第二章生物細(xì)胞培養(yǎng)基制備設(shè)備

1、發(fā)酵機(jī)械與設(shè)備發(fā)酵機(jī)械與設(shè)備n徐徐 明明 芳芳 博博 士士n教教 授授n暨暨 南南 大大 學(xué)學(xué) 生生 科科 院院n2015-09-18目錄緒論緒論第一篇第一篇 生物質(zhì)原料處理設(shè)備生物質(zhì)原料處理設(shè)備第二篇第二篇 生物反應(yīng)設(shè)備生物反應(yīng)設(shè)備第三篇第三篇 產(chǎn)物分離設(shè)備產(chǎn)物分離設(shè)備第四篇第四篇 其他設(shè)備其他設(shè)備生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器檢測(cè)控檢測(cè)控制儀表制儀表培養(yǎng)基培養(yǎng)基2 2（滅菌）（滅菌）經(jīng)加工經(jīng)加工原料原料酶酶細(xì)胞細(xì)胞生物催化劑生物催化劑（游離或固定化）（游離或固定化）機(jī)械能機(jī)械能除除菌菌空氣空氣產(chǎn)品提取純化產(chǎn)品提取純化副產(chǎn)品副產(chǎn)品產(chǎn)品產(chǎn)品廢物廢物熱能熱能營(yíng)養(yǎng)物營(yíng)養(yǎng)物典型工業(yè)生物技術(shù)過程典型工業(yè)生物技術(shù)

2、過程第一篇第一篇 生物質(zhì)原料處理設(shè)備生物質(zhì)原料處理設(shè)備n第一章第一章 生物質(zhì)原料預(yù)處理設(shè)備生物質(zhì)原料預(yù)處理設(shè)備n第二章 生物細(xì)胞培養(yǎng)基制備設(shè)備n第三章 生物細(xì)胞培養(yǎng)基滅菌設(shè)備內(nèi)容內(nèi)容思考題。nA.圓盤平直葉渦輪攪拌器 B.螺旋漿式攪拌器 C.醪液內(nèi)二氧化碳的密度梯度 D. 二折葉旋槳式攪拌器？n2.酒精廠連續(xù)蒸煮、糖化流程酒精廠連續(xù)蒸煮、糖化流程？ ？n5、連續(xù)蒸煮糖化設(shè)備有幾種形式？、連續(xù)蒸煮糖化設(shè)備有幾種形式？n6、幾種糖蜜稀釋器的主要結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)的差異性？、幾種糖蜜稀釋器的主要結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)的差異性？n7、糖蜜原料的澄清方法有幾種？。、糖蜜原料的澄清方法有幾種？。n8、麥芽汁的制備流程？主

3、要設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理：糊化鍋、麥芽汁的制備流程？主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理：糊化鍋、糖化鍋、糖化鍋、n9、固體培養(yǎng)基制備的主要設(shè)備有有幾種？、固體培養(yǎng)基制備的主要設(shè)備有有幾種？生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器檢測(cè)控檢測(cè)控制儀表制儀表培養(yǎng)基培養(yǎng)基（滅菌）（滅菌）經(jīng)加工經(jīng)加工原料原料酶酶細(xì)胞細(xì)胞生物催化劑生物催化劑（游離或固定化）（游離或固定化）機(jī)械能機(jī)械能除除菌菌空氣空氣產(chǎn)品提取純化產(chǎn)品提取純化副產(chǎn)品副產(chǎn)品產(chǎn)品產(chǎn)品廢物廢物熱能熱能營(yíng)養(yǎng)物營(yíng)養(yǎng)物典型工業(yè)生物技術(shù)過程典型工業(yè)生物技術(shù)過程培養(yǎng)基制備工藝過程：培養(yǎng)基制備工藝過程： 滅滅 菌菌 冷冷 卻卻 第一節(jié) 、淀粉質(zhì)原料的蒸煮糖化設(shè)備（一）蒸煮目的（一）蒸煮目的

