培養(yǎng)基制備設(shè)備的認(rèn)知與操作-原料蒸煮與糖化設(shè)備

生物工程設(shè)備項(xiàng)目五淀粉酶水解制糖設(shè)備酶水解法是利用淀粉酶及糖化酶將淀粉水解成葡萄糖的方法，該法可分為兩步，先用“α-淀粉酶將淀粉液化，再用糖化酶將糊精和低聚糖進(jìn)一步糖化成葡萄糖。生產(chǎn)上將這兩步分別稱為液化和糖化，又稱雙酶法。酶水解法液化的方法很多，這里主要介紹噴射液化法酶水解制糖設(shè)備。利用噴射器的液化方法稱為噴射液化法。噴射液化酶水解的設(shè)備流程如下：淀粉乳桶→泵→進(jìn)料貯桶→泵→噴射液化器→液化桶→板式換熱器→糖化罐→壓濾機(jī)→糖液貯槽淀粉酶水解制糖設(shè)備圖5.1-9連續(xù)液化噴射器1-壓緊螺母2-填料3-針閥4-噴射器體5-噴嘴6-汽套7-擴(kuò)散管8-法蘭9-連接法蘭噴射液化器的結(jié)構(gòu)如圖5.1-9所示，主要由壓緊螺母、填料、針閥、噴射器體、噴嘴、汽套、擴(kuò)散管、法蘭、連接法蘭等組成，兩側(cè)分別有蒸汽和淀粉乳進(jìn)口，下有出料口，其主要部件為噴嘴和針閥。在噴嘴上開有多環(huán)蒸汽噴孔，工作時(shí)淀粉乳通過噴嘴時(shí)，在針閥與噴嘴之間形成薄膜狀，被從蒸汽噴孔出來的高溫蒸汽加熱糊化。設(shè)備緊湊，體積小，效率高，能耗低，控制方便，利于連續(xù)操作。應(yīng)用于雙酶法淀粉制糖，液化均勻，糖化DE值高，效果較好，糖化液容易過濾。(2)噴射液化器的操作要點(diǎn)：①在粉漿罐內(nèi)，將淀粉和水按一定比例調(diào)成粉漿。②先將蒸汽通人噴射器，使其預(yù)熱到80～90℃。③用移位泵將粉乳打入，蒸汽噴入淀粉乳薄層，引起糊化、液化。使用蒸汽壓力為390～558kPa。④液化淀粉乳由噴射器下方出口引入保溫桶中，于85～90℃保溫約40min。達(dá)到需要的液化程度。(2)噴射液化器的操作要點(diǎn)：①在粉漿罐內(nèi)，將淀粉和水按一定比例調(diào)成粉漿。②先將蒸汽通人噴射器，使其預(yù)熱到80～90℃。③用移位泵將粉乳打入，蒸汽噴入淀粉乳薄層，引起糊化、液化。使用蒸汽壓力為390～558kPa。④液化淀粉乳由噴射器下方出口引入保溫桶中，于85～90℃保溫約40min。達(dá)到需要的液化程度。生物工程設(shè)備項(xiàng)目五淀粉酸水解制糖設(shè)備淀粉酸水解制糖是以無機(jī)酸為催化劑，在高溫下使淀粉發(fā)生水解反應(yīng)生成葡萄糖的過程，所得的葡萄糖液稱為淀粉水解糖。淀粉酸水解制糖設(shè)備流程如圖5.1-6所示。淀粉酸水解制糖設(shè)備5.1-6淀粉酸水解制糖設(shè)備流程圖1-鹽酸貯槽2-調(diào)漿池3-輸送泵4-水解鍋5-汽液分離器6-中和脫色罐7-堿液貯槽8-過濾機(jī)9-濾液貯槽水解罐的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)根據(jù)使用材料的不同，水解罐分為不銹鋼、碳鋼內(nèi)襯不銹鋼、搪瓷、襯耐酸瓷磚及耐酸橡膠等幾種。它的作用是使加酸的淀粉乳(pHl.5左右),在一定壓力下(0.28～O.30MPa)，在罐內(nèi)水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖。罐體為圓筒形，上下封頭均為碟形，以不銹鋼焊接制成，罐徑高比一般為1:(1.5—2.5)，耐壓能力0.6MPa。上封頭開有人孔、粉漿入口管、氣體排出管、壓力表接口，罐身焊有4只罐耳。排液管從封頭沿罐壁伸到罐底，并將出口彎向中心。加熱蒸汽管從上封頭中央進(jìn)入，直到罐底中心，管下端為十字形加熱管，并向下開小孔。取樣管從上封頭進(jìn)入，并深入到液面以下位置。圖5.1-7不銹鋼水解罐1-人孔2-粉漿入口管3-加熱蒸汽管4-不凝性氣體排出管5-取樣管根據(jù)使用材料的不同，水解罐分為不銹鋼、碳鋼內(nèi)襯不銹鋼、搪瓷、襯耐酸瓷磚及耐酸橡膠等幾種。