第三章 发酵与酿造的主要设备1163
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发酵与酿造的主要设备
发酵与酿造的主要设备在食品工业中，发酵与酿造是两种常见的工艺，主要用于生产酒精、乳制品、酱料、面包等食品。
发酵与酿造的目的是通过微生物的作用将原料转化为具有特定特征和口感的食品。
在这个过程中，需要使用一些特殊的设备来控制时间、温度和湿度等参数，以保证发酵与酿造过程的顺利进行。
本文将介绍发酵与酿造的主要设备。
1. 发酵罐发酵罐是发酵过程中最基本的设备之一。
它通常由不锈钢制成，具有一定的容量。
发酵罐的设计可以根据不同的食品工艺要求进行调整，例如有的食品需要通风，需要在发酵罐中安装通风设备。
发酵罐的主要作用是提供一个合适的环境让微生物进行发酵，包括温度、湿度和通风等因素的控制。
发酵罐的设计和材料选择对产品的质量和产量有着重要的影响。
2. 发酵槽发酵槽与发酵罐类似，也是用于发酵过程中微生物的培养和生长。
它通常由不锈钢制成，具有一定的容量，并且可以根据需要调整温度和湿度等参数。
与发酵罐不同的是，发酵槽通常用于大规模生产，可以进行连续或批量生产。
发酵槽一般配备有传感器和控制系统，可以实时监测和控制发酵过程的各项参数。
3. 发酵酵母培养罐在酿造过程中，酵母是不可或缺的微生物。
发酵酵母培养罐用于培养和繁殖酵母。
它通常由透明的玻璃或塑料制成，以便观察酵母的生长情况。
发酵酵母培养罐通常配备有适当的营养物质和氧气供酵母生长使用。
在酵母培养罐中，温度、pH值和搅拌速度等参数需要根据酒精度、种类和质量等要求进行调整。
4. 发酵控制系统发酵控制系统是发酵过程中非常重要的辅助设备，用于实时监测和控制发酵过程的各项参数。
发酵控制系统通常由硬件和软件组成，硬件包括传感器、执行器等，用于采集和控制参数；软件则用于数据处理和控制算法的实现。
发酵控制系统可以根据设定的目标参数自动调整发酵过程中的温度、湿度、氧气供给和搅拌速度等参数，以提高酿造过程的稳定性和产品的质量。
5. 分离设备发酵与酿造过程中，需要将发酵液与固体物质进行分离。
常见的分离设备包括离心机、过滤器和沉淀池等。
发酵与酿造的主要设备介绍
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。
批发罐的主要优点是污染杂菌的比例小，操作 灵活性强，可用来进行几种不同产品的生产。 其缺点是发酵罐的非生产停留时间所占比重大， 非稳态工艺过程的设计和操作困难。 连续发 酵的主要的优点是可连续运行几个月的时间， 非生产时间很短；缺点是容易染菌，它适用于 不易染菌的产品如丙酮、丁醇、酒精、啤酒发 酵等。连续发酵还有以下一些优点：
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422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。
发酵罐，在面包酵母发酵中开始使用空气分布
器和机械搅拌装置。1940—1960年，第一 个大规模工业生产青霉素的工厂于1944年1 月30日在美国的Terr Haute投资，其发酵罐 的体积是54m3；抗生素工业的兴起引起发酵
工业一场变革，机械搅拌、通风、无菌操作、
纯种培养等一系列技术开始完善起来，并出现
第三章发酵与酿造的主要设备
第三章发酵与酿造的主要设备
• 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。
第三章发酵与酿造的主要设备
图3-2 二辊式粉碎机 1.弹簧 2.物料 3.滚筒 4.机座
第三章发酵与酿造的主要设备
• 根据设备组合情况，气流输送装置可分为真空式
和压力式。一般来说，当从几个不同的地方向一 个卸料点送料时，真空输送系统最适合；而当从 一个加料点向几个不同的目的地送料时，压力输 送系统较适合。
第三章发酵与酿造的主要设备
• 2.机械输送 机械输送是靠机械装置来输
送物料，其优点在于能耗小，而且可以 输送不适于气流输送的大块物料和潮湿 物料。输送机械主要有带式输送机、斗 式提升机、螺旋输送机等。其中具体分 类及输送能力和功率计算可参考《发酵 设备》等资料，带式输送结构比较简单， 下面是常用的斗式提升机进料和卸料图。
• 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。
第三章发酵与酿造的主要设备
图3-1锤式粉碎机 筛网 2.轴 3.锤刀 4.冲击板 5.机壳
第三章发酵与酿造的主要设备
• 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。
第三章发酵与酿造的主要设备
• 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。
• 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。
第三章发酵与酿造的主要设备
图3-2 二辊式粉碎机 1.弹簧 2.物料 3.滚筒 4.机座
第三章发酵与酿造的主要设备
• 根据设备组合情况，气流输送装置可分为真空式