4、1 1、破壞淀粉顆粒的外皮，使其內(nèi)容物流出，呈溶解狀態(tài)變成可溶性淀、破壞淀粉顆粒的外皮，使其內(nèi)容物流出，呈溶解狀態(tài)變成可溶性淀粉，便于糖化劑作用。粉，便于糖化劑作用。2 2、滅菌。、滅菌。( (二二) )蒸煮和糖化蒸煮和糖化1.1.連續(xù)蒸煮有低溫長(zhǎng)時(shí)間的罐式連續(xù)蒸煮工藝，連續(xù)蒸煮有低溫長(zhǎng)時(shí)間的罐式連續(xù)蒸煮工藝，中溫的柱式連續(xù)蒸煮工藝和中溫的柱式連續(xù)蒸煮工藝和高溫短時(shí)間的管式連續(xù)蒸煮工藝。高溫短時(shí)間的管式連續(xù)蒸煮工藝。 2. 2. 在一在一定溫度下維持一定時(shí)間，并保持流動(dòng)狀態(tài)，以便于酶的作用。定溫度下維持一定時(shí)間，并保持流動(dòng)狀態(tài)，以便于酶的作用。第一節(jié) 淀粉質(zhì)原料的蒸煮與糖化 ：（淀粉酶促水解）

5、 1.3 后熟罐（氣液分離）操作過程：長(zhǎng)圓筒與封頭焊成，操作過程：長(zhǎng)圓筒與封頭焊成，用，用，加熱達(dá)要求的，加熱達(dá)要求的，物料出口管伸入，物料出口管伸入罐內(nèi)罐內(nèi)300-400mm（使罐內(nèi)留有一定（使罐內(nèi)留有一定的空間）從罐中部的空間）從罐中部6引出引出。 罐式連續(xù)蒸煮糖化的特點(diǎn)：罐式連續(xù)蒸煮糖化的特點(diǎn)：、采用、采用，節(jié)省，節(jié)省、操作容易控制；、操作容易控制；、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為、采用、采用，提高效率，提高效率，降低費(fèi)用。降低費(fèi)用。 圖2-13 蒸煮罐1-粉漿入口 2-加熱蒸汽管 3-糊化醪出口 4-安全閥接口 5-壓力表 6-制液體曲醪出口 7-罐耳 8-溫度計(jì)測(cè)溫口 9-人孔3

6、21546879 圖2-14 最后一個(gè)后熟器（氣液分離器）1-糊化醪入口 2-糊化醪出口 3-耳架 4-自控液位儀表接口5-壓力表 6-二次蒸汽進(jìn)口 7-人孔 8-安全線 9-液位指示器8756493412糊化醪 它由。都鉆有很多小孔，各層套管用法蘭連接。粉漿流過中層管，使熱粉漿加熱，這種形式汽液接觸均勻，加熱較全面，可在。粉漿冷粉漿熱粉漿熱粉漿蒸汽3、汽液分離器、汽液分離器（后熟器）（后熟器）n操作要求：操作要求：（1 1）（2 2）裝料率為）裝料率為50%50%4、真空冷卻器、真空冷卻器（加快冷卻）（加快冷卻）n優(yōu)點(diǎn)：蒸煮醪在驟然優(yōu)點(diǎn)：蒸煮醪在驟然冷卻下，形成結(jié)晶狀冷卻下，形成結(jié)晶狀的小粒

7、。的小粒。n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卻器的原理構(gòu)造真空冷卻器的原理構(gòu)造 原理原理: :物料在一定真空度下蒸發(fā)部分物料在一定真空度下蒸發(fā)部分水，需要汽化潛熱，取自料液本身，因而水，需要汽化潛熱，取自料液本身，因而料液很快被冷卻到真空相應(yīng)的溫度，稱為料液很快被冷卻到真空相應(yīng)的溫度，稱為真空冷卻。真空冷卻。 欲保持真空冷卻器中真空度，一般要欲保持真空冷卻器中真空度，一般要，。真空冷卻器構(gòu)造三維圖真空冷卻器構(gòu)造三維圖真空連續(xù)糖化罐工藝真空連續(xù)糖化罐工藝圖2-20 真空糖化裝置142389Aabcd

