液体培养基制备及灭菌.pptx

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1、第一节 培养基制备P178 液体深层发酵培养基中，碳源的提供常用淀粉质原料：谷类、薯类、淀粉等，另外还有糖蜜及各种农产品残余物如：玉米秸、麦秸、稻草等。通过蒸煮糖化将淀粉制原料转化为可发酵性糖是培养基制备中的重要过程。糖蜜稀释连续糖化：酒精培养基制备设备 淀粉制原料水解 柠檬酸等 谷氨酸间歇糖化：啤酒 纤维素半纤维素水解第1页/共83页一、糖蜜原料的稀释与澄清糖蜜是制糖厂的一种副产品，里面含有大量的可发酵性糖，这些糖分在目前制糖工业技术或经济核算上已不宜用结晶方法加以回收。糖蜜浓度一般在80 Bx，酵母不能直接利用，需进行稀释、酸化、灭菌和增加营养盐等处理过程。35 Bx1151（kg/m3)

2、80Bx1412（kg/m3)第2页/共83页糖蜜连续稀释器：.水平式糖蜜稀释器：我国常用（马尔钦柯式连续稀释器）构造：圆柱型水平管，出口端向下倾斜安装；中部有两根横杆。若干隔板和筛板，形成若干空段，孔径保证糖液处在湍流；隔板上的孔上下交错地配置，使交错流动无须搅拌；若干空段根据工艺需要加入水及其它物质。（5-20m3）间歇式稀释器连续式 第3页/共83页.立式糖蜜稀释器构造：圆柱形，上下为锥形封头，总高为.m，不锈钢制。块隔板交错配置，隔板间距mm，从底部压送，从上部出料。糖液速度.m/s 另外还有错板式、膨胀式、变管径式,都是在无搅拌下通过改 变液体流向或管径达到稀释混合 目的。第4页/共

3、83页第5页/共83页二、淀粉质原料水解设备（一）淀粉质原料蒸煮糖化目的 1、糊化：由于淀粉质原料中含有的淀粉是存在于原料的细胞之中，受到细胞壁的保护，难以溶解。蒸煮的目的是使植物组织细胞膜破裂，淀粉受热、吸水膨胀，破坏晶状结构（未糊化前对酶作用的抵抗力较强难以糖化），成为凝胶状态，此过程称为糊化。2、液化：通过添加液化酶，使长链淀粉转化为糊精、低聚糖。糊化和液化常同时进行3、糖化：通过添加糖化酶再将糊精、低聚糖转化为可发酵性糖。第6页/共83页（二）液化、糖化（蒸煮）设备.连续蒸煮糖化流程：（罐式、柱式）粉浆罐56 粉浆泵蒸煮罐 130130 后熟器 最后一个后熟器（）真空冷却器（）连续糖化

4、罐泵喷淋冷却器（发酵温度）发酵罐 二次蒸汽的使用蒸汽加热二次蒸汽加曲min 真空冷却装置第7页/共83页2.蒸煮罐构造：长圆筒，球形或蝶形封头。粉浆口在下端，正对蒸汽入口，蒸汽 口直通罐下部并装有止逆阀，以防压力下降液体倒流。压力表、安全阀、温度计罐耳（支承）外部有保温层出口管伸入罐内mm，使留有空间。罐直径不宜太大，防止过大的返混 运动，保证培养基先进先出。因此蒸煮与后熟罐总数不宜过少，瓜 干类个；玉米个。第8页/共83页.后熟器前三个后熟器都是由下进料由上出料。不再进蒸汽加热，只是保温，构造与蒸煮罐相同。由多个组成，为保证保温时间。最后一个后熟器由侧上部进料由下出料最后一个后熟器：又称气液