和压力式。一般来说，当从几个不同的地方向一 个卸料点送料时，真空输送系统最适合；而当从 一个加料点向几个不同的目的地送料时，压力输 送系统较适合。
第三章发酵与酿造的主要设备
• 2.机械输送 机械输送是靠机械装置来输
送物料，其优点在于能耗小，而且可以 输送不适于气流输送的大块物料和潮湿 物料。输送机械主要有带式输送机、斗 式提升机、螺旋输送机等。其中具体分 类及输送能力和功率计算可参考《发酵 设备》等资料，带式输送结构比较简单， 下面是常用的斗式提升机进料和卸料图。
• 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。
第三章发酵与酿造的主要设备
图3-1锤式粉碎机 筛网 2.轴 3.锤刀 4.冲击板 5.机壳
第三章发酵与酿造的主要设备
• 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。
第三章发酵与酿造的主要设备
• 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。
发酵与酿造的主要设备介绍
发酵罐是工业发酵常用设备中最重要、应用 最广泛的设备，是连接原料和产物的桥梁， 也是多种学科的交叉点。在发酵罐中，通过 产物的合成，廉价的原料升了值，因此可以 说发酵罐是发酵工业的心脏。发酵罐的定义 是，为一个特定生物化学反应的操作提供良 好而满意环境的容器
发酵罐伴随着微生物发酵工业的发展已历经 300年。早在17世纪，人们已用带有温度计 和热交换器的1500L的木制容器来制备乙醇 和酒。1900—1940年出现了200m3的钢质
发酵与酿造的主要设备介绍
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。
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422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。
3.按容积分类 一般认为，500L以下的 实验室发酵罐，500～5000L是中试发酵 罐，5000L以上是生产规模的发酵罐。
4.按微生物生长环境分类 发酵罐内存在两种 系统，即悬浮生长系统和支持生长系统。一般 说来，大多数发酵罐都有这两种系统。悬浮生 长系统中的微生物细胞是浸泡在培养液中且伴 随着培养液一起流动；在支持生长系统中，微 生物细胞生长在与培养液接触的界面形成一层 薄膜，然而实际上悬浮生长系统的容器内壁上 和上部的罐壁上也会生长着一层菌体膜，在支 持生长系统中也有菌体分散在培养液之中。
发酵罐伴随着微生物发酵工业的发展已历经 300年。早在17世纪，人们已用带有温度计 和热交换器的1500L的木制容器来制备乙醇 和酒。1900—1940年出现了200m3的钢质
发酵与酿造的主要设备介绍
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。
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422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。
3.按容积分类 一般认为，500L以下的 实验室发酵罐，500～5000L是中试发酵 罐，5000L以上是生产规模的发酵罐。
4.按微生物生长环境分类 发酵罐内存在两种 系统，即悬浮生长系统和支持生长系统。一般 说来，大多数发酵罐都有这两种系统。悬浮生 长系统中的微生物细胞是浸泡在培养液中且伴 随着培养液一起流动；在支持生长系统中，微 生物细胞生长在与培养液接触的界面形成一层 薄膜，然而实际上悬浮生长系统的容器内壁上 和上部的罐壁上也会生长着一层菌体膜，在支 持生长系统中也有菌体分散在培养液之中。
发酵与酿造的主要设备
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。
• 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%。
• 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。
• 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%。
发酵与酿造的主要设备介绍
• 批发罐的主要优点是污染杂菌的比例小，操作
灵活性强，可用来进行几种不同产品的生产。 其缺点是发酵罐的非生产停留时间所占比重大 ，非稳态工艺过程的设计和操作困难。 连续发 酵的主要的优点是可连续运行几个月的时间， 非生产时间很短；缺点是容易染菌，它适用于 不易染菌的产品如丙酮、丁醇、酒精、啤酒发 酵等。连续发酵还有以下一些优点：
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%。
发酵与酿造的主要设备 介绍
2024年2月1日星期四
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。
发酵与酿造的主要设备.