8、efg a 汽液分離器（最后 個(gè)后熱器）b-糖化曲液計(jì)量罐 c-真空糖化罐 d-冷凝器 e-三級(jí)真空冷卻器 f-三級(jí)冷凝器 g-糖化醪泵 1，2，8-閥 3，4，6，7，9-控制閥及管 5-測(cè)溫管。 罐式連續(xù)蒸煮糖化的特點(diǎn)：罐式連續(xù)蒸煮糖化的特點(diǎn)：、采用、采用，節(jié)省，節(jié)省、操作容易控制；、操作容易控制；、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為、采用、采用（2 2）柱式連續(xù)蒸煮設(shè)備）柱式連續(xù)蒸煮設(shè)備3圖2-15 柱式連續(xù)蒸煮流程圖1-粉漿罐 2-泵 3-加熱器 4-緩沖器 5-柱子 6-后熟器1245555566圖2-16 加熱器粉漿粉漿蒸汽蒸汽蒸汽加熱（3 3）管式連續(xù)蒸煮）管式連續(xù)蒸煮-糖化工藝

9、流程糖化工藝流程2010圖2-17 管式連續(xù)蒸煮設(shè)備流程圖181716191176151213141289543 6- 6- 7-7-泵泵 9- 9-進(jìn)料控制閥進(jìn)料控制閥 10- 10-過濾器過濾器 12- 12-單向閥單向閥 13-13-三套管加熱器三套管加熱器 14- 14-蒸煮管道蒸煮管道 15- 15-壓力控制閥壓力控制閥 17- 17-蒸汽分離器蒸汽分離器 18-18- 19- 19- a.a.連續(xù)糖化罐連續(xù)糖化罐糖化罐（淀粉、糊精水解）糖化罐（淀粉、糊精水解）糖化罐的構(gòu)造和計(jì)算糖化罐的構(gòu)造和計(jì)算（）糖化罐的計(jì)算（）糖化罐的計(jì)算 糖化罐的容積糖化罐的容積和在罐中的和在罐中的逗留時(shí)間及

10、其有效的逗留時(shí)間及其有效的容積系數(shù)。容積系數(shù)。 （）糖化罐的構(gòu)造（）糖化罐的構(gòu)造 氣液分離器 糖化曲計(jì)量罐 真空糖化罐 冷凝器 真空冷卻器 糖化醪泵 三級(jí)冷凝器 貯罐 調(diào)配預(yù)熱噴射液化器后熟罐 噴射滅酶冷卻器糖化罐冷卻器分離罐2 2、45738 圖2-21 錐形蒸煮鍋1-加料口 2-排汽閥 3-鍋耳 4-取樣器 5-加熱蒸汽管 6-排醪管 7-襯套 8-壓力表2161211109873412糖 化 醪熱水大米粉 圖 2-33 糊 化 鍋大 米 粉 進(jìn) 口 ； 2-熱 水 進(jìn) 口 ； 3-攪 拌 器 ； 4-加 熱 蒸 汽 管 進(jìn) 口 ； 5-蒸 汽 冷 凝 水 出 口 ； 6-糊 化 醪 出

11、口 ； 7-不 凝 性 氣 體 出 口 ； 8-耳 架 ； 9-麥 芽 粉 液 或 糖 化 醪 入 口 ； 10-環(huán) 形 槽 ； 11-污 水 排 出 口 管 ； 12-風(fēng) 門采用連續(xù)稀釋法采用連續(xù)稀釋法圖2-29 水平式糖蜜連續(xù)稀釋器糖密入口熱水營(yíng)養(yǎng)鹽類酒精液體冷水糖蜜出口432143214-4 切面3-3 切面2-2 切面1-1 切面管管內(nèi)內(nèi)沒沒有有攪攪拌拌器器主體：圓筒水平管主體：圓筒水平管 管內(nèi)裝管內(nèi)裝有若干隔板和篩板，有若干隔板和篩板，將其分成若干空段，將其分成若干空段，以改善糖液的流動(dòng)形以改善糖液的流動(dòng)形式，使糖蜜與水很好式，使糖蜜與水很好地混合。地混合。(3(3）錯(cuò)板式糖蜜稀釋器

