3.1发酵与酿造工艺过程 产物提取与分离设备6

酿造工艺学主讲老师：陈健凯发酵与酿造的工艺过程发酵与酿造工艺与主要设备一、发酵与酿造工艺二、原料处理设备三、固体发酵设备四、机械搅拌通风发酵罐（生物反应器）五、空气净化系统六、培养基灭菌系统七、产物分离与提取设备七、产物分离与提取设备(一)过滤与离心分离设备在发酵和酿造工业中，液固分离是极为重要的一个单元操作，从原料的处理到产品的提取、精制等都涉及到悬浮液的分离问题。根据悬浮液性质的不同，其分离方法也不同，分离方法基本上有三种，即沉降、过滤和离心分离。

如果将悬浮液放在一设备中加以静置，经过一段时间以后，悬浮的颗粒便沉降于底部，这种分离方法叫沉降。由于它利用的是重力，故又叫重力沉降。啤酒厂的麦芽法冷却澄清槽就是利用重力沉降方法使澄清麦芽法和冷却凝固物分离。利用重力分离悬浮液的特点是能量消耗少，但沉降速度慢，设备庞大。因此，这种分离方法多用于处理量较大、固体量少、颗粒大的混合液，在发酵工厂用得不多。如果将悬液加到一个装有过滤介质的容器中，那么液体将通过过滤介质，而悬浮固体则被截留在介质之上，这种分离两相混合物的方法叫做过滤。根据推动力的不同，过滤有常压过滤，加压过滤、真空过滤和离心过滤之分。前三种过滤可统称为压力差过滤。1.常压过滤：它是靠悬浮液的液位差来进行过滤的，推动力的大小由液位高决定，麦芽法过滤槽和沙滤即属此类设备。因为这种方法推动力不大，所以过滤缓慢，生产能力低。但由于设备简单，滤液质量稳定，所以对于生产能力不大厂的或固体含量小而易过滤的悬浮液仍然采用。2.加压过滤：它是利用压缩空气或往复泵、离心泵等输送悬浮液所形成的压力作为过滤的推动力，一般可为(29～49)×104Pa。在待过滤悬浮液中，固形物含量为50%左右，而要求滤液较清亮的情况下都可采用这种方法过滤。由于加压过滤的推动力大，所以过滤速度快，适用于滤液黏度大、颗粒度细、可压缩性的各类物料，如发酵液的除菌便可用此法。板框过滤机、气压式过滤机和加压叶片过滤机等都属于这一种。板框过滤机用的历史较长，直到现在不少发酵工厂仍普遍使用。3.真空过滤：在过滤介质的滤液一侧建立适当的真空，以增大推动力，压力差通常不超过8.34×104Pa，使滤液通过过滤介质，固体微粒滤机，真空叶片过滤机等，可用于某些发酵液如柠檬酸发酵液的除菌处理。4.离心过滤：利用高速旋转转动所产生的离心作为过滤的推动力，使悬浮液中固体颗粒与液体分离。对于固体含量较高的物料更为有效，某些发酵产品，如味精、柠檬酸、葡萄糖等含晶状固体的悬浮液脱水多用此法。此类设备有三足式离心机、锥兰式离心机、活塞浆冲卸料离心机等。对于一些高度分散的悬浮液或悬浊液(由两种重度相近的液体组成)，如酵母液和氨基酸发酵液的菌体分离可用高速离心机或超高速离心机，如酵母分离机、管式离心机等。发酵工厂应用的过滤设备种类繁多，但各类设备均对物料适应性有一定限制，必须根据过滤介质和对滤液要求的不同而选用不同过滤设备。(二)干燥设备工业发酵的固体产品，如味精、酶制剂、柠檬酸、酵母等，都需要进行干燥，以除去物料中的水分，使产品方便保存与运输。按热源和供热方式不同，干燥方法有下面几种：1.空气干燥：利用加热后的热空气，将热量带入干燥器并传给物料。这种方法主要是利用对流传热方式向湿物料供热，使物料中的水分汽化，形成水蒸气同时被空气带走，故空气既是载热体，也是载湿体，这种方法获得最广泛的应用，如气流干燥、沸腾干燥、喷雾干燥等均属于这类。2.加热而传热干燥：利用物料与热表面接触的方法传热冷湿物料，即接触干燥法。在此情况下，必须用空气带走从物料中汽化的水分，故空气是载湿体，如真空干燥等。3.红外线干燥：利用红外线辐射作用热源，向湿物料供热。根据其辐射的波长而分为近红外和远红外，物质分子运动频率和分子的吸收大多在远红外区，干燥效果比一般的红外灯发射的近红外线好得多。这种干燥法优点是安全、卫生、干燥速度快，但耗电量较大。4.冷冻升华干燥：

将物料冷冻至冰点以下，使水分结冰，然后在较高的真空度下，使冰直接升华为水蒸汽而除去。由于在低温下干燥，故可以保存被干燥物料原有特性，但操作费用较高。5.微波干燥：在微波电磁场的作用下，使物料内部的极性分子产生振动，振动的能量使被干燥物料发热，从而达到水分汽化除去的目的。目前微波干燥技术在食品工业中已经应用，它具有设备简单、便于自动化、热能利用率高、干燥时间短、产品质量高等优点。缺点是投资和耗电量高，要采取防止电磁波泄漏措施，否则对人体健康有损害。(三)蒸馏设备酒精蒸馏设备是酒精生产中的重要设备之一，它的性能影响产品质量、生产能力、蒸馏率和消耗定额等。因此，近二十几年来，国内外都十分重视蒸馏塔器的研究、设计、造型和革新等工作，以适应酒精工业迅速发展的需要。下面以酒精蒸馏设备流程为例介绍一下蒸馏设备。1.单塔式酒精连续蒸馏流程：单塔式酒精连续蒸馏流程只有一个蒸馏塔，该塔分上下两段:下段为提馏段，主要是把醪液中的绝大部分酒精蒸馏出来，它适用于对成品质量要求与浓度要求不高的工厂，一般国外生产浓度为88%(V)的粗酒精时常用单塔蒸馏流程。我国酒精工厂一般都不采用这种工艺流程。2.双塔式酒精连续精馏流程：双塔式酒精连续精馏流程由粗馏塔和精馏塔两个塔组成，粗馏塔相当于提馏段，把酒精从成熟醪中分离出来成为稀酒精，稀酒精再进入精馏塔精制成为成品，从粗馏塔来的稀酒精进入精馏塔有两种方式：一种叫气相连塔，即粗馏塔顶上升的酒精蒸气直接进入精馏塔；另一种叫液相连塔，即粗馏塔顶上升的酒精蒸气冷凝成为液体再流进精馏塔。气相连塔热效应好，可以节约蒸汽消耗，缺点是两塔直接联通其中一个压力稍有波动，就互相影响。液相连塔由于酒精蒸气经过冷凝可以排除部分初级杂质，对分离杂质能起一定作用，含初级杂质较多的糖蜜酒精成熟醪的精馏多采用之，但消耗蒸汽和冷却水较多3.多塔式酒精连续蒸馏流程：由于双塔式酒精连续精馏流程只有两个塔，成品酒精质量还达不到精馏酒精标准。多塔式酒精连续精馏流程有三个以上的塔。它是以三塔式