5、分离器。不加热，目的分离出二次蒸汽降温，从上部出供粉浆罐预热。构造如图：二次蒸汽出口上部另一侧。液位较低，左右，便于分离二次蒸汽。第9页/共83页.加热器（作用同蒸煮罐）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。工作原理：粉浆流径中层管，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。在很短时间内可使粉浆达到规定的蒸煮温度。粉浆在“有效加热段”停留时间s。在此区域内的流速以不超过.m/s为宜。第10页/共83页第11页/共83页（三）真空冷却装置蒸煮过的高温糊化醪，左右将要进行糖化的温度 左右 需快速降温 1

6、.真空冷却器：冷却物料（糊化醪）2.冷 凝 器：将二次蒸汽冷凝 3.蒸气喷射器（或真空泵）：产生真空，将不凝气抽出。真空冷却装置真空冷却装置第12页/共83页.真空冷却器圆筒锥底，料液以切线进入，由于器内为真空（喷射器产生的）醪液产生自蒸发，产生大量的二次蒸汽，醪液在器内被离心力甩向周边沿壁往下流，以锥底排醪液口排出。温度降至，至糖化锅。二次蒸汽从器顶进入冷凝器（真空吸过去）。安装高于糖化锅10 M10 M。第13页/共83页.冷凝器 冷水由上侧进入，从真空冷却器吸进来的二次蒸汽与水接触而被冷凝，从冷凝器下部作为原料混合用水被排出。不冷凝性气体（氮气等）被喷射器抽走。真空度保持在KPa (53

7、0600 mmHg)二次蒸汽不凝气第14页/共83页.喷射器（形成真空）（）喷射器 构造：工作原理：利用有压介质通过喷嘴以高速射出，在喷嘴出口（混合室）造成射流对另一介质有抽吸作用，将不凝气吸入。在混合室中的介质与高速流动的工作介质发生能量交换，通过混合段到达收缩段时流速增加，造成真空。当真空系统采用水力喷射泵时，可省去冷凝器，将真空冷凝器与水力泵直接连接。第15页/共83页真空冷却器的计算例：已知从汽液分离器排出的糊化醪量为12000kg/h,其比热容为3.6kJ/（KgK），温度为100，要求冷却至65，计算冷却器的基本尺寸。解：真空冷却器内产生的二次蒸汽量：糊化醪12000kg/h 从1

8、00 冷却至65 时放出的热量为：Q=120003.6（100-65）=1512000（kJ/h）查水蒸气表知二次蒸汽在 65 时的汽化潜热r=2343.4kJ/Kg真空冷却器内产生的二次蒸汽量为：与65 相对应的真空度为76.3kPa(572mmHg),在此温度下蒸汽的密度为0.1611kg/m3,则二次蒸汽的体积流量为：经真空冷却后，从冷却器排出醪液量为12000-645.2=11354.8（kg/h)第16页/共83页真空冷却器的直径和高度：取器内二次蒸汽的上升速度不超过1m/s，则真空冷却器的直径D:一般真空冷取器的径高比为11.52，现取DH=11.5,则真空冷却器的圆柱部分高H:H

9、=1.5D=1.51.2=1.8（m）醪液下降管（排醪管）的直径：设糊化醪液密度=1090kg/m3,取醪液在排醪管内下降速度为1m/s,则醪液下降管管径D:可选用68mm4mm的无缝钢管。第17页/共83页醪液下降管的长度：一般选10m.设醪液下降管的长度为L,则：选用L=8m.(生产实际中一般选L=10m）第18页/共83页（四）糖化设备.连续糖化罐作用：连续地把糊化醪与水稀释，并与液体曲、麸曲、曲乳及糖化酶混合，在一定温度下维持一定时间，保持流动状态，以利于酶的作用。构造：圆筒形、底部球形或罐形，常压操作，密闭，内设蛇形冷凝管（当降温不够时用）液面控制装置、灭菌蒸汽进口、连续出料口、搅拌