12、）錯(cuò)板式糖蜜稀釋器2、糖蜜原料的澄清、糖蜜原料的澄清n目的是使原料中的灰渣等固形物沉淀原料中的灰渣等固形物沉淀，同時(shí)進(jìn)行滅菌滅菌，以達(dá)到發(fā)酵的要求。n對(duì)于固體含量少0.1%（v/v），顆粒直徑在5100m的懸浮液，在過濾時(shí)難以形成濾餅，就要采用澄清過濾。 第四節(jié) 啤酒生產(chǎn)中麥芽汁的制備設(shè)備n麥芽汁是啤酒酵母的培養(yǎng)基，是影響啤酒的產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。n制備設(shè)備：糊化鍋、糖化鍋、過濾槽和煮沸鍋糊化鍋、糖化鍋、過濾槽和煮沸鍋等。等。（一）（一） 啤酒廠糖化設(shè)備的組合方式啤酒廠糖化設(shè)備的組合方式糊化鍋、糖化鍋、過糊化鍋、糖化鍋、過濾槽、麥汁煮沸鍋、糖化醪過濾槽）濾槽、麥汁煮沸鍋、糖化醪過濾槽）啤

13、酒生產(chǎn)流程主要作用是用于煮沸大米粉和部分麥芽粉醪液，使淀粉糊化和液化。1糊化鍋的構(gòu)造2糊化鍋的容積糊化鍋糊化鍋1、作用、作用2、結(jié)構(gòu)及材料、結(jié)構(gòu)及材料D/H = 2，弧形底弧形底,蒸汽夾套傳熱蒸汽夾套傳熱攪拌器攪拌器升氣管升氣管環(huán)形槽環(huán)形槽調(diào)節(jié)風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)門容積容積100kg干物料干物料0.5m3材料：不銹鋼材料：不銹鋼弧形鍋底對(duì)流體傳熱循環(huán)的弧形鍋底對(duì)流體傳熱循環(huán)的影響，靠影響，靠 近鍋傾斜壁有較淺近鍋傾斜壁有較淺的液柱的液柱h h2 2，但有較大的加熱面，但有較大的加熱面積積f f2 2，而中心部位具有較深的，而中心部位具有較深的液柱液柱h h1 1，加熱面積，加熱面積f f1 1較小，因較

14、小，因此在鍋底部位周圍較快發(fā)生氣此在鍋底部位周圍較快發(fā)生氣泡，將液體向上推，而形成中泡，將液體向上推，而形成中心液體向下的自然循環(huán)。心液體向下的自然循環(huán)。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :節(jié)省攪拌動(dòng)力消耗，能夠節(jié)省攪拌動(dòng)力消耗，能夠促進(jìn)液體循環(huán)促進(jìn)液體循環(huán), , ,便于清洗便于清洗。 糖化鍋糖化鍋1.1.結(jié)構(gòu)：與糊化鍋相似。結(jié)構(gòu)：與糊化鍋相似。H=0.5DH=0.5D2.2.作用：作用：3.3.容積：容積： 裝滿系數(shù)為裝滿系數(shù)為0.70.74.4.傳熱面積：比糊化鍋小傳熱面積：比糊化鍋小n用途：過濾糖化后的麥醪，使n型式與構(gòu)造 ：具有不銹鋼圓柱形槽身和平底及紫銅板弧形頂蓋的容器，篩孔一般采用0.40.73050

15、mm條形孔或直徑0.8mm的圓孔，內(nèi)設(shè)有耕糟裝置 。 圖2-35 過濾槽1-人孔單拉門； 2-人孔雙拉門；3-噴水管；4-濾板；5-出糟門；6-變速箱；7-電動(dòng)機(jī)； 8-油壓缸； 9-減速箱；10-耕糟裝置；11-槽體；12-槽蓋；13-排氣管冷凝水出口1234567891011121314冷熱水入口醪液入口麥汁出口麥糟出口n用途：用于麥汁的煮沸和濃縮，。并加入，使進(jìn)入麥汁中。n n型式與結(jié)構(gòu) ：結(jié)構(gòu)型式與 ，有攪拌裝置n容積：麥芽煮沸鍋容積計(jì)算與糊化鍋相同。 n麥汁煮沸鍋的容量：100kg麥芽約需800900升容量，加上2530作為麥汁運(yùn)動(dòng)的空間n鍋內(nèi)液柱高與直徑之比：1：2 n攪拌葉的轉(zhuǎn)速