它的作用是使加酸的淀粉乳(pHl.5左右),在一定壓力下(0.28～O.30MPa)，在罐內(nèi)水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖。不銹鋼水解罐的操作要點(diǎn)：①使用前檢查罐內(nèi)有無積水，底閥是否關(guān)閉，壓力表、安全閥等是否正常。②在調(diào)漿池內(nèi)將淀粉加水調(diào)漿，并用酸調(diào)好pH，pH為1.5左右。③糖化開始前，先泵入底水，以浸沒罐內(nèi)底部十字形加熱管為度，用加熱蒸汽預(yù)熱2～3min，使底水沸騰，并排除罐內(nèi)不凝性氣體。④用泵將調(diào)好的粉漿送入水解罐，進(jìn)料時(shí)，要保持正壓，壓力要穩(wěn)定，防止忽高忽低。⑤水解時(shí)，罐壓保持0.28～0.30MPa，應(yīng)隨時(shí)注意蒸汽總壓力，嚴(yán)防水解液倒壓。要合理控制罐排氣閥門，進(jìn)料和升壓時(shí)排氣閥門要適當(dāng)開啟，當(dāng)升到規(guī)定壓力時(shí)，可關(guān)小排氣閥。⑥水解終點(diǎn)以無水酒精確定，完畢后，立即放入中和脫色罐。（2）中和脫色罐脫色罐結(jié)構(gòu)如圖5.1-8所示。罐身為圓柱體，平蓋，下部為錐形或略帶傾斜的底，通常徑高比為1：(1.2～1.6)，徑與錐高比為1：(0.15～O.20)，一般用不銹鋼焊成。罐內(nèi)一般裝有冷卻蛇管和平槳式攪拌器，轉(zhuǎn)速為80～90r/min。上蓋有進(jìn)水口、進(jìn)堿口、排氣口，蒸汽入口管靠近罐壁并伸到底，蓋中央為傳動(dòng)裝置，人孔為圓形或半圓形。罐身中部有溫度計(jì)接口，外側(cè)上部或下部焊有罐耳。罐底有排料口。圖5.1-8中和脫色罐1-排料口2-支腿3-冷卻蛇管4-溫度計(jì)接口5-罐體6-罐蓋7-進(jìn)水口8-進(jìn)堿口9-傳動(dòng)裝置10-排氣口11-蒸汽入口12-懸掛式支座操作要點(diǎn):①當(dāng)水解糖放入中和脫色罐后，立即開啟冷卻蛇管閥門和攪拌器。②待料液溫度降至80％，開始邊加純堿液，邊測pH，當(dāng)pH達(dá)到4.6～4.8時(shí)，便投入活性炭進(jìn)行脫色。中和溫度一般控制在70～80℃。③活性炭投完后，攪拌30min以上，停止攪拌，靜置1～2h取上清液壓濾。生物工程設(shè)備項(xiàng)目五間歇式糖化設(shè)備(1)淀粉糖化的目的淀粉糖化的目的是通過糖化酶的作用，把溶解狀態(tài)的淀粉和糊精轉(zhuǎn)化為能夠被微生物細(xì)胞利用的可發(fā)酵性糖，降低醪液的黏度，以利于發(fā)酵過程的進(jìn)行和醪液的輸送。(2)糖化鍋的型式和結(jié)構(gòu)糖化鍋一般為立式，它是間歇糖化工藝使用的主要專用設(shè)備，具有碗狀外形，頂部用輕薄的鐵板作蓋，結(jié)構(gòu)如圖5.1-2所示。底部的軸套內(nèi)，軸由皮帶輪或減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速一般為100～120r／min，其攪拌葉常采用2～3對(duì)螺旋槳或平槳。糖化鍋頂部安裝排氣管，一般直徑為O.5～0.7m，高度為8～12m。在進(jìn)入糖化鍋的糊液出口處常設(shè)有擴(kuò)散裝置。鍋體底部裝有糖液排出口和廢水排出口。圖5.1-2糖化鍋1-排氣管2-冷氣管3-溫度計(jì)4-冷卻水入口5-攪拌器6-排出口（3）糖化鍋的特點(diǎn)①糖化鍋為常壓容器，內(nèi)裝攪拌器和冷卻蛇管，并使攪拌器旋轉(zhuǎn)方向與冷卻蛇管中冷卻水的流動(dòng)方向相反，可保證糖液的冷卻效果。②糖化鍋采用球形底，且高度比直徑小，可減少攪拌器的功率消耗。③在鍋蓋上裝有排氣管，能迅速排除鍋內(nèi)產(chǎn)生的二次蒸汽。