10、器组。第19页/共83页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液量V糖化醪流量（包括曲量）m3/h 醪液停留时间，min 装填系数，取0.750.85连续糖化罐的尺寸与直径D有如下比例关系：圆柱部分高H H=(0.51.0)D球形底（或罐底）高h h=(0.110.25)D球形底曲率半径r第20页/共83页第21页/共83页2.真空糖化装置优点：即是蒸发冷却器，又是糖化器，简化了设备不凝气第22页/共83页三、啤酒生产中麦芽汁的制备（间歇）（一）麦汁制备过程：糊 化设备 糖化 设备 过滤设备 煮沸设备 换热设备啤酒厂糖化设备的组合方式：糊化锅 糖化锅 四器组合：每一锅完成一项任务，

11、四器为 过滤槽 （或压滤机）麦汁煮沸锅 六器组合：过滤槽、煮沸锅各2只。（另加麦汁暂存槽1只）第23页/共83页（二）麦汁制备设备1.糊化锅作用：加热煮沸辅助原料和部分麦芽粉醪 液，使糊化和液化。构造：锅身为圆柱形；锅底为弧形或球形，蒸汽夹套（同 时4个进口）、保温层；弧形顶盖；环形洗水管 升气筒（1/301/50截面积/液面积）环形污水槽、筒形风帽；旋浆式搅拌器（电机在下部）；人孔（观察孔）下粉筒（粉、水等混合和同时加）第24页/共83页糊化锅的体积：取决于投料量，100Kg料（大米粉麦芽粉）加水420 450Kg，则有效体积为 0.50.55M3 锅体直径与圆筒部分高之比为2：1。第25页

12、/共83页2.糖化锅 作用：进行蛋白质分解；淀粉水解：麦芽糖、麦芽三糖、葡萄糖、蔗糖、果糖，少量的麦芽四糖、麦芽五糖。结构：与糊化锅大致相同（如图）体积一般比糊化锅大一倍 平底或球底带蒸汽夹套 搅拌器第26页/共83页3.糖化醪过滤槽作用：糖化一结束，需快速将麦汁和麦 糟分离。以获得澄清麦汁。麦糟：残留皮壳、高分子蛋白质、纤维素、脂肪等。构造：常压过滤（另有低真空快速过滤）上半部与糊化锅等基本相同。D3.4m 水平筛板 下半部分三层 麦汁收集底 保温夹底洗涤：喷水管（大型）承接杯（小型）耕糟装置：耕糟臂、耕糟刀；排糟臂第27页/共83页耕糟机：由双速电机、减速器、油压升降轴、耕糟臂、耕糟刀等组

13、成。耕糟转速0.40.5，排糟转速34 r/min。耕糟臂有2、3、4臂（根据投料量），耕糟臂上每隔2030cm装有垂直于筛板的耕糟刀或波形切割刀。大型槽还有排糟臂，装挂可旋转角度的出糟刀。操作：泵送糖化醪后，开动耕糟机转35r，使糖化醪在槽内均 匀分布。静置1030 min，使沉降形成滤层。浑浊麦汁回至槽内，直至澄清（1015 min）正常过滤（4590 min）待麦糟露出，开动耕糟机，疏松麦糟层。喷水洗糟。打开麦糟排出阀，排空糟。第28页/共83页4.煮沸锅 蒸发多余水分作用：煮啤酒花 凝固蛋白质 灭菌结构：与糊化锅相同，但需容纳包括滤清汁在内的全部麦汁，体积较大。具外加热器的麦汁煮沸锅

14、内有列管加热的麦汁煮沸锅第29页/共83页快速过滤槽是一种在低真空下操作的新型糖化过滤设备。结构：圆柱形或长方形，底部为锥形。下部装有57层呈网状而互相沟通的过滤管，上有条形滤孔，每层过滤管为一独立的过滤单元。工作原理：把糖化醪用泵输送到已用热水预热过的过滤槽中，醪液通过两个分配器均匀分布到槽内，在滤管上形成滤层。当醪液没过滤管后，开始用泵抽滤。开始流出的麦汁比较混浊，用泵返回过滤槽，待麦汁清亮透明后送入麦汁煮沸锅。第30页/共83页常用糊化锅、糖化锅、煮沸锅技术参数第31页/共83页四、谷氨酸生产中淀粉的水解1.蒸汽喷射液化工艺n调浆(配料)泵 喷射泵 一次喷射液化 液化保温 二次喷射液化