16、：約2035r/min，3m/s 左右n排汽管的截面積：鍋內(nèi)液體表面積的1/301/50n煮沸時(shí)間：一般約1.52小時(shí) 圖2-36 麥芽煮沸鍋1-電動(dòng)機(jī)； 2-減速箱；3-出料閥；4-攪拌裝置；5-鍋體；6-液量標(biāo)尺； 7-人孔雙拉門；8-鍋蓋；9-排氣管；10-筒形風(fēng)帽；11-人孔單拉門111098764321冷凝水出冷熱水進(jìn)口麥汁入口麥汁出口啤酒發(fā)酵設(shè)備啤酒釀造工藝粉碎機(jī)粉碎機(jī)冷卻器冷卻器發(fā)酵罐發(fā)酵罐啤酒釀造流程啤酒釀造流程兩器醬油固態(tài)發(fā)酵車間發(fā)酵池n固體培養(yǎng)基制備的主要設(shè)備有：粉碎設(shè)備、潤(rùn)水設(shè)備、固體培養(yǎng)基制備的主要設(shè)備有：粉碎設(shè)備、潤(rùn)水設(shè)備、混合設(shè)備、蒸煮滅菌設(shè)備、冷卻設(shè)備等混合設(shè)備、

17、蒸煮滅菌設(shè)備、冷卻設(shè)備等原料粉碎潤(rùn)水混合均勻蒸煮接種種曲菌種輔料 水混合均勻冷卻濕料出口圖2-38 絞龍式潤(rùn)水裝置原料入口加水管nJLR-250型 潤(rùn)水輸送機(jī)：131-電動(dòng)機(jī)3kW 960轉(zhuǎn)；2-蝸輪蝸桿減速箱，減速1：50，皮帶盤130；3-減速箱齒輪100，18齒斜5.5M； 4-過橋中齒輪410斜齒815M；5-過橋小齒輪110斜齒18M；6-轉(zhuǎn)鍋正齒輪840齒斜969M；7-水管； 8-蒸汽管；9-安全閥；10-壓力表；11-排氣管；2-排氣閥；13-閘閥；14-Dg125mm插熱冷卻管 圖2-39 N.K式旋轉(zhuǎn)蒸煮鍋43215614121110987n蒸煮目的：蒸煮目的：對(duì)固體培養(yǎng)基

18、進(jìn)行滅菌；對(duì)固體培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌；n使培養(yǎng)基中的蛋白質(zhì)適度變性；使培養(yǎng)基中的蛋白質(zhì)適度變性；n使淀粉原料糊化。使淀粉原料糊化。n蒸煮滅菌設(shè)備蒸煮滅菌設(shè)備 ：n（1）常壓蒸煮鍋常壓蒸煮鍋n（2）加壓蒸煮鍋加壓蒸煮鍋：是能承受一定壓力的圓筒型鋼是能承受一定壓力的圓筒型鋼板蒸煮鍋。滅菌時(shí)需排盡冷空氣。板蒸煮鍋。滅菌時(shí)需排盡冷空氣。n（3）集攪拌、蒸煮、冷卻于一體的蒸煮滅菌設(shè)備集攪拌、蒸煮、冷卻于一體的蒸煮滅菌設(shè)備n（4）連續(xù)蒸煮設(shè)備）連續(xù)蒸煮設(shè)備n轉(zhuǎn)鼓式蒸煮滅菌機(jī) ：n 有一鋼板焊制、能承一定壓力的轉(zhuǎn)鼓。鼓中心有空心橫軸，裝料后，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為0.51r/min，培養(yǎng)基在鼓內(nèi)被翻動(dòng)，蒸汽沿軸中心通入鼓內(nèi)，對(duì)固體培養(yǎng)基加熱和滅菌。滅菌完畢后，真空冷卻培養(yǎng)基。 圖2-41 轉(zhuǎn)鼓式固體培養(yǎng)基蒸煮滅菌機(jī)1-吸氣口；2-真空管；3-空心橫軸；4-攪拌葉；5-水蒸汽1235醬油車間蒸料罐一角（旋轉(zhuǎn)）連續(xù)蒸