培养基的制备过程与设备精选PPT.ppt

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1、关于培养基的制备过程与设备第1页，讲稿共47张，创作于星期日第一节酒精原料稀释器、蒸煮、糖化罐第2页，讲稿共47张，创作于星期日一.糖蜜原料的稀释与澄清1.糖蜜的预处理：制造酒精的良好原料，含有大量可发酵性糖，糖蜜的浓度太高，酵母不能直接利用。因此在利用糖蜜之前，需进行稀释、酸化、灭菌和增加营养盐等处理过程。第3页，讲稿共47张，创作于星期日2.糖蜜的稀释主要采用间歇式和连续式糖蜜稀释器。（1）间歇式稀释设备a.敞口容器：内部安装搅拌装置或用通风代替搅拌。b.稀释器的体积：5-20m3;几何尺寸：D（圆筒部分直径）：H（圆筒部分高）=1：1.1c.装满系数：=V实/VV：稀释器的总体积，m3V

2、实：稀释器内稀糖液的体积，m3：装填系数，一般取0.8-0.85一.糖蜜原料的稀释与澄清第4页，讲稿共47张，创作于星期日2.糖蜜的稀释主要采用间歇式和连续式糖蜜稀释器。（1）连续式稀释设备a.水平式糖蜜稀释器 该稀释器，主体为一圆筒形水平管，沿管长在管内装有若干隔板和筛板，将其分成若干空段。隔板上的孔上下交错地配置，以改善糖液流动形式，使糖蜜与水很好的混合。每块隔板固定在两根水平杆上，能与杆一同安装，拆卸取出，以便清理。没有搅拌器，可以节省动力。一.糖蜜原料的稀释与澄清第5页，讲稿共47张，创作于星期日a.水平式糖蜜稀释器第6页，讲稿共47张，创作于星期日b.立式糖蜜稀释器圆筒形，高1.5m

3、。下部有3个连接管，最下方的2个分别为热水和糖蜜进口。糖蜜和热水进入后流过下边的一个中心有圆形孔的隔板，又与刚进入的冷水混合。圆筒部分有7-8块具有半圆形缺口的隔板交替配置，迫使液体交错呈湍流运动，使糖蜜和水更好地混合。第7页，讲稿共47张，创作于星期日b.立式糖蜜稀释器第8页，讲稿共47张，创作于星期日c.错板式连续稀释器在一般的圆形管内装上交错排列的挡板，挡板倾斜安装以减少流动阻力，挡板数目10-15块，圆筒器身一般在200-250mm。糖蜜和水自稀释器的上部自上而下以异流方式流动，经过器内各挡板的作用，糖蜜反复改变流向，使糖蜜和水得到均匀混合。第9页，讲稿共47张，创作于星期日c.错板式

4、连续稀释器第10页，讲稿共47张，创作于星期日d.胀缩式糖蜜连续稀释器是一个中间几次突然收缩的中空圆筒。水和糖蜜从器身底端进入，糖液在器内因器径的几次改变使流速随着发生多次改变，促进了糖液的均匀混合，最后从器顶部获得符合工艺需要的稀糖液。第11页，讲稿共47张，创作于星期日d.胀缩式糖蜜连续稀释器第12页，讲稿共47张，创作于星期日e.变管径式连续稀释器由几种不同管径的直管段连接而成。作用原理与涨缩式稀释器相同。第13页，讲稿共47张，创作于星期日e.变管径式连续稀释器第14页，讲稿共47张，创作于星期日3.糖液的酸化与澄清 （1）糖液酸化的目的：在糖液中加入硫酸，进行灭菌，并在此使用灰渣沉淀

5、澄清，以达到发酵的需要。第15页，讲稿共47张，创作于星期日（2）糖液酸化的设备糖液酸化桶：间歇操作设备。其体积和个数计算：酸化桶的总体积：V总=Q*/Q：每小时需酸化的糖液量，m3/h；：每次酸化时间，h;：装满系数，一般取0.8-0.85酸化桶个数：n=V总/VV:每个酸化桶的体积，m33.糖液的酸化与澄清第16页，讲稿共47张，创作于星期日二.淀粉质原料的蒸煮糖化设备（一）淀粉质原料蒸煮糖化的目的淀粉的存在形式：淀粉存在于原料的细胞中，受到细胞壁的保护，不呈溶解状态，不能被糖化剂中的淀粉酶直接作用。淀粉质原料的蒸煮目的：目的一：原料吸水后，借助蒸煮时的高温高压作用，使原料的淀粉细胞膜和植