15、高温维持 灭酶 闪蒸器冷却 二次液化罐 薄板换热器 糖化罐 板框过滤 贮糖计量 发酵 工艺控制要点：n淀粉乳浓度30%左右npH6.06.5n一次喷射温度9597C，n层流罐保温30min，n二次喷射温度145C以上，n真空闪急冷却9597C，n维持罐3-5min,n二次液化罐加淀粉酶30min,n薄板换热器60 C,糖化pH4.2-4.5（硫酸、盐酸）温度60左右糖化酶用量150U/g淀粉糖化时间32小时，用无水酒精检验无糊精存在时，糖化结束，然后将pH调整至4.8-5.0，维持20分钟灭酶 第32页/共83页维持罐第33页/共83页2.制糖工序设备调浆罐蒸汽喷射器层流罐闪蒸器维持罐薄板冷却

16、器糖化罐板框压滤机第34页/共83页第二节 培养基灭菌一 培养基灭菌的目的、要求和方法二 湿热灭菌的理论基础 三 影响灭菌的因素 四 培养基灭菌的流程及设备第35页/共83页一、培养基灭菌的目的、要求和方法 1.培养基灭菌的定义是指从培养基中杀灭有生活能力的细菌营养体及其孢子，或从中将其除去。工业规模的液体培养基灭菌，杀灭杂菌比除去杂菌更为常用。2.灭菌与消毒的区别灭菌：用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子消毒：用物理或化学方法杀死物料、容器、器皿内外的病源微生物第36页/共83页3、培养基灭菌的目的 n发酵工业需纯种培养，若在培养过程中污染杂菌，则会导致：

17、n 基质或产物因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的下降；n 产物的提取或分离困难，造成收率降低或使产品的质量下降；n改变反应介质的pH，使生物反应发生变化；n分解产物，使生产过程失败；n发生噬菌体污染，使生产过程失败。n为了保证培养过程的正常进行，防止染菌的发生，对大部分微生物的培养，包括实验室操作和工业生产，均需严格的灭菌。培养基灭菌的目的n杀灭培养基中的微生物，为后续发酵过程创造无菌的条件第37页/共83页4.工业上具体措施 1）使用的培养基和设备须经灭菌；2）好氧培养中使用的空气应经除菌处理；3）设备应严密，发酵罐维持正压环境；4）培养过程中加入的物料应经过灭菌；5）使用无污染的纯种子。5

18、.培养基灭菌的要求达到要求的无菌程度（10-3）尽量减少营养成分的破坏，在灭菌过程中，培养基组分的破坏，是由两个基本类型的反应引起的：培养基中不同营养成分间的相互作用；对热不稳定的组分如氨基酸和维生素等的分解。第38页/共83页6.灭菌的方法化学法化学药品灭菌法物理法干热灭菌法湿热灭菌法射线灭菌法第39页/共83页1601h第40页/共83页 二、培养基热灭菌动力学 微生物受热死亡是因为蛋白质变性，微生物生活能力丧失，是单个细胞内的反应。属一级反应。1.对数残留公式与理论灭菌时间：杂菌在一定温度下受热死亡 遵循一级反应方程的规律。如果用N 表示活菌个数，则：活菌的减少的速率 与任一瞬间残留的菌

19、数N 有下列关系：式中：“-”号表示活菌数的减少；N-活菌个数，个/ml ；-受热时间，S;k-反应速度常数，S-1其因次是时间的倒数，以（S-1）、（min-1）或其它相当的单位表示。k的大小与微生物的种类和加热温度有关。理论灭菌时间如何确定？第41页/共83页该式可认为：微生物减少的速率与任一时间残留的菌数成正比。温度一定时，将上式积分：N0 -灭菌开始时的杂菌个数 Ns-经灭菌时间后杂菌个数 或(e=2.718 1/lge=2.303)对数残留公式第42页/共83页 由 式，得出：或 为理论灭菌时间。如果要求：灭菌后绝对无菌，即NS=0 则：要无穷大，实际生产中不可能。工程上：通常以NS

