发酵第一章生物质原料处理过程与设备

1、发酵机械与设备发酵机械与设备n徐徐 明明 芳芳 博博 士士n教教 授授n暨暨 南南 大大 学学 生生 科科 院院n2015-09-11工欲善其事，必先利其器 论语魏灵公 目录绪论绪论第一篇第一篇 生物质原料处理设备生物质原料处理设备第二篇第二篇 生物反应设备生物反应设备第三篇第三篇 产物分离设备产物分离设备第四篇第四篇 其他设备其他设备第一篇第一篇 生物质原料处理设备生物质原料处理设备n第一章第一章 生物质原料预处理设备生物质原料预处理设备n第二章 生物细胞培养基制备设备第一篇第一篇 生物质原料处理设备生物质原料处理设备第一章第一章 生物质原料处理过程与设备生物质原料处理过程与设备内容思考题思

2、考题n生物质原料为什么要进行预处理生物质原料为什么要进行预处理? ?预处理预处理包括哪些内容包括哪些内容? ?n常用的旋转式永磁滚筒磁铁分离器结构常用的旋转式永磁滚筒磁铁分离器结构与工作原理；与工作原理；n大麦精选机结构与工作原理是什么大麦精选机结构与工作原理是什么？n振动筛的结构与原理？振动筛的结构与原理？n锤式粉碎机结构、工作原理锤式粉碎机结构、工作原理n辊式粉碎机结构和工作原理辊式粉碎机结构和工作原理n球磨机球磨机结构和工作原理结构和工作原理底物底物生物反应器生物反应器检测控检测控制仪表制仪表培养基培养基（灭菌）（灭菌）经加工经加工原料原料酶酶细胞细胞生物催化剂生物催化剂（游离或固定化）

3、（游离或固定化）机械能机械能除除菌菌空气空气产品提取纯化产品提取纯化副产品副产品产品产品废物废物热能热能营养物营养物典型工业生物技术过程典型工业生物技术过程n培养基制备工艺过程：培养基制备工艺过程： 糊糊 化（蒸煮、酶）化（蒸煮、酶） 糖糖 化（酶法）化（酶法） 灭灭 菌菌 冷冷 却却 原料概述原料概述 工业化大生产所用工业化大生产所用原料原料主要有主要有两种两种： 1.直接使用直接使用淀粉淀粉为原料为原料 (或淀粉的加工品，如各种淀粉糖或淀粉的加工品，如各种淀粉糖) 2. 以以初级粮食为原料初级粮食为原料(淀粉质原料淀粉质原料)， 如大米、玉米、瓜干、苕干、大麦等，需要对如大米、玉米、瓜干、

4、苕干、大麦等，需要对原料原料进行预处理进行预处理 (包括包括筛选、除杂和粉碎筛选、除杂和粉碎)。概概 述述预处理原因预处理原因 是因为原料在收获是因为原料在收获贮藏和运输中贮藏和运输中会混入各种夹杂物，会混入各种夹杂物，可分为三类：可分为三类：a.纤维性较长物质纤维性较长物质，如麻绳、草屑、庄稼秸秆等；，如麻绳、草屑、庄稼秸秆等；b.颗粒状颗粒状，如泥土块、沙子、小石块等；，如泥土块、沙子、小石块等；c.铁磁性物质铁磁性物质，如铁钉、螺丝等。，如铁钉、螺丝等。危害：危害：原料出品率降低；影响后面工序的进行，如粉原料出品率降低；影响后面工序的进行，如粉碎时会磨损机械等。碎时会磨损机械等。第一节第

