1、 第二章第二章 液體培養(yǎng)基制備及滅菌液體培養(yǎng)基制備及滅菌 第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基制備培養(yǎng)基制備(p178) 第二節(jié)第二節(jié) 液體培養(yǎng)基滅菌液體培養(yǎng)基滅菌第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基制備培養(yǎng)基制備P178 液體深層發(fā)酵培養(yǎng)基中，碳源的提供常用淀粉質原料：谷液體深層發(fā)酵培養(yǎng)基中，碳源的提供常用淀粉質原料：谷類、薯類、淀粉等，另外還有糖蜜及各種農產品殘余物如：類、薯類、淀粉等，另外還有糖蜜及各種農產品殘余物如：玉米秸、麥秸、稻草等。玉米秸、麥秸、稻草等。 通過蒸煮糖化將淀粉制原料轉化為可發(fā)酵性糖是培養(yǎng)基通過蒸煮糖化將淀粉制原料轉化為可發(fā)酵性糖是培養(yǎng)基制備中的重要過程。制備中的重要過程。 糖蜜稀釋糖蜜稀釋連續(xù)糖化

2、連續(xù)糖化 ：酒精：酒精培養(yǎng)基制備設備培養(yǎng)基制備設備 淀粉制原料水解淀粉制原料水解 檸檬酸等檸檬酸等 谷氨酸谷氨酸間歇糖化：間歇糖化： 啤酒啤酒 纖維素半纖維素水解纖維素半纖維素水解n一、糖蜜原料的稀釋與澄清一、糖蜜原料的稀釋與澄清n糖蜜是制糖廠的一種副產品，里面含有大量糖蜜是制糖廠的一種副產品，里面含有大量的可發(fā)酵性糖，這些糖分在目前制糖工業(yè)技的可發(fā)酵性糖，這些糖分在目前制糖工業(yè)技術或經濟核算上已不宜用結晶方法加以回收。術或經濟核算上已不宜用結晶方法加以回收。n糖蜜濃度一般在糖蜜濃度一般在80 Bx ，酵母不能直接利用，酵母不能直接利用，需進行稀釋、酸化、滅菌和增加營養(yǎng)鹽等處需進行稀釋、酸化、

3、滅菌和增加營養(yǎng)鹽等處理過程。理過程。 35 Bx1151（kg/m3) 80Bx1412 （kg/m3)糖蜜連續(xù)稀釋器：糖蜜連續(xù)稀釋器：.水平式糖蜜稀釋器水平式糖蜜稀釋器：我國常用（馬爾欽柯式連續(xù)稀釋器）：我國常用（馬爾欽柯式連續(xù)稀釋器）構造：圓柱型水平管，出口端向下傾斜安裝；中部有兩根橫桿。構造：圓柱型水平管，出口端向下傾斜安裝；中部有兩根橫桿。若干若干隔板隔板和篩板，形成若干空段，孔徑保證糖液處在和篩板，形成若干空段，孔徑保證糖液處在湍流湍流；隔板上的孔上下隔板上的孔上下交錯交錯地配置，使交錯流動無須攪拌；地配置，使交錯流動無須攪拌；若干空段根據工藝需要加入水及其它物質。若干空段根據工藝需

4、要加入水及其它物質。 （5-20m3） 間歇式間歇式稀釋器稀釋器連續(xù)式連續(xù)式 .立式糖蜜稀釋器立式糖蜜稀釋器構造：圓柱形，上下為錐形封頭，構造：圓柱形，上下為錐形封頭， 總高為總高為.m，不銹鋼制。，不銹鋼制。 塊隔板交錯配置，塊隔板交錯配置， 隔板間距隔板間距mm， 從底部壓送，從上部出料。從底部壓送，從上部出料。 糖液速度糖液速度.m/s n另外還有另外還有錯板式錯板式、膨脹式、膨脹式、變管徑式變管徑式,都是在無攪拌下通過改都是在無攪拌下通過改 變液體流向或管徑達到稀釋混合變液體流向或管徑達到稀釋混合 目的。目的。二、淀粉質原料水解設備二、淀粉質原料水解設備（一）淀粉質原料蒸煮糖化目的（一

5、）淀粉質原料蒸煮糖化目的 1、糊化、糊化：由于淀粉質原料中含有的淀粉是存在于原料的細胞之：由于淀粉質原料中含有的淀粉是存在于原料的細胞之中，受到細胞壁的保護，難以溶解。中，受到細胞壁的保護，難以溶解。蒸煮的目的蒸煮的目的是使是使植物組織植物組織細胞膜細胞膜破裂，淀粉受熱、吸水膨脹，破壞晶狀結構（未糊化前破裂，淀粉受熱、吸水膨脹，破壞晶狀結構（未糊化前對酶作用的抵抗力較強難以糖化），成為凝膠狀態(tài)，此過程稱對酶作用的抵抗力較強難以糖化），成為凝膠狀態(tài)，此過程稱為糊化。為糊化。 2、液化、液化：通過添加液化酶，使長鏈淀粉轉化為糊精、低聚糖。：通過添加液化酶，使長鏈淀粉轉化為糊精、低聚糖。 糊化和液化

6、常同時進行糊化和液化常同時進行3、糖化、糖化：通過添加糖化酶再將糊精、低聚糖轉化為可發(fā)酵性糖。：通過添加糖化酶再將糊精、低聚糖轉化為可發(fā)酵性糖。（二）液化、糖化（蒸煮）設備（二）液化、糖化（蒸煮）設備.連續(xù)連續(xù)蒸煮糖化流程：蒸煮糖化流程： （罐式罐式、柱式）、柱式）粉漿罐粉漿罐56 粉漿泵蒸煮罐粉漿泵蒸煮罐 130130 后熟器后熟器 最后一個后熟器最后一個后熟器（ ）真空冷卻器（真空冷卻器（ ） 連續(xù)糖化罐連續(xù)糖化罐泵噴淋冷卻器（發(fā)酵溫度）泵噴淋冷卻器（發(fā)酵溫度）發(fā)酵罐發(fā)酵罐 二次蒸汽的使用二次蒸汽的使用蒸汽加蒸汽加熱熱二次蒸二次蒸汽汽加曲加曲min 真空冷卻裝置真空冷卻裝置2.蒸煮罐蒸煮罐

7、構造：長圓筒，構造：長圓筒，球形球形或或蝶形蝶形封頭。封頭。 粉漿口在下端，粉漿口在下端，正對蒸汽入口正對蒸汽入口，蒸汽，蒸汽 口直通罐下部并裝有口直通罐下部并裝有止逆閥止逆閥，以防壓，以防壓力下降液體倒流。力下降液體倒流。壓力表、安全閥、溫度計壓力表、安全閥、溫度計罐耳（支承）罐耳（支承）外部有保溫層外部有保溫層出口管伸入罐內出口管伸入罐內mm， 使留有空間。使留有空間。罐直徑不宜太大罐直徑不宜太大，防止過大的返混，防止過大的返混 運動，保證培養(yǎng)基運動，保證培養(yǎng)基先進先出先進先出。 因此蒸煮與后熟罐總數不宜過少，瓜因此蒸煮與后熟罐總數不宜過少，瓜 干類個；玉米個。干類個；玉米個。.后熟器后熟