20、=10-3个/罐来计算，即：灭菌后每1000罐中，只残留一个活菌数。实际上是以工厂的经验数据来确定的。通常，高温加热 1530s，再根据生产类型的不同在维持罐内维持825min。第43页/共83页2.十进衰减时间与反应速度常数k 当：残留菌数/原始菌数 时，即 此时的理论灭菌时间用 0.9 表示，则 或 t90%的微生物被灭杀的理论时间 第44页/共83页 k-判断微生物受热死亡难易程度的基本依据。k值越小，t 值越大，灭菌时间越长，微生物对热的抵抗力越大。k值越大，t值越小，灭菌时间越短，微生物对热的抵抗力越小。由于：细菌芽孢的k 值比无芽孢细菌和霉菌的k小的多，通常细菌 的k 值在121为

21、 1（min-1)不等，取决于细菌种类。因此：湿热灭菌的程度要以杀死细菌的芽孢为准。第45页/共83页3.灭菌温度与菌死亡反应速度常数的关系由于微生物热死属于单分子反应，所以灭菌温度与菌死亡的反应速度常数的关系可用一级反应的公式阿累尼乌斯（Arrhenius)方程式：当E为常数时积分：得取：第46页/共83页 阿累尼乌斯（Arrhenius)公式：k-菌死亡的速度常数，1/s；A-阿累尼乌斯常数，1/s;R-气体常数（1.987x4.187J/K mol);T-热力学温度，K （0=273K);E-细菌孢子的活化能，4.187J/mol ;e-2.718 由式（3）知：T ，k k 将式（2）

22、带入式（1）得：式（4）为加热灭菌的时间和灭菌温度之间的理论关系。103120.7第47页/共83页 4.活化能 据测定：细菌孢子灭死的活化能 4.187(50100)KJ/mol 营养成分中：酶、蛋白质、维生素破坏的活化能 4.187(226)KJ/mol 由式：作lnk1/T图：斜率为：-E/R 由图可见：在活化能大的反应中，反应速度随温度的变化也大。第48页/共83页高温加热时，对于灭菌反应：当温度为T1时：当温度为T2时：（1）/（2）同时，对于营养成分破坏的反应：第49页/共83页 （3）/（4）由于灭菌的E 大于培养基成分分解的E，所以：即：随着温度的升高，灭菌速度常数的增加倍数

23、营养成分破坏速度常数的增加倍数。换言之，当灭菌温度升高时，微生物灭杀速度的上升超过了培养基成分破坏的速度。根据这一理论，培养基灭菌采用高温短时的方法，以减少培养基成分的破坏。营养成分虽然因为温度升高的破坏也增加，但因灭菌时间大为缩短总的破坏量因此减少。第50页/共83页EBS=67000 4.184（J/mol）EVB=22000 4.184（J/mol）将灭菌温度从105C提高到127 CKVB从0.02（min-1）提高到0.06（min-1）KBS从0.12（min-1）提高到40.0（min-1）嗜热脂肪芽孢杆菌孢子和维生素B1的lnK-1/T图受热物质受热物质E（J/mol）维生素维

24、生素B1296232维生素维生素B1盐酸盐盐酸盐92048嗜热脂肪芽孢杆菌孢子嗜热脂肪芽孢杆菌孢子283257肉毒梭菌孢子肉毒梭菌孢子343088枯草杆菌孢子枯草杆菌孢子317984第51页/共83页以上为灭菌时选择较高的温度、较短的时间根据。VB1第52页/共83页三、影响灭菌的因素 1、培养基成分微生物脂肪、糖分和蛋白质的含量越高，微生物的热死亡速率越慢。原因是在热死温度下，脂肪、糖分和蛋白质等有机物质在微生物细胞外面形成一层薄膜，它能有效保护微生物细胞抵抗不良环境，因此需较高的灭菌温度。2、培养基的物理状态固体培养基的灭菌时间比液体培养基的灭菌时间长。其原因是液体培养基灭菌时，热的传递有

