发酵与酿造的主要设备-化学反应工程.PPT

第三章 发酵与酿造的主要设备 一、原料处理设备 二、固体发酵设备 三、机械搅拌通风发酵罐(生物反应器) 四、空气净化系统 五、培养基灭菌系统 六、产物分离与提取设备 一、原料处理设备 (一)原料粉碎设备 在发酵与酿造过程中，为了加速蒸煮、糖化、发酵的反应速度，对于使用的固体原料，常需将其粉碎。使大块固体物料破碎成小块物料的操作，通常称为粉碎，而使小块物料进一步粉碎为粉末状物料，则称为磨碎或研磨。 在生产过程中，粉碎的效果好坏，不仅直接反映出粉碎操作的合理性和经济性，而且会间接影响到蒸煮、糖化、发酵的效果。工厂中，均采用某种形式的机械方法，达到固体物料粉碎的目的。 粉碎的方法，根据操作作用力的不同可区分为四种：①挤压；②冲击；③磨碎；④劈碎。无论是哪一种作用力，假如所施加的外力没有超过物料的弹性强度，则物料产生弹性变形，外力除掉后，物料恢复到原来情况。加入施加的外力稍超过物料的破碎强度，则物料即被粉碎。物料表面通常具有不规则的形状，因此外力首先作用在突出点上，产生局部的应力，破碎后应力分散，作用点发生变化。粉碎过程是在极短的时间里进行的非常复杂的过程，揭开全部真正的粉碎机理是以后进一步开展的工作。 选择粉碎物料的方法，必须根据物料的物理性质、大小、粉碎的程度等，应特别注意物料的硬度和破裂性。对坚硬和脆性的物料，挤压和冲击很有效；对韧性物料剪切力作用较好；对方向性物料则以劈碎为宜。但不论哪一种粉碎，很少单独使用其中的一种方法，而是几种方法的组合，使粉碎更加有效。 1.锤式粉碎机 锤式粉碎机是利用快速旋转的锤刀对物料进行冲击粉碎，广泛用于各种中等硬度物料的中碎与细碎作业。由于各种脆性物料的抗冲击性较差。因此，这种粉碎机特别适用于脆性物料。 图3-1锤式粉碎机筛网 2.轴 3.锤刀 4.冲击板 5.机壳 锤式粉碎机如图3-1，主轴上有钢质圆盘或方盘转子，盘上装有可拆换的锤刀。锤刀可以自由摆动。当主轴经800～2500r/min在密封的机壳内旋转时，刀片在各个不同的位置上，能够以很大的冲击力将物料粉碎。加入到粉碎机中的物料，首先与锯齿形的冲击板撞击，已经被粉碎的物料，通过机壳上的格栅网孔排出。未被粉碎的物料，被筛网阻截，再次受锤力冲击粉碎。如遇有坚硬不能粉碎的物料，由于锤刀是活动地悬挂在盘上，可以摇动而让开，可避免损伤机器，当然锤刀要受到较大的磨损，甚至损坏筛网。如遇有坚硬的物料，可再次或多次冲击粉碎。粉碎的物料，连续穿过机内的筛网排出。为了避免堵塞，除将筛网孔做成上小下大的锥形孔外，被粉碎的物料含水量不应超过10%～15%。 锤式粉碎机可作粗碎或细碎，这是它的优点。此外，还具有单位产品的能量消耗低、体积紧凑、结构简单、生产能力高等特点。它的主要缺点是，当粉碎较坚硬的物料时，锤刀磨损得较快。 锤刀是锤式粉碎机的主要零件，它的型式尺寸，决定于物料尺寸性质。机壳中的筛网有不同的规格，视被碎物料的性质、种类和粉碎的要求而异。筛网的尺寸对产品的颗粒大小及粉碎机生产能力有很大的影响，视不同的要求选用适宜的筛网。锤刀与筛网间的径向间隙是可以调节的，一般为5～10mm。粗筛一般用钢丝构成，或在金属板上钻圆孔、方孔或长方孔。细筛除用钢丝外，还可用钢板。酒精厂锤式粉碎机筛孔直径，一般为1.5mm，中心距离为2.5～3.5mm。 2.辊式粉碎机 辊式粉碎机广泛应用于粉碎颗状物料的中碎或细碎的作业，主要工作机件是两个直径相同的圆柱状辊筒，如图4-21所示，两个辊筒以相同的圆柱状辊筒，如图3-2所示。 图3-2 二辊式粉碎机1.弹簧 2.物料 3.滚筒 4.机座 两个辊筒以相反的方向旋转，产生挤压力和剪力将物料粉碎。辊筒表面有光面和带波纹的两种，物料从辊筒间的空隙加入。两辊筒间的距离称为开度。凡物料颗粒小于开度的，可经空隙漏出。当要求产品较细时，可提高辊筒表面的圆周速度，达8～10r/min，也可使两辊筒间有15%～20%的转速差，这样可增加粉碎度。两个辊筒，有一个辊筒的轴承是固定的，另一个辊筒是可以移动的，这样可调节辊筒的开度。另外在可移动的轴承上，还装有弹簧。因此，当物料中混有较大块或硬的物料时，弹簧能稍微移动一点，使大块或硬的物料得以通过，以免使辊筒表面受到损伤。 啤酒厂麦芽粉碎机常使用四辊式，物料经上面第一对辊粉碎后，经一对叶辊的打击，使麦芽皮壳中的粉粒被震出，再经第二对辊粉碎。 四辊粉碎比两辊粉碎稍有改进。但是如图4-22的四辊粉碎是不经济的，因为在第一以辊上已经被粉碎的细粉，没有必要再经过第二对辊筒进行再次粉碎。这不仅造成动力上的消耗，而且由于有细粉的存在，还妨碍了在第二对辊子的有效操作。为此，对四辊粉碎机进行改革。目前在实际生产中，常使用五辊粉碎机。 (二)原料输送设备 1.气流输送 气