8、器n前三個后熟器都是由下進料由上出料。不前三個后熟器都是由下進料由上出料。不再進蒸汽加熱，只是保溫，再進蒸汽加熱，只是保溫， 構造與蒸煮罐相同。由多個組成，為保證保構造與蒸煮罐相同。由多個組成，為保證保溫時間。溫時間。 最后一個后熟器由側上部進料由下出料最后一個后熟器由側上部進料由下出料n最后一個后熟器：又稱最后一個后熟器：又稱氣液分離器氣液分離器。不加。不加熱熱 ，目的分離出二次蒸汽降溫，從上部出，目的分離出二次蒸汽降溫，從上部出供粉漿罐預熱。供粉漿罐預熱。 n構造構造如圖：二次蒸汽出口上部另一側。如圖：二次蒸汽出口上部另一側。n液位較低，液位較低，左右左右，便于分離二次蒸，便于分離二次蒸汽

9、。汽。.加熱器加熱器（作用同蒸煮罐）（作用同蒸煮罐）結構：結構：由三層直徑不同的套管組成。內層和中層由三層直徑不同的套管組成。內層和中層管壁上都鉆有許多小孔，各層套管用法蘭連接。管壁上都鉆有許多小孔，各層套管用法蘭連接。工作原理：工作原理：粉漿流徑中層管，高壓加熱蒸汽從內粉漿流徑中層管，高壓加熱蒸汽從內 外兩層進入，穿過小孔向粉漿液流中外兩層進入，穿過小孔向粉漿液流中 噴射。噴射。特點：特點：氣液接觸均勻，加熱比較全面。氣液接觸均勻，加熱比較全面。 在很短時間內可使粉漿達到規(guī)定的蒸煮溫度。在很短時間內可使粉漿達到規(guī)定的蒸煮溫度。粉漿在粉漿在“有效加熱段有效加熱段”停留時間停留時間s。 在此區(qū)域

10、內的流速以不超過在此區(qū)域內的流速以不超過.m/s為宜。為宜。（三）真空冷卻裝置（三）真空冷卻裝置蒸煮過的高溫糊化醪，蒸煮過的高溫糊化醪， 左右左右將要進行糖化的溫度將要進行糖化的溫度 左右左右 需快速降溫需快速降溫 1.真空冷卻器：冷卻物料（糊化醪）真空冷卻器：冷卻物料（糊化醪） 2.冷冷 凝凝 器：器： 將二次蒸汽冷凝將二次蒸汽冷凝 3.蒸氣噴射器（或真空泵）：蒸氣噴射器（或真空泵）： 產生真空，產生真空，將將不凝氣不凝氣抽出。抽出。真空冷卻裝置真空冷卻裝置.真空冷卻器真空冷卻器圓筒錐底，料液以圓筒錐底，料液以切線切線進入，由進入，由于器內為真空（噴射器產生的）于器內為真空（噴射器產生的）醪

11、液產生自蒸發(fā)，產生大量的二次蒸醪液產生自蒸發(fā)，產生大量的二次蒸汽，醪液在器內被汽，醪液在器內被離心力離心力甩向周邊沿甩向周邊沿壁往下流，以錐底排醪液口排出。溫壁往下流，以錐底排醪液口排出。溫度降至度降至，至糖化鍋。，至糖化鍋。二次蒸汽從器頂進入冷凝器（真二次蒸汽從器頂進入冷凝器（真空吸過去）。空吸過去）。 安裝高于糖化鍋安裝高于糖化鍋10 M10 M。. .冷凝器冷凝器 冷水由上側進入，從真空冷卻冷水由上側進入，從真空冷卻器吸進來的二次蒸汽與水接觸而被器吸進來的二次蒸汽與水接觸而被冷凝，從冷凝器下部作為原料混合冷凝，從冷凝器下部作為原料混合用水被排出。用水被排出。 不冷凝性氣體（氮氣等）被噴不

12、冷凝性氣體（氮氣等）被噴射器抽走。射器抽走。真空度保持在真空度保持在KPa (530600 mmHg)二次蒸汽不凝氣.噴射器噴射器 （形成真空）（形成真空）（）噴射器（）噴射器 構造：構造： 工作原理：工作原理：利用有壓介質通過噴嘴以高利用有壓介質通過噴嘴以高速射出，在噴嘴出口（混合室）造成射流速射出，在噴嘴出口（混合室）造成射流對另一介質有抽吸作用，將不凝氣吸入。對另一介質有抽吸作用，將不凝氣吸入。在混合室中的介質與高速流動的工作介質在混合室中的介質與高速流動的工作介質發(fā)生能量交換，通過混合段到達收縮段時發(fā)生能量交換，通過混合段到達收縮段時流速增加，造成真空。流速增加，造成真空。 當真空系統

13、采用水力噴射泵時當真空系統采用水力噴射泵時，可省去冷，可省去冷凝器，將真空冷凝器與水力泵直接連接。凝器，將真空冷凝器與水力泵直接連接。n真空冷卻器的計算真空冷卻器的計算n例：已知從汽液分離器排出的糊化醪量為例：已知從汽液分離器排出的糊化醪量為12000kg/h ,其比熱容為其比熱容為3.6kJ/（KgK），溫度為），溫度為100，要求冷卻至，要求冷卻至65 ，計算冷卻器的基，計算冷卻器的基本尺寸。本尺寸。n解：解：真空冷卻器內產生的二次蒸汽量：真空冷卻器內產生的二次蒸汽量：n糊化醪糊化醪12000kg/h 從從100 冷卻至冷卻至65 時放出的熱量為：時放出的熱量為：nQ=120003.6（1

14、00-65）=1512000（ kJ/h ）n查水蒸氣表知二次蒸汽在查水蒸氣表知二次蒸汽在 65 時的汽化潛熱時的汽化潛熱r=2343.4kJ/Kgn真空冷卻器內產生的二次蒸汽量為：真空冷卻器內產生的二次蒸汽量為： n與與65 相對應的真空度為相對應的真空度為76.3kPa(572mmHg),在此溫度下蒸汽的密在此溫度下蒸汽的密度為度為0.1611kg/m3,則二次蒸汽的體積流量為：則二次蒸汽的體積流量為：n經真空冷卻后，經真空冷卻后，從冷卻器排出醪液量為從冷卻器排出醪液量為12000-645.2=11354.8（ kg/h)n 1512000645.2(/ )2343.4mkg h3645.