25、对流和传导，固体培养基只有传导。对于含有少量大颗粒及粗纤维的培养基的灭菌，需提高灭菌温度，且在不影响培养基质量的条件下，采用粗过滤方法预先处理，以防培养基结块而造成灭菌的不彻底。第53页/共83页3 3、pHpH 培养基的培养基的培养基的培养基的pHpHpHpH越低，越低，越低，越低，灭灭菌所需菌所需菌所需菌所需时间时间越短越短越短越短。第54页/共83页4、培养基的微生物数量越多，所需灭菌时间越长。5、微生物细胞含水量 越多，蛋白质的凝固温度越低，越容易受热凝 固而丧失生命活力。6、微生物细胞菌龄 年老细胞对不良环境的抵抗力比年轻细胞强，年 轻细胞易被杀死。7、微生物的耐热性 细菌、酵母的营

26、养体、霉菌的菌丝体对热较为敏 感，放线菌、酵母、霉菌孢子比营养细胞的抗热性强，细菌芽孢 的抗热性最强。8、泡沫 培养基发生泡沫对灭菌不利，因为泡沫中的空气形成隔层，使热量难以传递，不易达到微生物的致死温度，导致灭菌不彻底。第55页/共83页四、培养基的间歇灭菌和连续灭菌培养基及发酵设备的灭菌包括：分批灭菌-实消 连续灭菌-连消 空罐灭菌-空消 过滤器及管道灭菌（一）间歇灭菌 将配制好的培养基放在发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养 基和所用的设备一起进行加热灭菌的过程。也称实罐灭菌、实消。规模较小的发酵罐往往采用分批灭菌的方法。第56页/共83页优点：不需要其他设备，投资少；对蒸汽要求低，灭菌效

27、果可靠，故普遍采用。缺点：加热和冷却时间较长（增加了发酵前的准备时 间，延长了发酵周 期），降低了发酵罐的利用 率。因此，大型发酵罐用此法不经济。但对于极易发泡或黏度很大的培养基难以连续灭菌，即使大型发酵罐也不得不采用分批灭菌。由于灭菌时间较长，使培养基营养成分破坏 。第57页/共83页1.实罐灭菌管道配置(如图）：进口为：取样管、排料管、进汽管。排汽为：消泡剂管、接种管、进料口、上部出汽口原则：所有通口，不进则出。2.分批灭菌前的操作：首先要查渗漏，安装后24hr气密性检查，每次检修后再次进行。确实无渗漏时才可开始灭菌。查温度与压力（表）是否对应，每次灭菌前30min的罐压检查。罐内部结构合

28、理，焊缝及轴封装置可靠，蛇管无穿孔。第58页/共83页 3.实消操作方法：预热 加热 保温 保压 降温（1）灭菌之前，通常将与罐相连的空气过滤器用蒸 汽灭菌，并用空 气吹干。（2）先将输料管路的污水放掉冲净。（3）然后将配好的培养基泵送到发酵罐（及种子罐 或料罐），将各排气阀打开。（4）灭菌前将蒸汽引入夹套或蛇管进行预热，待罐温升至8090时，将排气阀逐渐关小。（5）将蒸汽从进气口、排料口、取样口直接通入罐中，使罐温上升 到118120，开动搅拌开始 灭菌，维持罐压0.1Mpa0.1Mpa（表压），并保持3030min左右。（6）各路进气要畅通，防止短路逆流；各路排气也 要畅通，但排气 量不宜