6、物组织破裂，破坏原料中淀粉颗粒的外皮，使其内容物流出，呈溶解状态，变成可溶性淀粉，以便糖化剂作用，使淀粉变成可发酵性糖，这个过程被称为糊化，一般采用加热蒸气加热蒸煮的方法。目的二：对原料进行灭菌，以保证发酵过程中原料无杂菌污染，使发酵能顺利进行。第17页，讲稿共47张，创作于星期日（二）蒸煮设备1.连续式蒸煮设备的类型罐式柱式二.淀粉质原料的蒸煮糖化设备第18页，讲稿共47张，创作于星期日2.罐式连续蒸煮设备（1）罐式连续蒸煮的特点：温度可高（高温蒸煮）、可低（-淀粉酶液化、中低温蒸煮），节省煤耗，设备简单，操作容易，制造方便。第19页，讲稿共47张，创作于星期日（2）罐式糖化蒸煮糖化流程第2

7、0页，讲稿共47张，创作于星期日煮熟罐3的作用：加热，又称加热罐。后熟器4的作用：不再进入蒸气，保持温度，维持一定时间，起到后熟作用。最后一个后熟器：气液分离的作用，使经加热、后熟的蒸煮醪分离出一部分二次蒸气并使之降温。后熟器的几何尺寸：直径：高=1：3-1：5（2）罐式糖化蒸煮糖化流程第21页，讲稿共47张，创作于星期日（3）蒸煮器和后熟器体积的计算 当蒸煮罐和后熟罐采用相同体积时，每个后熟器所需要的体积计算方法：V1=V2(N-1)+V2所以：V2=V1/(N+-1)其中：V1：包括有加热蒸气冷凝水在内的糊化醪量，m3/h；：蒸煮时间，h；N：蒸煮罐和后熟器的数目；：最后一个后熟器的充满系

8、数，约为0.5；V2：蒸煮罐和后熟器的体积，m3。第22页，讲稿共47张，创作于星期日（4）加热器（又称蒸煮罐）第23页，讲稿共47张，创作于星期日加热器的结构：由三层直径不同的套管组成。内层和中层管壁上都钻有许多小孔，各层套管用法兰连接。（4）加热器第24页，讲稿共47张，创作于星期日工作方式：粉浆流经中层管，高压加热蒸汽从内、外两层进入，穿过小孔向粉浆液流中喷射。特点：气液接触均匀，加热比较全面，在很短的时间内可使粉浆达到规定的蒸煮温度。有效加热段：加热管壁上小孔分布区称为“有效加热段”。粉浆在有效加热段停留的时间较短，一般为15-25s。粉浆在此区域内的流速以不超过0.1m/s为宜，粉浆

9、初温为70 左右，加热蒸气的压力为0.5MPa。（4）加热器第25页，讲稿共47张，创作于星期日（三）真空冷却器第26页，讲稿共47张，创作于星期日（三）真空冷却器1.冷却的目的：由汽液分离器排出的糊化醪温度为100 左右，黏度大，含固形物，需降温至60 左右进行糖化，在糊化醪糖化之前需要进行冷却。第27页，讲稿共47张，创作于星期日2.工作方式：（三）真空冷却器料液切线方式进入冷却器（真空）醪液自蒸发醪液在器内旋转被离心甩向周边沿壁下流，排出冷却器从冷却器顶进入冷凝器在冷凝器内与水直接接触被冷凝第28页，讲稿共47张，创作于星期日（三）真空冷却器3.操作与安装 冷却器内压力第于大气压，处于真

10、空状态。安装在较高位置，一般高于糖化锅10m。第29页，讲稿共47张，创作于星期日（四）糖化设备1.连续糖化罐（1）作用：把已经降温至60-62 的糊化醪，与曲液（乳）混合，在60 下维持30-45min，保持流动状态，使淀粉在酶的作用下变成可发酵性糖。第30页，讲稿共47张，创作于星期日1.连续糖化罐（2）糖化罐的体积：取决于醪液流量和在罐中的停留时间以及装满程度。可以按照下式计算：V=V/60V：糖化醪液量（包括曲量），m3/h；:醪液在罐内停留时间，min；:装填系数，0.75-0.85（四）糖化设备第31页，讲稿共47张，创作于星期日（四）糖化设备1.连续糖化罐（3）糖化罐的尺寸H：圆

11、筒部分高h:球形底（或罐底）高度r:球形底曲率半径H=(0.5-1.0)Dh=(0.11-0.25)Dr=(D2+4h2)/8h第32页，讲稿共47张，创作于星期日第二节培养基热灭菌动力学第33页，讲稿共47张，创作于星期日一.微生物的热死1.定义：微生物受热而丧失生活能力。2.热死灭的原因：细胞内的反应。杂菌受热死灭符合一级反应动力学，使细胞内的蛋白质等高分子物质不具活性或蛋白质发生变性。第34页，讲稿共47张，创作于星期日二.灭菌时间1.灭菌时间的确定根据微生物受热死灭遵循一级反应方程用N表示活菌个数，则活菌的减少率（-dN/d)与N呈下列关系：-dN/d=kN（负号表示活菌数的减少）k：