15、24005(/ )0.1611vqmhn真空冷卻器的直徑和高度：真空冷卻器的直徑和高度：取器內二次蒸汽的上升速取器內二次蒸汽的上升速度不超過度不超過1m/s，則真空冷卻器的直徑，則真空冷卻器的直徑D:n一般真空冷取器的徑高比為一般真空冷取器的徑高比為11.52，現取，現取DH=11.5,則真空冷卻器的圓柱部分高則真空冷卻器的圓柱部分高H: nH =1.5D=1.51.2=1.8（m）n醪液下降管（排醪管）的直徑：醪液下降管（排醪管）的直徑：設糊化醪液密度設糊化醪液密度=1090kg/m3,取醪液在排醪管內下降速度為取醪液在排醪管內下降速度為1m/s,則醪液下則醪液下降管管徑降管管徑D: n可選

16、用可選用68mm4mm的無縫鋼管。的無縫鋼管。 4 40051.2( )3600 1Dm4 11354.80.0607( )3600 1090 1Dmn醪液下降管的長度：醪液下降管的長度：一般選一般選10m.n設醪液下降管的長度為設醪液下降管的長度為L,則：則：n選用選用L=8m.(生產實際中一般選生產實際中一般選L=10m）10.33 5727.77( )760Lm（四）糖化設備（四）糖化設備.連續(xù)糖化罐連續(xù)糖化罐作用：作用：連續(xù)地把糊化醪與水稀釋，并與連續(xù)地把糊化醪與水稀釋，并與液體曲、麩曲、曲乳及糖化酶混合，液體曲、麩曲、曲乳及糖化酶混合，在一定溫度下維持一定時間，保持流在一定溫度下維持

17、一定時間，保持流動狀態(tài)，以利于酶的作用。動狀態(tài)，以利于酶的作用。 構造：構造：圓筒形、底部球形或罐形，圓筒形、底部球形或罐形，常壓操常壓操作作，密閉，內設蛇形冷凝管（當降溫，密閉，內設蛇形冷凝管（當降溫不夠時用）不夠時用） 液面控制裝置、液面控制裝置、 滅菌蒸汽進口、滅菌蒸汽進口、 連續(xù)出料口、連續(xù)出料口、 攪拌器組。攪拌器組。糖化罐的體積糖化罐的體積取決于取決于醪液流量醪液流量和在罐中的和在罐中的停留時間停留時間以及以及裝液量裝液量V糖化醪流量（包括曲量）糖化醪流量（包括曲量）m3/h 醪液停留時間，醪液停留時間，min 裝填系數，取裝填系數，取0.750.85連續(xù)糖化罐的尺寸與連續(xù)糖化罐的

18、尺寸與直徑直徑D有如下比例關系：有如下比例關系： 圓柱部分高圓柱部分高H H=(0.51.0)D球形底（或罐底）高球形底（或罐底）高h h=(0.110.25)D球形底曲率半徑球形底曲率半徑r2248Dhrh)(603mVV2.真空糖化裝置真空糖化裝置優(yōu)點：優(yōu)點：即是蒸發(fā)冷卻器，又是糖化器，即是蒸發(fā)冷卻器，又是糖化器， 簡化了設備簡化了設備不凝氣三、啤酒生產中麥芽汁的制備（間歇）三、啤酒生產中麥芽汁的制備（間歇）n（一）麥汁制備過程（一）麥汁制備過程 ： 糊糊 化設備化設備 糖化糖化 設備設備 過濾設備過濾設備 煮沸設備煮沸設備 換熱設備換熱設備啤酒廠糖化設備的組合方式：啤酒廠糖化設備的組合方

19、式： 糊化鍋糊化鍋 糖化鍋糖化鍋 四器組合：每一鍋完成一項任務，四器為四器組合：每一鍋完成一項任務，四器為 過濾槽過濾槽 （或壓濾機）（或壓濾機） 麥汁煮沸鍋麥汁煮沸鍋 六器組合：過濾槽、煮沸鍋各六器組合：過濾槽、煮沸鍋各2只。（另加麥汁暫存槽只。（另加麥汁暫存槽1只）只） （二）麥汁制備設備（二）麥汁制備設備1.糊化鍋糊化鍋作用：作用：加熱煮沸加熱煮沸輔助原料輔助原料和部分麥芽粉醪和部分麥芽粉醪 液，使液，使糊化糊化和和液化液化。構造：構造： 鍋身為圓柱形；鍋身為圓柱形； 鍋底為弧形或鍋底為弧形或球形球形，蒸汽夾套（同，蒸汽夾套（同 時時4個進口）、保溫層；個進口）、保溫層； 弧形頂蓋弧形頂

20、蓋； 環(huán)形洗水管環(huán)形洗水管 升氣筒（升氣筒（1/301/50截面積截面積/液面積）液面積） 環(huán)形污水槽環(huán)形污水槽、筒形風帽；、筒形風帽； 旋漿式攪拌器旋漿式攪拌器（電機在下部）；（電機在下部）； 人孔（觀察孔）人孔（觀察孔） 下粉筒（粉、水等混合和同時加）下粉筒（粉、水等混合和同時加）糊化鍋的體積：糊化鍋的體積： 取決于投料量，取決于投料量，100Kg料（大米粉麥芽粉）加水料（大米粉麥芽粉）加水420 450Kg，則有效體積為，則有效體積為 0.50.55M3 鍋體直徑與圓筒部分高之比為鍋體直徑與圓筒部分高之比為2：1。2.糖化鍋糖化鍋 作用：作用：進行蛋白質分解；進行蛋白質分解； 淀粉水解：

21、麥芽糖、麥芽三淀粉水解：麥芽糖、麥芽三糖、葡萄糖、蔗糖、果糖，少量糖、葡萄糖、蔗糖、果糖，少量的麥芽四糖、麥芽五糖。的麥芽四糖、麥芽五糖。 結構：結構： 與糊化鍋大致相同（如圖）與糊化鍋大致相同（如圖） 體積一般比糊化鍋大一倍體積一般比糊化鍋大一倍 平底或球底帶蒸汽夾套平底或球底帶蒸汽夾套 攪拌器攪拌器3.糖化醪過濾槽糖化醪過濾槽作用：作用：糖化一結束，需糖化一結束，需快速快速將麥汁和將麥汁和麥麥 糟糟分離。以獲得澄清麥汁。分離。以獲得澄清麥汁。 麥糟：麥糟：殘留皮殼、高分子蛋白質、殘留皮殼、高分子蛋白質、 纖維素、脂肪等。纖維素、脂肪等。構造：構造：常壓過濾常壓過濾 （ 另有低真空快速過濾）

22、另有低真空快速過濾） 上半部與糊化鍋等基本相同。上半部與糊化鍋等基本相同。D3.4m 水平篩板水平篩板 下半部分三層下半部分三層 麥汁收集底麥汁收集底 保溫夾底保溫夾底洗滌：噴水管（大型）承接杯（小型）洗滌：噴水管（大型）承接杯（小型） 耕糟裝置：耕糟臂、耕糟刀；排糟臂耕糟裝置：耕糟臂、耕糟刀；排糟臂n耕糟機耕糟機：由雙速電機、減速器、油壓升降軸、耕糟臂、耕糟刀等組成。：由雙速電機、減速器、油壓升降軸、耕糟臂、耕糟刀等組成。耕糟轉速耕糟轉速0.40.5 ，排糟轉速，排糟轉速34 r/min。n耕糟臂耕糟臂有有2、3、4臂（根據投料量），耕糟臂上每隔臂（根據投料量），耕糟臂上每隔2030cm裝有

23、垂直于裝有垂直于篩板的耕糟刀或波形切割刀。大型槽還有排糟臂，裝掛可旋轉角度的出篩板的耕糟刀或波形切割刀。大型槽還有排糟臂，裝掛可旋轉角度的出糟刀。糟刀。n操作操作：泵送糖化醪后，開動耕糟機轉：泵送糖化醪后，開動耕糟機轉35r，使糖化醪在槽內均，使糖化醪在槽內均 勻分布。勻分布。 靜置靜置1030 min，使沉降形成濾層。，使沉降形成濾層。 渾濁麥汁回至槽內，直至澄清（渾濁麥汁回至槽內，直至澄清（1015 min） 正常過濾（正常過濾（4590 min） 待麥糟露出，開動耕糟機，疏松麥糟層。待麥糟露出，開動耕糟機，疏松麥糟層。 噴水洗糟。噴水洗糟。 打開麥糟排出閥，排空糟。打開麥糟排出閥，排空糟