1
230 p pD C (m m)
2
pDy C (m m) 200
受外压的壁厚：
pD H 3 1 1 C (m m) 2400 p D H
•
搅拌器和挡板
• 搅拌器： 之 机 械 搅 拌 发 酵 罐
有平叶式、弯叶式、箭叶式涡轮式和推进式等；其作用是 打碎气泡，使氧溶解于发酵液中，从搅拌程度来说，以平叶涡 轮最为激烈，功率消耗也最大，弯叶次之，箭叶最小。为了拆 装方便，大型搅拌器可做成两半型，用螺栓联成整体。
耙式消泡器 旋风离心式
叶轮离心式
之 机 械 搅 拌 发 酵 罐
碟片式消泡器
刮板式消泡器
• 联轴器及轴承
之 机 械 搅 拌 发 酵 罐
• 大型发酵罐搅拌轴较长，常分为二至三段，用 联轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性联接。
• 常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。
联轴器
• 小型的发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接。
法兰
• 轴承
之 机 械 搅 拌 发 酵 罐 • 中型发酵罐一般在罐内装有底轴承；
• 大型发酵罐装有中间轴承。
• 罐内轴承不能加润滑油，应采用液体 润滑的塑料轴瓦（如石棉酚醛塑料，聚 四氟乙烯等）。 中间轴承
底轴承
• 冷却装置
夹套冷却 竖式蛇管冷却 竖式列管冷却 大型发酵罐 气温较高的地区
之 机 械 搅 拌 发 酵 罐
• 消泡装置
之 机 械 搅 拌 发 酵 罐
• 消泡装置就是安装在发酵罐内转动轴的上部或安装在发酵罐 排气系统上的，可将泡沫打破或将泡沫破碎分离成液态和气态 两相的装置，从而达到消泡的目的。 • 两种消泡方法: (1) 加入化学消泡剂；(2)使用机械消泡装置 • 化学消泡剂：植物油脂，如玉米油、豆油等；动物油脂，如 猪油等；高分子化合物。 • 机械消泡装置：最简单实用为耙式消泡器，此外还有涡轮消 泡器、旋风离心式和叶轮式离心消泡器、碟片式消泡器和刮板 式消泡器等。
230 p pD C (m m)
2
pDy C (m m) 200
受外压的壁厚：
pD H 3 1 1 C (m m) 2400 p D H
•
搅拌器和挡板
• 搅拌器： 之 机 械 搅 拌 发 酵 罐
有平叶式、弯叶式、箭叶式涡轮式和推进式等；其作用是 打碎气泡，使氧溶解于发酵液中，从搅拌程度来说，以平叶涡 轮最为激烈，功率消耗也最大，弯叶次之，箭叶最小。为了拆 装方便，大型搅拌器可做成两半型，用螺栓联成整体。
耙式消泡器 旋风离心式
叶轮离心式
之 机 械 搅 拌 发 酵 罐
碟片式消泡器
刮板式消泡器
• 联轴器及轴承
之 机 械 搅 拌 发 酵 罐
• 大型发酵罐搅拌轴较长，常分为二至三段，用 联轴器使上下搅拌轴成牢固的刚性联接。
• 常用的联轴器有鼓形及夹壳形两种。
联轴器
• 小型的发酵罐可采用法兰将搅拌轴连接。
法兰
• 轴承
之 机 械 搅 拌 发 酵 罐 • 中型发酵罐一般在罐内装有底轴承；
• 大型发酵罐装有中间轴承。
• 罐内轴承不能加润滑油，应采用液体 润滑的塑料轴瓦（如石棉酚醛塑料，聚 四氟乙烯等）。 中间轴承
底轴承
• 冷却装置
夹套冷却 竖式蛇管冷却 竖式列管冷却 大型发酵罐 气温较高的地区
之 机 械 搅 拌 发 酵 罐
• 消泡装置
之 机 械 搅 拌 发 酵 罐
• 消泡装置就是安装在发酵罐内转动轴的上部或安装在发酵罐 排气系统上的，可将泡沫打破或将泡沫破碎分离成液态和气态 两相的装置，从而达到消泡的目的。 • 两种消泡方法: (1) 加入化学消泡剂；(2)使用机械消泡装置 • 化学消泡剂：植物油脂，如玉米油、豆油等；动物油脂，如 猪油等；高分子化合物。 • 机械消泡装置：最简单实用为耙式消泡器，此外还有涡轮消 泡器、旋风离心式和叶轮式离心消泡器、碟片式消泡器和刮板 式消泡器等。
发酵与酿造的主要设备
生物工程，尤其是基因工程的迅速发展，以及治理环境的迫切需要，使发酵罐的形状、操作原理和方法都发生了较大的变化，就连术语“发酵罐”也常被称之为“生化反应器”。尽管如此，发酵工业上最常用的还是通风搅拌罐、压力循环发酵罐、带超滤膜的发酵罐等。
01
02
按微生物生长环境分类 发酵罐内存在两种系统，即悬浮生长系统和支持生长系统。一般说来，大多数发酵罐都有这两种系统。悬浮生长系统中的微生物细胞是浸泡在培养液中且伴随着培养液一起流动；在支持生长系统中，微生物细胞生长在与培养液接触的界面形成一层薄膜，然而实际上悬浮生长系统的容器内壁上和上部的罐壁上也会生长着一层菌体膜，在支持生长系统中也有菌体分散在培养液之中。
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。
1
2
3
一、原料处理设备
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。
通气 在好气深层发酵罐中，来自无菌空气系统的压缩空气通过空气分布器射入发酵罐内，分布器有单孔管式和多孔管式。安装方式各异，一般安装在最下面一档搅拌器的下方，但都要注意防止气孔被发酵液中的菌体或固体颗粒堵塞。有的空气分布器带有放水结构，使放罐后没有发酵液残留在管子里。
发酵与酿造的主要设备
• 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。
• 生物工程，尤其是基因工程的迅速发展，