29、过大，以节约用气量。第59页/共83页（7）保温:凡进口在培养液以下的各管道都应进气；凡开口在 培养液以上者均应排汽。不断地排除管路及罐内的蒸汽冷凝水。（8）保压:灭菌结束后，先关闭所有的排汽阀，后关蒸汽进口阀，待罐内压力低于无菌空气压力后，向罐内通入无菌空气，以防止物料倒流至过滤器，后果严重。（9 9）降温:在夹套或蛇管中通入冷却水降温，直至降到发酵温度。第60页/共83页（二）连续灭菌连消塔灭菌流程和设备连续灭菌优点（相对分批灭菌）：（1）提高产量，设备利用率高；（2）受热时间短，营养成分破坏少；（3）质量较易控制，蒸汽负荷均衡，操作方便；（4）降低劳动强度，适用于自动控制。第61页/共8

30、3页1.连消塔灭菌流程料液罐（预热2730）连消塔 20S 11020S 110130130维持罐 8 8minmin喷淋冷却器30 流程第62页/共83页2.连续灭菌设备 套管式连消塔混合式连消塔连消器（）套管式连消塔套管：内走蒸汽，外走培养液内管上设有蒸汽小孔，喷出速度为m/s 蒸汽从内管上口进入，培养液从外筒下口进入，从外筒上口出去，停留s，被加热 到K(110130).).蒸汽压力.a。蒸汽小孔的孔距从上到下减少，使蒸汽均匀。这种连消塔比较高大，m高，改革为连消器，为.m。第63页/共83页（2）混合式连消塔（3）连消器 第64页/共83页（三）喷射加热真空冷却流程（急速冷却器）培养基

31、（生培养液）用泵打入喷射加热器，以较高速度自喷嘴喷出，借高速流体的抽吸作用与蒸汽混合后进入管道维持器，经一定维持时间后通过一膨胀阀进入真空闪急蒸发室，因真空作用使水分急骤蒸发而冷却到7080左右，再进入发酵罐冷却到接种温度。第65页/共83页流程特点：优点：加热（可达140）与冷却在 瞬间完成，营养成分破坏最少。设计得合适的管道维持器能能保 证培养液先进先出，避免过热。真空冷却通过膨胀阀急速降温；缺点：保温时间由管道长度来保证；管道 长，不易安装；因此多用维持罐代 替。由于真空冷却后需用泵出料，对 泵的密闭性能要求很高才能避重新污染。或将蒸发室置于离发酵罐液面10m以上的高处，否则物料就不能流

32、进发酵罐而进入真空系统。为目前很多工厂不采用的原因之一。第66页/共83页另：该流程灭菌温度取决于喷射加热器中加入蒸汽的压力和流量，要保持灭菌温度恒定就需要使蒸汽的压力和流量以及培养基的流量稳定，故宜设置自动控制装置，如果自动控制的滞后较大，也会引起操作不稳定而产生灭菌不透或过热现象。第67页/共83页1.喷射加热器 特点：蒸汽和料液迅速接触，充分混合；加热在瞬间完成。构造：如图 蒸汽、料液以高速 从喷嘴喷出时，将蒸汽 由吸入口经吸入室进入 混合喷嘴中混合。混合段较长，有利 于气液混合。料液在扩大管中速 度能变成压力能，因此 料液被压至与扩大管相连的管道中。第68页/共83页间歇灭菌和连续灭菌

33、的比较 第69页/共83页培养基采用连续灭菌时，加热器、维持罐（管）和冷却器以及发酵罐等都应先进行灭菌，然后才能进行培养基的连续灭菌。同时组成培养基的耐热性物质和不耐热性物质可在不同的温度下分开灭菌，以减少物质的受热破坏程度，也可将碳源与氮源分开灭菌，以免醛基与氨基发生反应，防止有害物质的生成。第70页/共83页第71页/共83页（五）生产发酵罐的无菌接种n生产规模发酵罐的接种，包括两个方面：n从实验室摇瓶或孢子悬浮液容器中移种入一个种子罐，n从一个种子罐移入另一个生产发酵罐中。从实验室摇瓶或孢子悬浮液容器接种第72页/共83页从种子罐移种第73页/共83页（六）空消加热灭菌1.灭菌过程：进行