24、。 4.煮沸鍋煮沸鍋 蒸發(fā)多余水分蒸發(fā)多余水分作用作用： 煮啤酒花煮啤酒花 凝固蛋白質凝固蛋白質 滅菌滅菌結構結構：與糊化鍋相同，但需容：與糊化鍋相同，但需容納包括濾清汁在內的全部麥汁，體納包括濾清汁在內的全部麥汁，體積較大。積較大。具外加熱器的麥汁煮沸鍋具外加熱器的麥汁煮沸鍋 內有列管加熱的麥汁煮沸鍋內有列管加熱的麥汁煮沸鍋n快速過濾槽快速過濾槽n是一種在低真空下操作的新型糖是一種在低真空下操作的新型糖化過濾設備。化過濾設備。n結構：結構：圓柱形或長方形，底部為圓柱形或長方形，底部為錐形。下部裝有錐形。下部裝有57層呈網狀而層呈網狀而互相溝通的過濾管，上有條形濾互相溝通的過濾管，上有條形濾孔

25、，孔，每層過濾管為一獨立的過濾每層過濾管為一獨立的過濾單元。單元。 n工作原理：工作原理：把糖化醪用泵輸送到把糖化醪用泵輸送到已用熱水預熱過的過濾槽中，醪已用熱水預熱過的過濾槽中，醪液通過兩個分配器均勻分布到槽液通過兩個分配器均勻分布到槽內，在濾管上形成濾層。當醪液內，在濾管上形成濾層。當醪液沒過濾管后，開始用泵抽濾。沒過濾管后，開始用泵抽濾。n開始流出的麥汁比較混濁，用泵開始流出的麥汁比較混濁，用泵返回過濾槽，待麥汁清亮透明后返回過濾槽，待麥汁清亮透明后送入麥汁煮沸鍋。送入麥汁煮沸鍋。n常用糊化鍋、糖化鍋、煮沸鍋技術參數常用糊化鍋、糖化鍋、煮沸鍋技術參數四、谷氨酸生產中淀粉的水解四、谷氨酸生

26、產中淀粉的水解1.蒸汽噴射液化工藝蒸汽噴射液化工藝n調漿調漿(配料配料) 泵泵 噴射泵噴射泵 一次噴射液化一次噴射液化 液化保溫液化保溫 二次噴射液化二次噴射液化 高溫維持高溫維持 滅酶滅酶 閃蒸器冷卻閃蒸器冷卻 二次液化罐二次液化罐 薄板換熱器薄板換熱器 糖化罐糖化罐 板框過濾板框過濾 貯糖計量貯糖計量 發(fā)酵發(fā)酵 工藝控制要點：工藝控制要點：n淀粉乳濃度淀粉乳濃度30%左右左右npH6.06.5n一次噴射溫度一次噴射溫度9597C，n層流罐保溫層流罐保溫30min，n二次噴射溫度二次噴射溫度145C以上，以上，n真空閃急冷卻真空閃急冷卻9597C，n維持罐維持罐3-5min,n二次液化罐加淀

27、粉酶二次液化罐加淀粉酶30min,n薄板換熱器薄板換熱器60 C,糖化糖化pH4.2-4.5（硫酸、鹽酸）（硫酸、鹽酸）溫度溫度60左右左右糖化酶用量糖化酶用量150U/g淀粉淀粉糖化時間糖化時間32小時，用無水酒精檢小時，用無水酒精檢驗無糊精存在時，驗無糊精存在時，糖化結束，然后將糖化結束，然后將pH調整至調整至4.8-5.0，維持，維持20分鐘滅酶分鐘滅酶 維持罐2.制糖工序設備制糖工序設備n調漿罐調漿罐n蒸汽噴射器蒸汽噴射器n層流罐層流罐n閃蒸器閃蒸器n維持罐維持罐n薄板冷卻器薄板冷卻器n糖化罐糖化罐n板框壓濾機板框壓濾機第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基滅菌培養(yǎng)基滅菌一一 培養(yǎng)基滅菌的目的、要求和方

28、法培養(yǎng)基滅菌的目的、要求和方法二二 濕熱滅菌的理論基礎濕熱滅菌的理論基礎 三三 影響滅菌的因素影響滅菌的因素 四四 培養(yǎng)基滅菌的流程及設備培養(yǎng)基滅菌的流程及設備一、一、 培養(yǎng)基滅菌的目的、要求和方法培養(yǎng)基滅菌的目的、要求和方法 1.培養(yǎng)基滅菌的定義培養(yǎng)基滅菌的定義n是指從培養(yǎng)基中殺滅有生活能力的細菌營養(yǎng)體及是指從培養(yǎng)基中殺滅有生活能力的細菌營養(yǎng)體及其孢子，或從中將其除去。工業(yè)規(guī)模的液體培養(yǎng)其孢子，或從中將其除去。工業(yè)規(guī)模的液體培養(yǎng)基滅菌，殺滅雜菌比除去雜菌更為常用?；鶞缇?，殺滅雜菌比除去雜菌更為常用。2.滅菌與消毒的區(qū)別滅菌與消毒的區(qū)別n滅菌滅菌：用物理或化學方法殺死或除去環(huán)境中用物理或化學方

29、法殺死或除去環(huán)境中所有所有微生物微生物，包括營養(yǎng)細胞、細菌芽孢和孢子，包括營養(yǎng)細胞、細菌芽孢和孢子n消毒消毒：用物理或化學方法殺死物料、容器、器皿用物理或化學方法殺死物料、容器、器皿內外的內外的病源微生物病源微生物3、培養(yǎng)基滅菌的目的、培養(yǎng)基滅菌的目的 n發(fā)酵工業(yè)需純種培養(yǎng)，若在培養(yǎng)過程中污染雜菌，則發(fā)酵工業(yè)需純種培養(yǎng)，若在培養(yǎng)過程中污染雜菌，則會導致：會導致：n 基質或產物因雜菌的消耗而損失，造成生產能力的基質或產物因雜菌的消耗而損失，造成生產能力的下降；下降；n 產物的提取或分離困難，造成收率降低或使產品的產物的提取或分離困難，造成收率降低或使產品的質量下降；質量下降；n改變反應介質的改變

30、反應介質的pH，使生物反應發(fā)生變化；，使生物反應發(fā)生變化；n分解產物，使生產過程失??；分解產物，使生產過程失??； n發(fā)生噬菌體污染，使生產過程失敗。發(fā)生噬菌體污染，使生產過程失敗。 n為了保證培養(yǎng)過程的正常進行，防止染菌的發(fā)生，對為了保證培養(yǎng)過程的正常進行，防止染菌的發(fā)生，對大部分微生物的培養(yǎng)，包括實驗室操作和工業(yè)生產，大部分微生物的培養(yǎng)，包括實驗室操作和工業(yè)生產，均需嚴格的滅菌。均需嚴格的滅菌。培養(yǎng)基滅菌的目的培養(yǎng)基滅菌的目的n殺滅培養(yǎng)基中的微生物，為后續(xù)發(fā)酵過程創(chuàng)造無菌的殺滅培養(yǎng)基中的微生物，為后續(xù)發(fā)酵過程創(chuàng)造無菌的條件條件4.工業(yè)上具體措施工業(yè)上具體措施 1）使用的培養(yǎng)基和設備須經滅菌；

