培养基制备设备的认知与操作-原料蒸煮与糖化设备

生物工程设备项目五淀粉酶水解制糖设备酶水解法是利用淀粉酶及糖化酶将淀粉水解成葡萄糖的方法，该法可分为两步，先用“α-淀粉酶将淀粉液化，再用糖化酶将糊精和低聚糖进一步糖化成葡萄糖。生产上将这两步分别称为液化和糖化，又称双酶法。酶水解法液化的方法很多，这里主要介绍喷射液化法酶水解制糖设备。利用喷射器的液化方法称为喷射液化法。喷射液化酶水解的设备流程如下：淀粉乳桶→泵→进料贮桶→泵→喷射液化器→液化桶→板式换热器→糖化罐→压滤机→糖液贮槽淀粉酶水解制糖设备图5.1-9连续液化喷射器1-压紧螺母2-填料3-针阀4-喷射器体5-喷嘴6-汽套7-扩散管8-法兰9-连接法兰喷射液化器的结构如图5.1-9所示，主要由压紧螺母、填料、针阀、喷射器体、喷嘴、汽套、扩散管、法兰、连接法兰等组成，两侧分别有蒸汽和淀粉乳进口，下有出料口，其主要部件为喷嘴和针阀。在喷嘴上开有多环蒸汽喷孔，工作时淀粉乳通过喷嘴时，在针阀与喷嘴之间形成薄膜状，被从蒸汽喷孔出来的高温蒸汽加热糊化。设备紧凑，体积小，效率高，能耗低，控制方便，利于连续操作。应用于双酶法淀粉制糖，液化均匀，糖化DE值高，效果较好，糖化液容易过滤。(2)喷射液化器的操作要点：①在粉浆罐内，将淀粉和水按一定比例调成粉浆。②先将蒸汽通人喷射器，使其预热到80～90℃。③用移位泵将粉乳打入，蒸汽喷入淀粉乳薄层，引起糊化、液化。使用蒸汽压力为390～558kPa。④液化淀粉乳由喷射器下方出口引入保温桶中，于85～90℃保温约40min。达到需要的液化程度。(2)喷射液化器的操作要点：①在粉浆罐内，将淀粉和水按一定比例调成粉浆。②先将蒸汽通人喷射器，使其预热到80～90℃。③用移位泵将粉乳打入，蒸汽喷入淀粉乳薄层，引起糊化、液化。使用蒸汽压力为390～558kPa。④液化淀粉乳由喷射器下方出口引入保温桶中，于85～90℃保温约40min。达到需要的液化程度。生物工程设备项目五淀粉酸水解制糖设备淀粉酸水解制糖是以无机酸为催化剂，在高温下使淀粉发生水解反应生成葡萄糖的过程，所得的葡萄糖液称为淀粉水解糖。淀粉酸水解制糖设备流程如图5.1-6所示。淀粉酸水解制糖设备5.1-6淀粉酸水解制糖设备流程图1-盐酸贮槽2-调浆池3-输送泵4-水解锅5-汽液分离器6-中和脱色罐7-碱液贮槽8-过滤机9-滤液贮槽水解罐的结构和特点根据使用材料的不同，水解罐分为不锈钢、碳钢内衬不锈钢、搪瓷、衬耐酸瓷砖及耐酸橡胶等几种。它的作用是使加酸的淀粉乳(pHl.5左右),在一定压力下(0.28～O.30MPa)，在罐内水解转化为葡萄糖。罐体为圆筒形，上下封头均为碟形，以不锈钢焊接制成，罐径高比一般为1:(1.5—2.5)，耐压能力0.6MPa。上封头开有人孔、粉浆入口管、气体排出管、压力表接口，罐身焊有4只罐耳。排液管从封头沿罐壁伸到罐底，并将出口弯向中心。加热蒸汽管从上封头中央进入，直到罐底中心，管下端为十字形加热管，并向下开小孔。取样管从上封头进入，并深入到液面以下位置。