冷却器(原理)、冷凝器、喷射泵 8.啤酒厂糖化设备组成方式:四器、六器组合,各设备作用 第三章 空气除菌设备 1.通风发酵对无菌空气的要求 1.压力:两个工程大气压(表压)作为输送动力 2.温度:发酵温度 3.流量:(uuM)单位时间单位体积内所需流量 4.相对湿度Re液体+250 Re空气:喷嘴喷出空气的雷诺准数 Re液体:上升管内液体流动的雷诺准数 溶出提高淀粉的利用率缩短蒸煮时间使原料中的还原糖少遭破坏节约蒸汽用量使原料颗粒度变小增加在设备和管道中的流动性
16、易于实现连续化方法湿式粉碎将水和原料一起加入粉碎机中以粉浆状出来特点无粉尘飞扬排料方便不需粉潮干法粉碎原料喷少量水后在进行粉碎啤酒厂粉碎连续调湿粉碎粉碎过程连续喷水选择粉碎设备的原则粉碎度及粉碎程度对原料粉碎设备的要求原则根物料的性质和所要求的粉碎度等而定坚硬物料脆性物料挤压冲击韧性粘性物料剪粉碎程度按粉碎物料和成品的粒度大小分类粗碎中细碎磨碎或研磨胶体磨筛析法以物料通过不同筛目标准筛的百分数来表示设备要求粉碎后物料颗粒大小均匀不重复粉碎已粉碎物料需立即从压榨部分排除操作自动化容易更换磨碎的8.自吸式发酵罐的特点、搅拌器的组成 特点:不用压缩空气,自行吸入空气,通风装置为一带有中央吸气口的搅拌
17、器 罐高影响吸气量,大气压力有限,限制了罐高 下伸轴 双端面轴封 转速高(450rpm),有足够的吸气量 罐压为 0.2 大气压(表压),罐内外压差较少,易染菌 气液混合好,气泡分散较细,在较低通气量下,养的吸收系数高 省去空压机,高效玻璃纤维纸代替除菌系统 装料系数小,(40%),泡沫多,需要消泡器 组成:转子(叶轮):宇宙一起转动,上面有沿径排列的孔,空开口方向与旋转方向相反 定子(导轮):静止不动 9.自吸式发酵罐的吸气原理 启动前液体将转子浸没,转子旋转,由于离心力的作用,转子及叶片间的液体被甩出而形成局部真空,罐外的空气通过搅拌器中心的吸气管进入转子空心叶轮,经定子的直叶导轮均匀分布
18、甩出 在搅拌作用下,叶轮周围形成强烈的湍流,使刚离开叶轮的空气立即在不断循环的发酵液中分裂成细微的气泡,混合、翻腾、扩散到整个罐内 搅拌的同时完成了通风 第六章过滤与分离设备(见纸上)1、悬浮液的分类 2、固液分离方法 溶出提高淀粉的利用率缩短蒸煮时间使原料中的还原糖少遭破坏节约蒸汽用量使原料颗粒度变小增加在设备和管道中的流动性易于实现连续化方法湿式粉碎将水和原料一起加入粉碎机中以粉浆状出来特点无粉尘飞扬排料方便不需粉潮干法粉碎原料喷少量水后在进行粉碎啤酒厂粉碎连续调湿粉碎粉碎过程连续喷水选择粉碎设备的原则粉碎度及粉碎程度对原料粉碎设备的要求原则根物料的性质和所要求的粉碎度等而定坚硬物料脆性物
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