31、使用的培養(yǎng)基和設備須經滅菌； 2）好氧培養(yǎng)中使用的空氣應經除菌處理；）好氧培養(yǎng)中使用的空氣應經除菌處理； 3）設備應嚴密，發(fā)酵罐維持正壓環(huán)境；）設備應嚴密，發(fā)酵罐維持正壓環(huán)境； 4）培養(yǎng)過程中加入的物料應經過滅菌；）培養(yǎng)過程中加入的物料應經過滅菌； 5）使用無污染的純種子。）使用無污染的純種子。5.培養(yǎng)基滅菌的要求培養(yǎng)基滅菌的要求n達到要求的無菌程度（達到要求的無菌程度（10-3）n盡量減少營養(yǎng)成分的破壞，在滅菌過程中，培養(yǎng)基組分的破壞，是由兩個盡量減少營養(yǎng)成分的破壞，在滅菌過程中，培養(yǎng)基組分的破壞，是由兩個基本類型的反應引起的：基本類型的反應引起的：n培養(yǎng)基中不同營養(yǎng)成分間的相互作用；培養(yǎng)基

32、中不同營養(yǎng)成分間的相互作用；n對熱不穩(wěn)定的組分如氨基酸和維生素等的分解。對熱不穩(wěn)定的組分如氨基酸和維生素等的分解。6.滅菌的方法滅菌的方法n化學法化學法n化學藥品滅菌法化學藥品滅菌法n物理法物理法n干熱滅菌法干熱滅菌法n濕熱滅菌法濕熱滅菌法n射線滅菌法射線滅菌法1601h 二、培養(yǎng)基熱滅菌動力學二、培養(yǎng)基熱滅菌動力學 微生物受熱死亡是因為蛋白質變性，微生物生活能力喪失，微生物受熱死亡是因為蛋白質變性，微生物生活能力喪失， 是單個細胞內的反應。屬一級反應。是單個細胞內的反應。屬一級反應。 1.對數殘留公式與對數殘留公式與理論滅菌時間理論滅菌時間： 雜菌在一定溫度下受熱死亡雜菌在一定溫度下受熱死亡

33、 遵循一級反應方程的規(guī)律遵循一級反應方程的規(guī)律。 如果如果用用N 表示活菌個數，表示活菌個數， 則：活菌的減少的速率則：活菌的減少的速率 與任一瞬間殘留的菌數與任一瞬間殘留的菌數N 有下列關系：有下列關系： )(kNddN)(ddN式中：式中：“-”號表示活菌數的減少；號表示活菌數的減少； N-活菌個數，個活菌個數，個/ ml ； -受熱時間，受熱時間， S; k-反應速度常數反應速度常數，S-1其因次是時間其因次是時間的倒數，以（的倒數，以（ S-1 ）、（）、（min-1）或其它相當）或其它相當的單位表示。的單位表示。 k的大小與微生物的種類和加熱溫度的大小與微生物的種類和加熱溫度有關。有

34、關。理論滅菌時間理論滅菌時間如何確定？如何確定？該式可認為：該式可認為：微生物減少的速率與任一時間殘留的菌數成正比。微生物減少的速率與任一時間殘留的菌數成正比。 溫度一定時，將上式積分：溫度一定時，將上式積分： N0 -滅菌開始時的雜菌個數滅菌開始時的雜菌個數 Ns -經滅菌經滅菌時間后雜菌個數時間后雜菌個數 kNddN00dkNdNSNNkNNS0ln) 1.(.ln1lg303. 200SSNNkkNNSNNk0lg1303.2或或(e=2.718 1/lge=2.303)對數殘留公式對數殘留公式 由由 式，式， 得出：得出： 或或 為理論滅菌時間。為理論滅菌時間。 如果要求：滅菌后絕對無

35、菌，即如果要求：滅菌后絕對無菌，即NS=0 則：則：要無窮大，實際生產中不可能。要無窮大，實際生產中不可能。 工程上：通常以工程上：通常以NS=10-3個個/罐來計算罐來計算 ， 即：滅菌后每即：滅菌后每1000罐中，只殘留一個活菌數。罐中，只殘留一個活菌數。 實際上是以工廠的經驗數據來確定的。通常，高溫加熱實際上是以工廠的經驗數據來確定的。通常，高溫加熱 1530s，再根據生產類型的不同在維持罐內維持，再根據生產類型的不同在維持罐內維持825min。kNddNSNNk0ln1SNNk0lg1303. 22. 十進衰減時間與反應速度常數十進衰減時間與反應速度常數k 當：當： 殘留菌數殘留菌數/

36、原始菌數原始菌數 時，即時，即 此時的理論滅菌時間用此時的理論滅菌時間用 0.9 表示，表示， 則則 或或 t90% 的微生物被滅殺的理論時間的微生物被滅殺的理論時間 1010s1 0NNkk303. 210lg1303. 29 . 0tk303. 29.0303.2k k-判斷微生物受熱死亡難易程度的基本依據。判斷微生物受熱死亡難易程度的基本依據。 k值越小值越小，t 值越大，滅菌時間越長，微生物對熱的抵抗力越大。值越大，滅菌時間越長，微生物對熱的抵抗力越大。 k值越大值越大，t值越小，滅菌時間越短，微生物對熱的抵抗力越小。值越小，滅菌時間越短，微生物對熱的抵抗力越小。 由于：細菌芽孢的由于

37、：細菌芽孢的k 值比無芽孢細菌和霉菌的值比無芽孢細菌和霉菌的k小的多，通常細菌小的多，通常細菌 的的k 值在值在121為為 1（min-1) 不等，取決于細菌種類。不等，取決于細菌種類。 因此：濕熱滅菌的程度要以殺死細菌的芽孢為準。因此：濕熱滅菌的程度要以殺死細菌的芽孢為準。tk303. 2n3. 滅菌溫度與菌死亡反應速度常數的關系滅菌溫度與菌死亡反應速度常數的關系n由于微生物熱死屬于單分子反應，所以滅菌溫度與菌死亡的反應速由于微生物熱死屬于單分子反應，所以滅菌溫度與菌死亡的反應速度常數的關系可用一級反應的公式度常數的關系可用一級反應的公式阿累尼烏斯（阿累尼烏斯（Arrhenius)方程方程式

38、：式：n當當E為常數時積分：得為常數時積分：得n?。喝。?dlnkEdTRTElnkRTERTke.(2) ERTkAe 阿累尼烏斯（阿累尼烏斯（Arrhenius)公式：公式： k-菌死亡的速度常數，菌死亡的速度常數，1/s ； A-阿累尼烏斯常數，阿累尼烏斯常數， 1/s ; R-氣體常數（氣體常數（1.987x4.187J/K mol); T-熱力學溫度，熱力學溫度，K （0 =273K) ; E-細菌孢子的活化能，細菌孢子的活化能， 4.187J/mol ; e-2.718 由式（由式（3） 知：知：T ，k k 將式（將式（2）帶入式（）帶入式（1）得：）得： 式（式（4）為加熱滅菌