5、一节 生物质原料筛选与分级生物质原料筛选与分级1 1、生物质原料筛选与分级设备、生物质原料筛选与分级设备 1.1 1.1 磁力除铁器磁力除铁器 23个盖板，每个盖板上装有两组前后错开的磁铁。连续磁选、拆板清理。AAA - A图1-1 永磁溜管1. 固体物料的筛选除杂设备固体物料的筛选除杂设备1.1.磁铁分离器结构磁铁分离器结构a.a.结构结构 平板式磁铁分离器平板式磁铁分离器 旋转式磁铁分离器旋转式磁铁分离器b.b.原理原理： 用磁铁分离器用磁铁分离器除铁时，只要原料成除铁时，只要原料成薄层通过分离器，薄层通过分离器，铁铁块便被吸住而除去块便被吸住而除去，物料则继续自由通过。物料则继续自由通过

6、。 平平 板板 式式旋旋 转转 式式(2)2)永磁滚筒永磁滚筒永磁滚筒永磁滚筒磁芯，由和铁隔板按一定顺序排列成170的圆弧形， 安装在固定的轴上。磁芯一般固定不动。 68910712345图1-2 永磁滚筒的结构进料斗 2-观察窗 3-滚筒 4-磁芯 5-隔板 6-小麦出口 7-铁杂质收集盒 8-变速机构 9-电动机 10-机壳RCYG永磁传动滚筒永磁传动滚筒磁力除铁器工作原理磁力除铁器工作原理n平板式磁铁分离器：平板式磁铁分离器： 由若干块磁铁排成一排，镶在木槽中，磁极露在物料通过的倾由若干块磁铁排成一排，镶在木槽中，磁极露在物料通过的倾斜平面上。斜平面上。 由半圆形磁铁铁芯与旋转滚筒组成。

7、由半圆形磁铁铁芯与旋转滚筒组成。n（1）固定形磁钢装置）固定形磁钢装置 将永久磁钢根据需要的数量组合起来，将永久磁钢根据需要的数量组合起来，分散或集中装置在谷粒经过的加料斜槽或加工设备之前。分散或集中装置在谷粒经过的加料斜槽或加工设备之前。n（2）永磁滚筒）永磁滚筒 由上体机由上体机1，磁铁滚筒，磁铁滚筒2，下机体，下机体3，涡轮减，涡轮减速器速器4和电机和电机5等组成。等组成。n 物料经压力门形成均匀的料层，落到磁铁滚筒上，谷物随滚物料经压力门形成均匀的料层，落到磁铁滚筒上，谷物随滚筒转动而下落，从出料口排出，其中筒转动而下落，从出料口排出，其中，并被外筒上的拨齿带着随外筒一同转，并被外筒上

8、的拨齿带着随外筒一同转动至磁场作用区外，自动落入铁盒内。动至磁场作用区外，自动落入铁盒内。1.2大麦的精选及分级设备大麦的精选及分级设备n大麦发芽之前要精选，主要是去除圆形杂粒，特别是断裂的半粒大麦和草大麦发芽之前要精选，主要是去除圆形杂粒，特别是断裂的半粒大麦和草籽籽。n大麦精选机（动画）大麦精选机（动画）分级设备分级设备-精选机精选机（1）碟片式精选机）碟片式精选机精选机适用于颗粒状物料颗粒状物料，按颗粒长度分级颗粒长度分级。：。1 1、大麦精选机、大麦精选机原理：利用杂粒与大原理：利用杂粒与大麦长度不同的特点麦长度不同的特点进行分离进行分离大麦的精选及分级设备大麦的精选及分级设备 （1）

9、碟片式精选机1234 图1-4 碟片的工作情况1-碟片 2-叶片 3-短粒出口 4-盛物槽312456712111098 图1-5 碟片精选机结构 1-进料口 2-碟片 3-轴 4-轴承 5-绞龙 6-大链轮 7-小链轮 8-链条 9-隔板 10-孔 11-长粒物料出口 12-淌板表1-1 碟片精选机的技术特性 型 号项 目FTT2527FTT2523碟片直径，mm630630碟片数目2723碟片转速：除芥麦除燕麦5560707555607075传动轮转速， r/min17517.5所需功率，kW1.91.5外形尺寸，mm22008728531900872853(2(2）滚筒式精选机）滚筒式精