12、反应速度常数，单位（s-1,min-1等)。其大小与菌的种类和加热温度有关，需用实验来测定。N：活菌个数。第35页，讲稿共47张，创作于星期日在恒定的温度下，将上式积分得到：=(2.303/k)*log(N0/Ns):灭菌时间（s）N0：灭菌开始时，污染的培养基中杂菌个数（个/ml）Ns：经灭菌时间后，残存活菌个数（个/ml）二.灭菌时间第36页，讲稿共47张，创作于星期日讨论：a.Ns=0，则为无穷大，因此完全没有杂菌是不可能的。所以培养基灭菌后，以在培养基液中还残留一定活菌数来计算。b.工程上，通常以Ns10-3个/罐，即杂菌污染降低到被处理的每1000罐中只残留1个活菌的程度，已经可以满

13、足生产要求。二.灭菌时间第37页，讲稿共47张，创作于星期日2.90%死灭时间（D）：又称1/10衰减时间。活的微生物90%死灭所需要的时间D。D=(2.303/k)log100/(100-90)则：D=2.303/k所以反应速度常数k表示了微生物对热的抵抗能力的强弱，也说明微生物死灭的难易。k值越小说明微生物越耐热。二.灭菌时间第38页，讲稿共47张，创作于星期日三.灭菌温度与菌死亡反应速度常数的关系 因为微生物受热被杀死属于单分子反应，所以灭菌温度与菌死亡的反应速度常数关系可以用阿累尼乌斯（Arrhenius)方程式表示如下：dlnk/dT=E/RT2当E为常数时积分上式，得到：lnk=(

14、-E/RT)+ak=Ae-E/RT式中：k:菌体死亡的速度常数（1/s）A:阿累尼乌斯常数（1/s）R：气体常数（1.987*4.187J/K mol)T：绝对温度（K）E：细胞孢子的活化能（4.187J/mol）e:2.718第39页，讲稿共47张，创作于星期日四.影响灭菌时间和温度的其他因素1.培养基中氢离子浓度 直接影响灭菌的效果。大多数微生物在酸性或碱性溶液中，比在中性溶液中容易受热死亡，培养基的酸碱度越大，所需杀灭微生物的温度越低。第40页，讲稿共47张，创作于星期日四四.影响灭菌时间和温度的其他因素影响灭菌时间和温度的其他因素2.培养基的成分培养基的成分a.培养基中脂肪、糖分和蛋白

15、质含量越多，微生物的热培养基中脂肪、糖分和蛋白质含量越多，微生物的热死速率越慢。死速率越慢。b.固体培养基灭菌时间比液体培养基要长。液体培养基固体培养基灭菌时间比液体培养基要长。液体培养基需要需要100灭菌灭菌1h,1h,固体培养基需要固体培养基需要2-3h2-3h才能达到同才能达到同样的灭菌效果。主要原因是液体培养基灭菌时，样的灭菌效果。主要原因是液体培养基灭菌时，热的穿透除传导作用外还有对流作用，固体培养热的穿透除传导作用外还有对流作用，固体培养基则只有传导作用而无对流作用。同时水的传热基则只有传导作用而无对流作用。同时水的传热系数比有机固体物质大。系数比有机固体物质大。第41页，讲稿共4

16、7张，创作于星期日五五.合理的灭菌方式合理的灭菌方式合理的灭菌方式：高温短时灭菌当温度升高时，杂菌的死亡速度要比营养成分的破坏速度快得多。第42页，讲稿共47张，创作于星期日培养基达到完全灭菌时，灭菌温度和灭菌时间对培培养基达到完全灭菌时，灭菌温度和灭菌时间对培养基养分破坏的比较（以维生素养基养分破坏的比较（以维生素B1为准）为准）第43页，讲稿共47张，创作于星期日第三节 培养基的灭菌设备第44页，讲稿共47张，创作于星期日一.连续灭菌流程1.连续灭菌流程具有如下优点：（1）提高产量。与分批灭菌相比培养液受热时间短，可缩短发酵罐周期，同时培养基成分破坏较少。（2）产品质量较易控制。（3）蒸汽负荷均衡，锅炉利用率高，操作方便。（4）适于自动控制。（5）降低劳动强度。第45页，讲稿共47张，创作于星期日2.培养液连续灭菌流程（1）流程示意图P198 2-1-50第46页，讲稿共47张，创作于星期日感谢大家观看第47页，讲稿共47张，创作于星期日