以及治理环境的迫切需要，使发酵罐的 形状、操作原理和方法都发生了较大的 变化，就连术语“发酵罐”也常被称之 为“生化反应器”。尽管如此，发酵工 业上最常用的还是通风搅拌罐、压力循 环发酵罐、带超滤膜的发酵罐等。
• (一)发酵罐的类型
• 各种不同类型的发酵罐都可用于大规模的生化
• 发酵罐伴随着微生物发酵工业的发展已历经
300年。早在17世纪，人们已用带有温度计和 热交换器的1500L的木制容器来制备乙醇和酒。 1900—1940年出现了200m3的钢质发酵罐，在
面包酵母发酵中开始使用空气分布器和机械搅 拌装置。1940—1960年，第一个大规模工业生 产青霉素的工厂于1944年1月30日在美国的Terr Haute投资，其发酵罐的体积是54m3；抗生素
• 根据设备组合情况，气流输送装置可分为真空式
和压力式。一般来说，当从几个不同的地方向一 个卸料点送料时，真空输送系统最适合；而当从 一个加料点向几个不同的目的地送料时，压力输 送系统较适合。
• 2.机械输送 机械输送是靠机械装置来输
送物料，其优点在于能耗小，而且可以
输送不适于气流输送的、斗 式提升机、螺旋输送机等。其中具体分
发酵与酿造的主要设备课件
流速大，传热系数 大，降温效果较好。
加工方便，提高 传热推动力的温 差。
缺 点
传热壁较厚，冷却 水流速低，降温效 果差。
冷却水较高时，降 温困难，弯曲位置 易腐蚀。
用水量较大。
在罐外安装板式或螺旋板式热交换器，采用无菌空气使发酵液 进行循环冷却。
➢ 机械搅拌通风发酵罐的几何尺寸及体积
之机械搅拌发酵罐
• 为了防止吹管吹入的空气直接喷击罐底，加速罐 底腐蚀，在空气分布器下部罐底上加焊一块不锈钢补 强。可延长罐底寿命
之机械搅拌发酵罐
• 消泡装置
• 消泡装置就是安装在发酵罐内转动轴的上部或安装在发酵罐 排气系统上的，可将泡沫打破或将泡沫破碎分离成液态和气态两 相的装置，从而达到消泡的目的。 • 两种消泡方法: (1) 加入化学消泡剂；(2)使用机械消泡装置 • 化学消泡剂：植物油脂，如玉米油、豆油等；动物油脂，如 猪油等；高分子化合物。 • 机械消泡装置：最简单实用为耙式消泡器，此外还有涡轮消 泡器、旋风离心式和叶轮式离心消泡器、碟片式消泡器和刮板式 消泡器等。
压紧螺栓待零件构成，使旋转轴达到密封的效果。
• 端面式轴封又称机械轴封：密封作用是靠弹性元件（弹
簧、波纹等）的压力使垂直轴线的动环和静环光滑表面紧密地相
互贴合，并作相对转动而达到密封。
齿轮箱
转轴 填料压盖
传动齿轮箱
压紧螺栓
转轴
铜环
填料箱体 O形环
动环 堆焊硬质 静环
罐体
密封环
填料
搅拌轴
图2.10 填料函
耙式消泡器
旋风离心式
叶轮离心式
之机械搅拌发酵罐
碟片式消泡器
刮板式消泡器
之机械搅拌发酵罐
• 联轴器及轴承
发酵与酿造的主要设备
发酵与酿造的主要设备
发酵与酿造是一门古老而复杂的工艺，在这个过程中需要使用多种设备来完成各种任务。
以下是发酵与酿造中主要使用的设备：
1. 发酵罐：发酵罐是用于将麦芽、酵母等原料进行发酵的设备。
它通常是一个密封的容器，可以控制温度和气压，以确保发酵过程顺利进行。
2. 酿造设备：酿造设备包括研磨设备、糖化设备、过滤设备等，用于将原料制成酿造所需的麦芽汁。
3. 冷却设备：冷却设备用于将热的麦芽汁降温至适合酵母生长的温度，以及用于冷却发酵后的酒精。
4. 搅拌设备：搅拌设备用于在发酵和酿造过程中搅拌原料和麦芽汁，以保持均匀的温度和浓度。
5. 瓶装设备：用于将成品装瓶，通常包括清洗瓶子、注入酒精饮料和封口的设备。
以上是发酵与酿造中主要使用的设备，每种设备都扮演着不可或缺的角色，保证了酿酒过程的顺利进行和成品的品质。
发酵与酿造的设备不仅仅是工具，更是酒类酿造师们的得力助手，能够帮助他们完成精湛的酒类酿造工艺。
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第三章 发酵与酿造的主要设备
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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
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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。
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• (二)原料输送设备 • 1.气流输送 气流输送是利用强烈的空气流沿管道
流动，把悬浮在气流中的物料输送至目的。气流 输送可用于输送大麦、大米、麦芽等松散物料。 气流输送的优点是设备简单，占地面积小，输送 能力和输送距离可调性大，易于实现自动化。它 的主要缺点是能耗较大，不适于输送潮湿黏稠的 物料。 • 根据设备组合情况，气流输送装置可分为真空式 和压力式。一般来说，当从几个不同的地方向一 个卸料点送料时，真空输送系统最适合；而当从 一个加料点向几个不同的目的地送料时，压力输 送系统较适合。
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图3-1锤式粉碎机 筛网 2.轴 3.锤刀 4.冲击板 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 fhfh 6 10%～15%。