39、的時間和滅菌溫度之間為加熱滅菌的時間和滅菌溫度之間的理論關系。的理論關系。.(3)lnln )exp( )2.(RTEAkRTEAkAekRTE或RTEAk lnln )4.(ln10SRTENNeA103120.7 4. 活化能活化能 據測定：細菌孢子滅死的活化能據測定：細菌孢子滅死的活化能 4.187 (50100)KJ/mol 營養(yǎng)成分中：酶、蛋白質、維生素破壞的活化能營養(yǎng)成分中：酶、蛋白質、維生素破壞的活化能 4.187(226)KJ/mol 由式：由式： 作作lnk1/T圖：圖： 斜率為：斜率為： -E/R 由圖可見：在活化能大的反應中，由圖可見：在活化能大的反應中，反應速度隨溫度的

40、變化也大。反應速度隨溫度的變化也大。 RTEAk lnln (2)2.2RTEAek(3).).11(ln)11(kkln 21121221)(2121TTREkkTTREekkRTERTE高溫加熱時，對于滅菌反應：高溫加熱時，對于滅菌反應：當溫度為當溫度為T1時：時：當溫度為當溫度為T2時：時：（1） /（2） (1)1.1RTEAek同時，對于營養(yǎng)成分破壞的反應：同時，對于營養(yǎng)成分破壞的反應：(4).).11(ln2112TTREkk （3）/（4） 由于滅菌的由于滅菌的E 大于培養(yǎng)基成分分解的大于培養(yǎng)基成分分解的E ， 所以：所以： 即：即： 隨著溫度的升高，滅菌速度常數的增加倍數隨著溫

41、度的升高，滅菌速度常數的增加倍數 營養(yǎng)成分破壞速度常數的增加營養(yǎng)成分破壞速度常數的增加倍數。倍數。 換言之，當滅菌溫度升高時，微生物滅殺速度的上升超過了培養(yǎng)基成分破壞的換言之，當滅菌溫度升高時，微生物滅殺速度的上升超過了培養(yǎng)基成分破壞的速度。速度。 根據這一理論，培養(yǎng)基滅菌采用根據這一理論，培養(yǎng)基滅菌采用高溫短時高溫短時的方法，以減少培養(yǎng)基成分的破壞。的方法，以減少培養(yǎng)基成分的破壞。 營養(yǎng)成分雖然因為溫度升高的破壞也增加，但因滅菌時間大為縮短總的破壞量營養(yǎng)成分雖然因為溫度升高的破壞也增加，但因滅菌時間大為縮短總的破壞量因此減少。因此減少。1212)/ln()/ln(EEkkkk)kkln( )

42、ln(1212kkEBS=67000 4.184（J/mol）EVB=22000 4.184 （J/mol）將滅菌溫度從將滅菌溫度從105C提高到提高到127 CKVB從從0.02（min-1）提高到）提高到0.06（min -1 ）KBS從從0.12（min-1）提高到）提高到40.0（min -1 ）嗜熱脂肪芽孢桿菌孢子和維生素B1的lnK-1/T圖受熱物質受熱物質E（J/mol）維生素維生素B1296232維生素維生素B1鹽酸鹽鹽酸鹽92048嗜熱脂肪芽孢桿菌孢子嗜熱脂肪芽孢桿菌孢子283257肉毒梭菌孢子肉毒梭菌孢子343088枯草桿菌孢子枯草桿菌孢子317984以上為滅菌時選擇較高的

43、溫度、較短的時間根據。以上為滅菌時選擇較高的溫度、較短的時間根據。VB1三、三、 影響滅菌的因素影響滅菌的因素 1、培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)基成分n微生物脂肪、糖分和蛋白質的含量越高，微生物的熱死亡速率微生物脂肪、糖分和蛋白質的含量越高，微生物的熱死亡速率越慢。越慢。 原因是在熱死溫度下，脂肪、糖分和蛋白質等有機物質在微生物原因是在熱死溫度下，脂肪、糖分和蛋白質等有機物質在微生物細胞外面形成一層薄膜，它能有效保護微生物細胞抵抗不良環(huán)細胞外面形成一層薄膜，它能有效保護微生物細胞抵抗不良環(huán)境，因此需較高的滅菌溫度。境，因此需較高的滅菌溫度。 2、培養(yǎng)基的物理狀態(tài)、培養(yǎng)基的物理狀態(tài)n固體培養(yǎng)基的滅菌時間比液

44、體培養(yǎng)基的滅菌時間長。固體培養(yǎng)基的滅菌時間比液體培養(yǎng)基的滅菌時間長。 其原因是液體培養(yǎng)基滅菌時，熱的傳遞有其原因是液體培養(yǎng)基滅菌時，熱的傳遞有對流和傳導對流和傳導，固體培養(yǎng)，固體培養(yǎng)基只有基只有傳導傳導。n對于含有少量對于含有少量大顆粒及粗纖維大顆粒及粗纖維的培養(yǎng)基的滅菌，需提高滅菌溫的培養(yǎng)基的滅菌，需提高滅菌溫度，且在不影響培養(yǎng)基質量的條件下，采用粗過濾方法預先處度，且在不影響培養(yǎng)基質量的條件下，采用粗過濾方法預先處理，以防培養(yǎng)基結塊而造成滅菌的不徹底。理，以防培養(yǎng)基結塊而造成滅菌的不徹底。 n4、培養(yǎng)基的、培養(yǎng)基的微生物數量微生物數量越多，所需滅菌時間越長。越多，所需滅菌時間越長。 n5、

45、微生物、微生物細胞含水量細胞含水量 越多，蛋白質的凝固溫度越低，越容易受熱凝越多，蛋白質的凝固溫度越低，越容易受熱凝 固而喪失生命活力。固而喪失生命活力。 n6、微生物細胞、微生物細胞菌齡菌齡 年老細胞年老細胞對不良環(huán)境的抵抗力比對不良環(huán)境的抵抗力比年輕細胞年輕細胞強，年強，年 輕細胞易被殺死。輕細胞易被殺死。n7、微生物的、微生物的耐熱性耐熱性 細菌、酵母的營養(yǎng)體、霉菌的菌絲體對熱較為敏細菌、酵母的營養(yǎng)體、霉菌的菌絲體對熱較為敏 感，放線菌、酵母、霉菌感，放線菌、酵母、霉菌孢子孢子比營養(yǎng)細胞的抗熱性強，細菌芽孢比營養(yǎng)細胞的抗熱性強，細菌芽孢 的抗熱性最強。的抗熱性最強。n8、泡沫泡沫 培養(yǎng)基

46、發(fā)生泡沫對滅菌不利，因為泡沫中的空氣形成隔層，培養(yǎng)基發(fā)生泡沫對滅菌不利，因為泡沫中的空氣形成隔層， 使熱量難以傳遞，不易達到微生物的致死溫度，導致滅菌不徹底。使熱量難以傳遞，不易達到微生物的致死溫度，導致滅菌不徹底。 四、四、 培養(yǎng)基的間歇滅菌和連續(xù)滅菌培養(yǎng)基的間歇滅菌和連續(xù)滅菌n培養(yǎng)基及發(fā)酵設備的滅菌包括：培養(yǎng)基及發(fā)酵設備的滅菌包括： 分批滅菌分批滅菌-實消實消 連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌-連消連消 空罐滅菌空罐滅菌-空消空消 過濾器及管道滅菌過濾器及管道滅菌（一）（一） 間歇滅菌間歇滅菌 將配制好的培養(yǎng)基放在發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將配制好的培養(yǎng)基放在發(fā)酵罐或其他裝置中，通入蒸汽將培養(yǎng)將培養(yǎng) 基