34、：容器的气密性试验确证容器无渗漏，把所有冷凝水排除阀打开后开启蒸汽阀，通气升温。待有一定压强后，打开排空气阀，以便把容器中原有的空气排除干净。在现代发酵罐设计中，排空气（废气）阀上连接有空气过滤器，以保证发酵系统不受外界杂菌的污染，同时也防止生物反应系统内的生产菌株进入环境。对大型或结构复杂的罐和容器，也可采用抽真空排除空气的方法。当罐压升至0.1Mpa即121，就开始计算杀菌时间，注意在杀菌过程中，不断排除蒸汽管路及罐内的蒸汽冷凝水。灭菌时间达到工艺规定后，就结束灭菌操作，先关闭所有排污阀及排气阀，然后关蒸汽进气阀，并打开无菌空气进口阀，以确保罐内蒸汽冷凝后不至形成真空而导致杂菌污染。通常用

35、无菌空气保压控制罐内的压在0.10.15Mpa。第74页/共83页MRC英国医学研究理事会第75页/共83页 2.设备及辅助装置要求：（p412)为保证蒸汽加热灭菌高效、安全，应确保下述几点：确信设备的所有部件均能耐受130 130 的高温。为减少死角，尽可能采用焊接并把焊缝打磨光滑。要避免灭菌不到的缝隙。若管路死端无可避免，要保证死端的长度不大于管径的6 6倍，且应装置一蒸汽阀以用蒸汽灭菌。尽量避免在灭菌和非灭菌的空间之间只装设一个阀门，以安全保证。所有阀门均应利于清洗、维护和杀菌，最常用的是隔膜阀。设备的各部分均可分开灭菌，且需有独自的蒸汽进口阀。要保证所提供的灭菌用蒸汽是饱和的且不带冷凝

36、水，不含微粒或其他气体。蒸汽进口应装设在设备的高位点，而在最低处装排冷凝水阀。管路配置应能彻底排除冷凝水，故管路需有一定斜度和装设排污阀门。第76页/共83页（七）发酵罐辅助设施的蒸汽灭菌管路布置（1）空气分布器的蒸汽灭菌管路布置 空气分布器管底部应开有排除冷凝水的排污孔。先开B阀，让蒸气从空气分布器喷入罐内，底部进气 当达到0.05MpaMpa时，同时开A A阀，此时蒸气同时通过A A、B B进入罐内，至0.1Mpa0.1Mpa，维持工艺设定时间。保压过程均使ABAB同时开启。BA第77页/共83页（2 2）浸没管路与旁路进口管的灭菌布管 在蒸汽灭菌过程中，A A、B B阀需同时开启。旁路进

37、口管的容器的蒸汽灭菌管道布置：向下进入：装有冷凝水阀BA第78页/共83页（3）排料管蒸汽灭菌配置：排料口必须设在最低点，以便清洗、排污及灭菌。空罐灭菌时排出冷凝水 灭菌时：A、C、F开启 B、D、E关闭 清洗时：A、C、E开启 B、D、F关闭第79页/共83页本章小结第一节培养基制备一、糖蜜原料的预处理二、淀粉质原料水解（一）淀粉质原料水解过程（二）酒精生产淀粉原料连续蒸煮流程和设备（三）啤酒麦汁制备及设备（四）谷氨酸生产淀粉水解流程和设备第二节液体培养基灭菌一、灭菌的目的、要求和方法二、湿热灭菌的理论基础三、影响灭菌的因素四、培养基灭菌的流程和设备第80页/共83页四、培养基灭菌的流程和设备（一）间歇灭菌（二）连消塔灭连续菌流程及设备（三）喷射加热连续灭菌流程及设备（四）薄板换热器连续灭菌流程及设备（五）空罐灭菌（六）生产发酵罐的无菌接种（七）管道灭菌第81页/共83页1.连续灭菌与间歇灭菌的优缺点比较。2.作图说明喷射加热器的结构及工作原理3.说明高温短时灭菌的理论依据第82页/共83页感谢您的观看！第83页/共83页