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• 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。
• 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 fhfh 7 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。
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图3-2 二辊式粉碎机 1.弹簧 2.物料 3.滚筒 4.机座
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• 两个辊筒以相反的方向旋转，产生挤压力和剪力将
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• 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。
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• 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。
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• 2.机械输送 机械输送是靠机械装置来输
送物料，其优点在于能耗小，而且可以 输送不适于气流输送的大块物料和潮湿 物料。输送机械主要有带式输送机、斗 式提升机、螺旋输送机等。其中具体分 类及输送能力和功率计算可参考《发酵 设备》等资料，带式输送结构比较简单， 下面是常用的斗式提升机进料和卸料图。
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。
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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
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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。
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• (二)原料输送设备 • 1.气流输送 气流输送是利用强烈的空气流沿管道
流动，把悬浮在气流中的物料输送至目的。气流 输送可用于输送大麦、大米、麦芽等松散物料。 气流输送的优点是设备简单，占地面积小，输送 能力和输送距离可调性大，易于实现自动化。它 的主要缺点是能耗较大，不适于输送潮湿黏稠的 物料。 • 根据设备组合情况，气流输送装置可分为真空式 和压力式。一般来说，当从几个不同的地方向一 个卸料点送料时，真空输送系统最适合；而当从 一个加料点向几个不同的目的地送料时，压力输 送系统较适合。
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图3-1锤式粉碎机 筛网 2.轴 3.锤刀 4.冲击板 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 fhfh 6 10%～15%。
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• 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。
• 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 fhfh 7 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。
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图3-2 二辊式粉碎机 1.弹簧 2.物料 3.滚筒 4.机座
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• 两个辊筒以相反的方向旋转，产生挤压力和剪力将
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• 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。
fhfh 3
• 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。
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• 2.机械输送 机械输送是靠机械装置来输
送物料，其优点在于能耗小，而且可以 输送不适于气流输送的大块物料和潮湿 物料。输送机械主要有带式输送机、斗 式提升机、螺旋输送机等。其中具体分 类及输送能力和功率计算可参考《发酵 设备》等资料，带式输送结构比较简单， 下面是常用的斗式提升机进料和卸料图。
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。