10、选机 1234短粒长粒图1-6 滚筒精选机工作示意图5滚筒式精选机滚筒式精选机表1-2 滚筒精选机技术特性技术特性从大麦中除芥麦时生产能力，从大麦中除芥麦时生产能力，kg/h10003000功率，kW0.30.55圆筒直径，mm600600圆筒长度，mm22002000 筒转速，r/min1345 轴转速，r/min50120尺寸：长，mm8302853宽，mm640640重量，kg300350此外低速滚筒精选机的安装应与水平线成510角，颗粒原料向出口运动速度约为0.030.05m/s，平均生产率为100140kg/hm2（袋孔面积）。而高速滚筒精选机可接近水平安装，其生产率可达500kg/

11、hm2。 5XFZ-10B复式精选机复式精选机技术含量高： 集风选，筛选（分级），比重选等功能为一体，电磁调速无级控制比重台频率，成品净度好，质量高。综合性能局国内领先水平。大生产率：加工速度快，周期短，效率高。提别适合收购加工户，炒货企业以及种子企业等使用。适应性广：该机对多种作物以及所有颗粒状物料有良好的清选作用。绿色环保：设有螺旋除尘系统，能将粉尘，轻杂质等沉降后集中排放，无污染。 1.3 1.3 筛选分级设备筛选分级设备 固体物料的筛选分级设备固体物料的筛选分级设备1 1（动画）（动画）提交百度一下 大麦粗选设备大麦粗选设备振动筛振动筛小麦小杂质小麦进口123456789101112

12、图1-3 振动筛的结构1-进料斗； 2-吊杆；3-筛体；4-筛格；5-自衡振动器；6-弹簧限振器； 7-电动机； 8-后吸风道；9-沉降室；10-风机；11-风门；12-前吸风道DZSF电动振动筛电动振动筛旋振筛旋振筛 /三次元振动筛分过滤三次元振动筛分过滤机作用与原理机作用与原理:n三次元振动筛分过滤机/旋振筛的动力源是振振动电机，振动电机转轴上下端安装有重锤（不平动电机，振动电机转轴上下端安装有重锤（不平衡重锤）衡重锤）n通过振动电机的旋转运动在通过振动电机的旋转运动在不平衡重锤作用不平衡重锤作用下转下转变为变为水平、垂直、倾斜的三维运动水平、垂直、倾斜的三维运动即三次元运动，即三次元运动

13、，旋振筛利用振动电机三维运动，通过旋振筛的弹簧和振动体把三维运动传递给振动筛网面振动筛网面。n通过改变振动电机上下重锤的相位角改变振动电机上下重锤的相位角来实现物料在筛面上的运动轨迹，以此达到筛分、去杂、过滤的目的。 超超Sweco圆形筛分机 旋振筛旋振筛 ，kg/h B：筛宽，m ； q:单位筛宽流量，kg/(m.h)近似计算： ，kg/hkg/m3 GBq03600cpGB hV(2(2）滚筒式精选机）滚筒式精选机 1234短粒长粒图1-6 滚筒精选机工作示意图5滚筒式精选机滚筒式精选机表1-2 滚筒精选机技术特性技术特性从大麦中除芥麦时生产能力，从大麦中除芥麦时生产能力，kg/h1000

14、3000功率，kW0.30.55圆筒直径，mm600600圆筒长度，mm22002000 筒转速，r/min1345 轴转速，r/min50120尺寸：长，mm8302853宽，mm640640重量，kg300350此外低速滚筒精选机的安装应与水平线成510角，颗粒原料向出口运动速度约为0.030.05m/s，平均生产率为100140kg/hm2（袋孔面积）。而高速滚筒精选机可接近水平安装，其生产率可达500kg/hm2。 5XFZ-10B复式精选机复式精选机技术含量高： 集风选，筛选（分级），比重选等功能为一体，电磁调速无级控制比重台频率，成品净度好，质量高。综合性能局国内领先水平。大生产率