47、和所用的設備一起進行加熱滅菌的過程。也稱實罐滅基和所用的設備一起進行加熱滅菌的過程。也稱實罐滅菌、實消。規(guī)模較小的發(fā)酵罐往往采用分批滅菌的方法。菌、實消。規(guī)模較小的發(fā)酵罐往往采用分批滅菌的方法。優(yōu)點：優(yōu)點：不需要其他設備，投資少；不需要其他設備，投資少； 對蒸汽要求低，滅菌效果可靠，故普遍采用。對蒸汽要求低，滅菌效果可靠，故普遍采用。缺點：缺點：加熱和冷卻時間較長（增加了發(fā)酵前的準備時加熱和冷卻時間較長（增加了發(fā)酵前的準備時 間，延長了發(fā)酵周間，延長了發(fā)酵周 期），降低了發(fā)酵罐的利用期），降低了發(fā)酵罐的利用 率。因此，大型發(fā)酵罐用此法不經濟。率。因此，大型發(fā)酵罐用此法不經濟。 但對于極易發(fā)泡或

48、黏度很大的培養(yǎng)基難以連續(xù)滅但對于極易發(fā)泡或黏度很大的培養(yǎng)基難以連續(xù)滅菌，即使大型發(fā)酵罐也不得不采用分批滅菌。菌，即使大型發(fā)酵罐也不得不采用分批滅菌。 由于滅菌時間較長，使培養(yǎng)基營養(yǎng)成分破壞由于滅菌時間較長，使培養(yǎng)基營養(yǎng)成分破壞 。 1.實罐滅菌管道配置實罐滅菌管道配置(如圖）：如圖）： 進口為：取樣管、排料管、進口為：取樣管、排料管、 進汽管。進汽管。 排汽為：消泡劑管、接種管、排汽為：消泡劑管、接種管、 進料口、上部出汽口進料口、上部出汽口原則：所有通口，不進則出原則：所有通口，不進則出。 2 .分批滅菌前的操作：分批滅菌前的操作： 首先要查滲漏，安裝后首先要查滲漏，安裝后24hr氣密性檢氣

49、密性檢查，每次檢修后再次進行。確實無滲漏時查，每次檢修后再次進行。確實無滲漏時才可開始滅菌。才可開始滅菌。 查溫度與壓力（表）是否對應，每次查溫度與壓力（表）是否對應，每次滅菌前滅菌前30min的罐壓檢查。的罐壓檢查。 罐內部結構合理，焊縫及軸封裝置可罐內部結構合理，焊縫及軸封裝置可靠，蛇管無穿孔?？?，蛇管無穿孔。 3.實消操作方法：實消操作方法： 預熱預熱 加熱加熱 保溫保溫 保壓保壓 降溫降溫（1）滅菌之前，通常將與罐相連的空氣過濾器用蒸）滅菌之前，通常將與罐相連的空氣過濾器用蒸 汽滅菌，并用空汽滅菌，并用空 氣吹干。氣吹干。（2）先將輸料管路的污水放掉沖凈。）先將輸料管路的污水放掉沖凈。

50、（3）然后將配好的培養(yǎng)基泵送到發(fā)酵罐（及種子罐）然后將配好的培養(yǎng)基泵送到發(fā)酵罐（及種子罐 或料罐），將各排氣閥打開?；蛄瞎蓿?，將各排氣閥打開。（4）滅菌前將蒸汽引入夾套或蛇管進行）滅菌前將蒸汽引入夾套或蛇管進行預熱預熱， 待罐溫升至待罐溫升至8090時，時，將排氣閥逐漸關小。將排氣閥逐漸關小。（5）將蒸汽從進氣口、排料口、取樣口直接通入罐中，）將蒸汽從進氣口、排料口、取樣口直接通入罐中， 使使罐溫上升罐溫上升 到到118120 ，開動攪拌開始，開動攪拌開始 滅菌，維持罐壓滅菌，維持罐壓0.1Mpa0.1Mpa（表壓表壓），并保持），并保持3030min左右。左右。（6）各路進氣要暢通，防止短路

51、逆流；各路排氣也）各路進氣要暢通，防止短路逆流；各路排氣也 要暢通，要暢通，但排氣但排氣 量不宜過大量不宜過大，以節(jié)約用氣量。，以節(jié)約用氣量。（7）保溫保溫:凡進口在培養(yǎng)液以下的各管道都應進氣；凡開口在凡進口在培養(yǎng)液以下的各管道都應進氣；凡開口在 培養(yǎng)液以上者均應排汽培養(yǎng)液以上者均應排汽。不斷地排除管路及罐內的蒸汽冷凝水。不斷地排除管路及罐內的蒸汽冷凝水。（8）保壓保壓:滅菌結束后，滅菌結束后，先關閉先關閉所有的排汽閥，所有的排汽閥，后關后關蒸汽進口閥，蒸汽進口閥， 待罐待罐內壓力低于無菌空氣壓力后，內壓力低于無菌空氣壓力后，向罐內通入無菌空氣向罐內通入無菌空氣，以防止物料倒，以防止物料倒流至

52、過濾器，后果嚴重。流至過濾器，后果嚴重。（9 9）降溫降溫: :在夾套或蛇管中通入冷卻水降溫，直至降到發(fā)酵溫度。在夾套或蛇管中通入冷卻水降溫，直至降到發(fā)酵溫度。（二）連續(xù)滅菌（二）連續(xù)滅菌連消塔滅菌流連消塔滅菌流程和設備程和設備n連續(xù)滅菌優(yōu)點連續(xù)滅菌優(yōu)點（相對分批滅菌）（相對分批滅菌）： （1）提高產量，設備利用率高；）提高產量，設備利用率高； （2）受熱時間短，營養(yǎng)成分破壞少；）受熱時間短，營養(yǎng)成分破壞少； （3）質量較易控制，蒸汽負荷均衡，）質量較易控制，蒸汽負荷均衡，操作方便；操作方便； （4）降低勞動強度，適用于自動控）降低勞動強度，適用于自動控制。制。 n1.連消塔滅菌流程連消塔滅菌

53、流程料液罐料液罐 （預熱（預熱2730 ）連消塔連消塔 20S 11020S 110130130維持罐維持罐 8 8minmin噴淋冷卻器噴淋冷卻器30 流程流程2.連續(xù)滅菌設備連續(xù)滅菌設備 套管式連消塔套管式連消塔混合式連消塔混合式連消塔連消器連消器（）套管式連消塔（）套管式連消塔套管：內走蒸汽，外走培養(yǎng)液套管：內走蒸汽，外走培養(yǎng)液內管上設有蒸汽小孔，噴出速度為內管上設有蒸汽小孔，噴出速度為m/s 蒸汽從內管上口進入，培養(yǎng)液從外筒下口進蒸汽從內管上口進入，培養(yǎng)液從外筒下口進入，入， 從外筒上口出去，停留從外筒上口出去，停留s，被加，被加熱熱 到到K(110130).).蒸汽壓力蒸汽壓力.a