图5.1-7不锈钢水解罐1-人孔2-粉浆入口管3-加热蒸汽管4-不凝性气体排出管5-取样管根据使用材料的不同，水解罐分为不锈钢、碳钢内衬不锈钢、搪瓷、衬耐酸瓷砖及耐酸橡胶等几种。它的作用是使加酸的淀粉乳(pHl.5左右),在一定压力下(0.28～O.30MPa)，在罐内水解转化为葡萄糖。不锈钢水解罐的操作要点：①使用前检查罐内有无积水，底阀是否关闭，压力表、安全阀等是否正常。②在调浆池内将淀粉加水调浆，并用酸调好pH，pH为1.5左右。③糖化开始前，先泵入底水，以浸没罐内底部十字形加热管为度，用加热蒸汽预热2～3min，使底水沸腾，并排除罐内不凝性气体。④用泵将调好的粉浆送入水解罐，进料时，要保持正压，压力要稳定，防止忽高忽低。⑤水解时，罐压保持0.28～0.30MPa，应随时注意蒸汽总压力，严防水解液倒压。要合理控制罐排气阀门，进料和升压时排气阀门要适当开启，当升到规定压力时，可关小排气阀。⑥水解终点以无水酒精确定，完毕后，立即放入中和脱色罐。（2）中和脱色罐脱色罐结构如图5.1-8所示。罐身为圆柱体，平盖，下部为锥形或略带倾斜的底，通常径高比为1：(1.2～1.6)，径与锥高比为1：(0.15～O.20)，一般用不锈钢焊成。罐内一般装有冷却蛇管和平桨式搅拌器，转速为80～90r/min。上盖有进水口、进碱口、排气口，蒸汽入口管靠近罐壁并伸到底，盖中央为传动装置，人孔为圆形或半圆形。罐身中部有温度计接口，外侧上部或下部焊有罐耳。罐底有排料口。图5.1-8中和脱色罐1-排料口2-支腿3-冷却蛇管4-温度计接口5-罐体6-罐盖7-进水口8-进碱口9-传动装置10-排气口11-蒸汽入口12-悬挂式支座操作要点:①当水解糖放入中和脱色罐后，立即开启冷却蛇管阀门和搅拌器。②待料液温度降至80％，开始边加纯碱液，边测pH，当pH达到4.6～4.8时，便投入活性炭进行脱色。中和温度一般控制在70～80℃。③活性炭投完后，搅拌30min以上，停止搅拌，静置1～2h取上清液压滤。生物工程设备项目五间歇式糖化设备(1)淀粉糖化的目的淀粉糖化的目的是通过糖化酶的作用，把溶解状态的淀粉和糊精转化为能够被微生物细胞利用的可发酵性糖，降低醪液的黏度，以利于发酵过程的进行和醪液的输送。(2)糖化锅的型式和结构糖化锅一般为立式，它是间歇糖化工艺使用的主要专用设备，具有碗状外形，顶部用轻薄的铁板作盖，结构如图5.1-2所示。底部的轴套内，轴由皮带轮或减速机驱动，转速一般为100～120r／min，其搅拌叶常采用2～3对螺旋桨或平桨。糖化锅顶部安装排气管，一般直径为O.5～0.7m，高度为8～12m。在进入糖化锅的糊液出口处常设有扩散装置。锅体底部装有糖液排出口和废水排出口。图5.1-2糖化锅1-排气管2-冷气管3-温度计4-冷却水入口5-搅拌器6-排出口（3）糖化锅的特点①糖化锅为常压容器，内装搅拌器和冷却蛇管，并使搅拌器旋转方向与冷却蛇管中冷却水的流动方向相反，可保证糖液的冷却效果。②糖化锅采用球形底，且高度比直径小，可减少搅拌器的功率消耗。