15、：加工速度快，周期短，效率高。提别适合收购加工户，炒货企业以及种子企业等使用。适应性广：该机对多种作物以及所有颗粒状物料有良好的清选作用。绿色环保：设有螺旋除尘系统，能将粉尘，轻杂质等沉降后集中排放，无污染。进料饲料大麦级大麦级大麦图1-4 圆筒分级筛作者 Admin 浏览 滚筒筛分机的主体结构滚筒筛分机的主体结构是筛分筒，它是由若干个是筛分筒，它是由若干个圆型状筛网组成圆型状筛网组成，整体与地平面成，整体与地平面成倾斜状态，外部被密封隔离罩所密封，以防止污染环境。倾斜状态，外部被密封隔离罩所密封，以防止污染环境。滚筒筛分机通过变速减速系统使筛分筒在一定转速下旋转，物料自上而下通过筛分滚筒筛分

16、机通过变速减速系统使筛分筒在一定转速下旋转，物料自上而下通过筛分筒得到分离，筒得到分离，细料细料从筛分筒前端下部排出，从筛分筒前端下部排出，粗料粗料从筛分筒下端尾部排出。从筛分筒下端尾部排出。第二节 生物质原料的粉碎粉碎生物质原料的粉碎生物质原料的粉碎：n机械粉碎机械粉碎的5种形式（5种粉碎力）：: 粗碎粗碎. . 原料粒度401500mm，成品粒度成品粒度5 550mm50mm 中细碎中细碎.原料粒度550mm，成品粒度成品粒度0.10.15mm5mm 微粉碎微粉碎. .原料粒度510mm，成品粒度成品粒度100m100m 超微粉碎超微粉碎. .原料粒度0.55mm，成品粒度1025mn粉碎

17、比（粉碎度），粉碎比（粉碎度），粉碎前后的粒度比。 。12dxd锤式粉碎机锤式粉碎机（2 2）盘磨机）盘磨机 盘磨机盘磨机（3 3）球磨机）球磨机 32Dn 球磨机球磨机（4）湿法粉碎设备）湿法粉碎设备辊式粉碎机辊式粉碎机d.d.六辊式粉碎机六辊式粉碎机 n辊式粉碎机生产能力辊式粉碎机生产能力及功率计算及功率计算粉碎视频粉碎视频nhttp:/ Q=120DnLb 超微粉碎机械超微粉碎机械JTM-系列胶体磨系列胶体磨 超微粉碎应用:n提升珍珠价值n纳诺卡（碳酸钙咀嚼片） 剪切面输送循环流扩散循环流剪断面图1-25 混合器内混合机理(a)(b)2 2、混合设备、混合设备（1 1）. .双锥型立方体

18、型V型倾斜圆筒型水平圆筒型图1-26 回转型混合机的型式SYH系列三维运动混合机 (c)_ZX型双锥高效混合机双锥高效混合机 n(d)V(d)V型混合机型混合机 GHJ-V系列高效混合机混合机2.2.固定型混合机固定型混合机 。图1-27 搅拌槽式混合机加料口圆板上锥形板出料挡板出料口下部圆板粒子混合区加料口加料口图1-29 回转原板式混合机CH-系列双浆槽式系列双浆槽式混合机混合机 CH-系列单浆槽式系列单浆槽式混合机混合机 ：图1-28 锥型混合机底座排出口搅拌叶排出阀快开螺栓混合室图1-30 流动型混合机皮带加料盖 夹套 电机DSH型悬臂非对称双螺旋锥形混合机 DSH悬臂双螺旋锥形混合机A型和B型 nhttp:/ 参考书参考书陈洪章，生物过程工程与设备，化学工业出版社，2004；梁世中，生物工程设备，中国轻工业出版社，2002 张元兴，许学书，生物反应器工程，华东理工大学出版社，2001；俞俊棠，唐孝宣，生物工艺学，华东理工出版社，1999；山根桓夫，生化反应工程著，中国化学工业出版社，2006 Kamm. Status Quo and Future Direction. Biorefineries - Industrial Processes and Products. John Wiley