生物工程設(shè)備項(xiàng)目五間歇式蒸煮（1）蒸煮鍋的型式與結(jié)構(gòu)目前國內(nèi)蒸煮鍋普遍采用立式，它是由圓柱形的鍋身和圓錐形的鍋底組成的耐壓容器，結(jié)構(gòu)如圖5.1-1所示。鍋身為圓柱體，上部為橢圓形封頭，下部為圓錐形底，一般用鋼板焊接而成。上封頭設(shè)有排氣閥、壓力表，封頭中央有加料口并配有蓋。圓柱體側(cè)面焊有鍋耳，鍋身與鍋底采用法蘭連接，便于檢修和更換。圓錐部分內(nèi)壁經(jīng)常放入厚約3mm的襯套，以防沙石磨損，加熱蒸汽從底部進(jìn)入，有利于料液的對(duì)流。鍋錐體中部有取樣器，底部有排醪管。鍋的外表包以石棉等絕熱保溫層。圖5.1-1錐形蒸煮鍋1-加料口2-排氣閥3-鍋兒4-取樣器5-加熱蒸汽管6-排醪管7-襯套8-壓力表（2）蒸煮鍋的特點(diǎn)①蒸煮鍋為密閉的受壓容器。②結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，比較適合于整粒原料的蒸煮。③由于從錐底部引人蒸汽，并可利用蒸汽循環(huán)攪拌原料，因此蒸煮醪液質(zhì)量均勻。④因下部為錐形，故蒸煮醪液排出方便。（3）蒸煮鍋的操作要點(diǎn)①投料前，先檢查排醪閥是否關(guān)閉，壓力表等是否正常。②投料時(shí)，粒狀料一般先向鍋內(nèi)加入80％左右的溫水，再投料；粉狀料先用50℃左右的溫水調(diào)好漿，再泵入鍋中。③投料后，立即把加料口蓋關(guān)緊，打開排汽閥，同時(shí)通入蒸汽，把鍋中冷空氣趕盡，以防產(chǎn)生“冷壓力”，引起原料蒸煮不透現(xiàn)象。④蒸煮時(shí)，料溫升到規(guī)定壓力時(shí)，保持此壓力一定時(shí)間，使原料得到徹底糊化。原料不同，所用壓力和時(shí)間也不同。在蒸煮過程中，要用排汽閥放汽循環(huán)攪拌，否則原料糊化不透。⑤吹醪時(shí)，利用蒸煮鍋內(nèi)的壓力將醪液排入糖化鍋。吹醪時(shí)間長短，根據(jù)蒸煮鍋容量的大小而定，一般不少于10～15min。生物工程設(shè)備項(xiàng)目五連續(xù)糖化罐連續(xù)糖化罐的作用是連續(xù)地把糊化醪與水稀釋，并與液體曲或麩曲乳或糖化酶混合，在一定溫度下維持一定時(shí)間，保持流動(dòng)狀態(tài)，以利于酶的作用。連續(xù)糖化罐的結(jié)構(gòu)連續(xù)糖化罐(圖5.1-5)具有圓筒形外殼，球形或錐形底，上為平蓋。罐上側(cè)有糊化醪進(jìn)口管，在管上有水和液體曲或糖化酶進(jìn)人口管,中側(cè)有溫度計(jì)測溫口，下側(cè)有殺菌蒸汽進(jìn)口管。上蓋設(shè)有入孔，并有從上蓋進(jìn)入的無菌空氣管，使其伸入罐的中下部。罐底有糖化醪出口和殺菌蒸汽進(jìn)口管。罐內(nèi)裝有攪拌器1-2組，轉(zhuǎn)速為45～90r/min。圖5.1-5連續(xù)糖化罐1-進(jìn)口管2-水和液體曲或糖化酶進(jìn)入管3-無菌壓縮空氣管4-人孔5-溫度計(jì)插座6-殺菌蒸汽進(jìn)口管7-糖化醪出口管8-攪拌器(2)操作要點(diǎn)①進(jìn)醪前，檢查罐的閥門等是否正常，并將罐內(nèi)清洗干凈，用蒸汽進(jìn)行空罐殺菌(在表壓0.2MPa下保持30～60min)。②進(jìn)醪時(shí)，液體曲和經(jīng)冷卻的糊化醪在管中靠近入口管處混合后進(jìn)入糖化罐，同時(shí)開啟攪拌器進(jìn)行攪拌。③當(dāng)醪液面達(dá)到進(jìn)口管上面一定位置時(shí)，打開糖化醪出口閥門排醪，同時(shí)通入無菌空氣。④操作時(shí)，要控制好醪液進(jìn)出量，保證罐內(nèi)醪液量不變，使醪液有一定的糖化時(shí)間(采用45min或更長時(shí)間)。生物工程設(shè)備項(xiàng)目五連續(xù)蒸煮設(shè)備圖5.1-3罐式連續(xù)蒸煮設(shè)備流程1-粉漿罐2-粉漿泵3-蒸煮管4-后熟器5-最后一個(gè)后熟器（汽液分離器）6-真空冷卻器7-連