③在锅盖上装有排气管，能迅速排除锅内产生的二次蒸汽。生物工程设备项目五间歇式蒸煮（1）蒸煮锅的型式与结构目前国内蒸煮锅普遍采用立式，它是由圆柱形的锅身和圆锥形的锅底组成的耐压容器，结构如图5.1-1所示。锅身为圆柱体，上部为椭圆形封头，下部为圆锥形底，一般用钢板焊接而成。上封头设有排气阀、压力表，封头中央有加料口并配有盖。圆柱体侧面焊有锅耳，锅身与锅底采用法兰连接，便于检修和更换。圆锥部分内壁经常放入厚约3mm的衬套，以防沙石磨损，加热蒸汽从底部进入，有利于料液的对流。锅锥体中部有取样器，底部有排醪管。锅的外表包以石棉等绝热保温层。图5.1-1锥形蒸煮锅1-加料口2-排气阀3-锅儿4-取样器5-加热蒸汽管6-排醪管7-衬套8-压力表（2）蒸煮锅的特点①蒸煮锅为密闭的受压容器。②结构简单，操作方便，比较适合于整粒原料的蒸煮。③由于从锥底部引人蒸汽，并可利用蒸汽循环搅拌原料，因此蒸煮醪液质量均匀。④因下部为锥形，故蒸煮醪液排出方便。（3）蒸煮锅的操作要点①投料前，先检查排醪阀是否关闭，压力表等是否正常。②投料时，粒状料一般先向锅内加入80％左右的温水，再投料；粉状料先用50℃左右的温水调好浆，再泵入锅中。③投料后，立即把加料口盖关紧，打开排汽阀，同时通入蒸汽，把锅中冷空气赶尽，以防产生“冷压力”，引起原料蒸煮不透现象。④蒸煮时，料温升到规定压力时，保持此压力一定时间，使原料得到彻底糊化。原料不同，所用压力和时间也不同。在蒸煮过程中，要用排汽阀放汽循环搅拌，否则原料糊化不透。⑤吹醪时，利用蒸煮锅内的压力将醪液排入糖化锅。吹醪时间长短，根据蒸煮锅容量的大小而定，一般不少于10～15min。生物工程设备项目五连续糖化罐连续糖化罐的作用是连续地把糊化醪与水稀释，并与液体曲或麸曲乳或糖化酶混合，在一定温度下维持一定时间，保持流动状态，以利于酶的作用。连续糖化罐的结构连续糖化罐(图5.1-5)具有圆筒形外壳，球形或锥形底，上为平盖。罐上侧有糊化醪进口管，在管上有水和液体曲或糖化酶进人口管,中侧有温度计测温口，下侧有杀菌蒸汽进口管。上盖设有入孔，并有从上盖进入的无菌空气管，使其伸入罐的中下部。罐底有糖化醪出口和杀菌蒸汽进口管。罐内装有搅拌器1-2组，转速为45～90r/min。图5.1-5连续糖化罐1-进口管2-水和液体曲或糖化酶进入管3-无菌压缩空气管4-人孔5-温度计插座6-杀菌蒸汽进口管7-糖化醪出口管8-搅拌器(2)操作要点①进醪前，检查罐的阀门等是否正常，并将罐内清洗干净，用蒸汽进行空罐杀菌(在表压0.2MPa下保持30～60min)。②进醪时，液体曲和经冷却的糊化醪在管中靠近入口管处混合后进入糖化罐，同时开启搅拌器进行搅拌。③当醪液面达到进口管上面一定位置时，打开糖化醪出口阀门排醪，同时通入无菌空气。④操作时，要控制好醪液进出量，保证罐内醪液量不变，使醪液有一定的糖化时间(采用45min或更长时间)。生物工程设备项目五连续蒸煮设备图5.1-3罐式连续蒸煮设备流程1-粉浆罐2-粉浆泵3-蒸煮管4-后熟器5-最后一个后熟器（汽液分离器）6-真空冷却器7-连