54、。 蒸汽小孔的孔距蒸汽小孔的孔距從上到下減少從上到下減少，使蒸汽均勻。，使蒸汽均勻。這種連消塔比較高大，這種連消塔比較高大，m高，改革為連消器，高，改革為連消器，為為.m。（2）混合式連消塔）混合式連消塔（3）連消器）連消器 （三）噴射加熱（三）噴射加熱真空冷卻流程真空冷卻流程（急速冷卻器）（急速冷卻器） 培養(yǎng)基（生培養(yǎng)液）用泵培養(yǎng)基（生培養(yǎng)液）用泵打入噴射加熱器，以較高速度打入噴射加熱器，以較高速度自噴嘴噴出，借高速流體的抽自噴嘴噴出，借高速流體的抽吸作用與蒸汽混合后進入管道吸作用與蒸汽混合后進入管道維持器，經一定維持時間后通維持器，經一定維持時間后通過一膨脹閥進入真空閃急蒸發(fā)過一膨脹閥進入

55、真空閃急蒸發(fā)室，因真空作用使水分急驟蒸室，因真空作用使水分急驟蒸發(fā)而冷卻到發(fā)而冷卻到7080左右，再左右，再進入發(fā)酵罐冷卻到接種溫度。進入發(fā)酵罐冷卻到接種溫度。 流程特點：流程特點： 優(yōu)點：優(yōu)點：加熱（可達加熱（可達140）與冷卻在）與冷卻在 瞬間完成，瞬間完成，營養(yǎng)成分破壞最少。營養(yǎng)成分破壞最少。 設計得合適的管道維持器能能保設計得合適的管道維持器能能保 證培養(yǎng)液先進先出，避免過熱。證培養(yǎng)液先進先出，避免過熱。 真空冷卻通過真空冷卻通過膨脹閥膨脹閥急速降溫；急速降溫； 缺點：缺點：保溫時間由管道長度來保證；管道保溫時間由管道長度來保證；管道 長，不易安裝；因此多用維持罐代長，不易安裝；因此多

56、用維持罐代 替。替。 由于真空冷卻后需用泵出料，對由于真空冷卻后需用泵出料，對 泵的泵的密閉性能要求很密閉性能要求很高才能避重新污高才能避重新污染染 。或將蒸發(fā)室置于離發(fā)酵罐液面?；驅⒄舭l(fā)室置于離發(fā)酵罐液面10m以上的以上的高處，否則物料就不能流進發(fā)酵罐而進入真空高處，否則物料就不能流進發(fā)酵罐而進入真空系統。為目前很多工廠不采用的原因之一。系統。為目前很多工廠不采用的原因之一。n另：該流程滅菌溫度取決于噴射加熱器中加另：該流程滅菌溫度取決于噴射加熱器中加入蒸汽的壓力和流量，要保持入蒸汽的壓力和流量，要保持滅菌溫度恒定滅菌溫度恒定就就需要使蒸汽的壓力和流量以及培養(yǎng)基的流需要使蒸汽的壓力和流量以及

57、培養(yǎng)基的流量穩(wěn)定量穩(wěn)定，故宜設置自動控制裝置，如果自動，故宜設置自動控制裝置，如果自動控制的滯后較大，也會引起操作不穩(wěn)定而產控制的滯后較大，也會引起操作不穩(wěn)定而產生滅菌不透或過熱現象。生滅菌不透或過熱現象。1.噴射加熱器噴射加熱器 特點：特點：蒸汽和料液迅速接觸，充分混合；蒸汽和料液迅速接觸，充分混合； 加熱在瞬間完成。加熱在瞬間完成。 構造：構造：如圖如圖 蒸汽、料液以蒸汽、料液以高速高速 從噴嘴噴出時，將蒸汽從噴嘴噴出時，將蒸汽 由吸入口經吸入室進入由吸入口經吸入室進入 混合噴嘴中混合?；旌蠂娮熘谢旌稀?混合段較長混合段較長，有利，有利 于氣液混合。于氣液混合。 料液在擴大管中料液在擴大管

58、中速速 度能變成壓力能度能變成壓力能，因此，因此 料液被壓至與擴大管相連的管道中。料液被壓至與擴大管相連的管道中。 間歇滅菌和連續(xù)滅菌的比較間歇滅菌和連續(xù)滅菌的比較n培養(yǎng)基采用連續(xù)滅菌時，加熱器、維持罐（管）培養(yǎng)基采用連續(xù)滅菌時，加熱器、維持罐（管）和冷卻器以及發(fā)酵罐等都應先進行滅菌，然后和冷卻器以及發(fā)酵罐等都應先進行滅菌，然后才能進行培養(yǎng)基的連續(xù)滅菌。才能進行培養(yǎng)基的連續(xù)滅菌。n同時組成培養(yǎng)基的耐熱性物質和不耐熱性物質同時組成培養(yǎng)基的耐熱性物質和不耐熱性物質可在不同的溫度下分開滅菌，以減少物質的受可在不同的溫度下分開滅菌，以減少物質的受熱破壞程度，也可將碳源與氮源分開滅菌，以熱破壞程度，也可

59、將碳源與氮源分開滅菌，以免醛基與氨基發(fā)生反應，防止有害物質的生成。免醛基與氨基發(fā)生反應，防止有害物質的生成。（五）生（五）生產發(fā)酵罐的無菌接種產發(fā)酵罐的無菌接種n生產規(guī)模發(fā)酵罐的接種，包括兩個方面：生產規(guī)模發(fā)酵罐的接種，包括兩個方面：n從實驗室搖瓶或孢子懸浮液容器中移種入一個種子罐，從實驗室搖瓶或孢子懸浮液容器中移種入一個種子罐，n從一個種子罐移入另一個生產發(fā)酵罐中從一個種子罐移入另一個生產發(fā)酵罐中。 從實驗室搖瓶或孢子懸浮液容器接種從實驗室搖瓶或孢子懸浮液容器接種從種子罐移種從種子罐移種（六）空消加熱滅菌（六）空消加熱滅菌1.滅菌過程：滅菌過程：n進行：容器的氣密性試驗確證容器無滲漏，把所有

60、冷凝水排進行：容器的氣密性試驗確證容器無滲漏，把所有冷凝水排除閥打開后開啟蒸汽閥，通氣升溫。除閥打開后開啟蒸汽閥，通氣升溫。n待有一定壓強后，打開排空氣閥，以便把容器中原有的空氣待有一定壓強后，打開排空氣閥，以便把容器中原有的空氣排除干凈。排除干凈。n在現代發(fā)酵罐設計中，排空氣（廢氣）閥上連接有空氣過濾在現代發(fā)酵罐設計中，排空氣（廢氣）閥上連接有空氣過濾器，以保證發(fā)酵系統不受外界雜菌的污染，同時也防止生物反器，以保證發(fā)酵系統不受外界雜菌的污染，同時也防止生物反應系統內的生產菌株進入環(huán)境。應系統內的生產菌株進入環(huán)境。n對大型或結構復雜的罐和容器，也可采用抽真空排除空氣的對大型或結構復雜的罐和容器