第二章--生物细胞培养基制备设备课件.ppt

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1、第二章第二章 生物细胞培养基制备设备生物细胞培养基制备设备培养基：培养基：培养基：培养基：培养基是指供特定的微生物、培养基是指供特定的微生物、培养基是指供特定的微生物、培养基是指供特定的微生物、动动物物物物细细胞、植物胞、植物胞、植物胞、植物细细胞、微胞、微胞、微胞、微藻生物等藻生物等藻生物等藻生物等进进行生行生行生行生长长、繁殖、代、繁殖、代、繁殖、代、繁殖、代谢谢和合成和合成和合成和合成产产物需要的，按一定物需要的，按一定物需要的，按一定物需要的，按一定组组成比例配制而成的成比例配制而成的成比例配制而成的成比例配制而成的营营养物养物养物养物质质。培养基分类：培养基分类：培养基分类：培养基分

2、类：天然培养基天然培养基天然培养基天然培养基 成分复杂、不明确，要有质量指标成分复杂、不明确，要有质量指标成分复杂、不明确，要有质量指标成分复杂、不明确，要有质量指标合成培养基合成培养基合成培养基合成培养基 由完全明确的化学成分的物质配制组成由完全明确的化学成分的物质配制组成由完全明确的化学成分的物质配制组成由完全明确的化学成分的物质配制组成复合培养基（半合成培养基）复合培养基（半合成培养基）复合培养基（半合成培养基）复合培养基（半合成培养基）天然合成天然合成天然合成天然合成工工工工业业化生化生化生化生产产用培养基制用培养基制用培养基制用培养基制备备工工工工艺过艺过程：程：程：程：原原 料料筛

3、筛 选选粉粉 碎碎糊糊 化（蒸煮、化（蒸煮、酶酶）糖糖 化（化（酶酶法）法）灭灭 菌菌冷冷 却却工工工工业业化大生化大生化大生化大生产产所用原料：所用原料：所用原料：所用原料：1.1.直接使用淀粉直接使用淀粉(或淀粉的加工品，如各种淀粉糖或淀粉的加工品，如各种淀粉糖)或糖蜜或糖蜜（制糖工（制糖工业业的下脚料）的下脚料）为为原料。原料。2.2.以初以初级级粮食粮食为为原料原料(淀粉淀粉质质原料原料)，如玉米、大米、瓜干、，如玉米、大米、瓜干、苕干、大麦等，需要苕干、大麦等，需要对对原料原料进进行行预处预处理理(包括包括筛选筛选、除、除杂杂和和粉碎粉碎)。第一节第一节第一节第一节 淀粉质原料的蒸煮

4、与糖化淀粉质原料的蒸煮与糖化淀粉质原料的蒸煮与糖化淀粉质原料的蒸煮与糖化淀粉淀粉淀粉淀粉质质原料蒸煮糖化的目的：原料蒸煮糖化的目的：原料蒸煮糖化的目的：原料蒸煮糖化的目的：是通是通是通是通过过液化液化液化液化酶酶、糖化、糖化、糖化、糖化酶酶将蒸煮后糊化的淀粉、糊精将蒸煮后糊化的淀粉、糊精将蒸煮后糊化的淀粉、糊精将蒸煮后糊化的淀粉、糊精进进行水解。糖化的作用也就是把溶解状行水解。糖化的作用也就是把溶解状行水解。糖化的作用也就是把溶解状行水解。糖化的作用也就是把溶解状态态的淀粉、糊精的淀粉、糊精的淀粉、糊精的淀粉、糊精转转化化化化为为能能能能够够被生物被生物被生物被生物细细胞利用的可胞利用的可胞利

5、用的可胞利用的可发发酵性物酵性物酵性物酵性物质质（如葡萄糖、麦芽（如葡萄糖、麦芽（如葡萄糖、麦芽（如葡萄糖、麦芽糖等），并降低醪液的粘度，有利于微生物的糖等），并降低醪液的粘度，有利于微生物的糖等），并降低醪液的粘度，有利于微生物的糖等），并降低醪液的粘度，有利于微生物的发发酵和酵和酵和酵和发发酵酵酵酵液的液的液的液的输输送。送。送。送。（二）间歇糖化（二）间歇糖化（二）间歇糖化（二）间歇糖化间间歇糖化法的工歇糖化法的工歇糖化法的工歇糖化法的工艺艺：蒸煮醪蒸煮醪蒸煮醪蒸煮醪糖化锅加水冷却（糖化锅加水冷却（糖化锅加水冷却（糖化锅加水冷却（1201206060）加酸十加曲十糖化）加酸十加曲十糖化）

6、加酸十加曲十糖化）加酸十加曲十糖化十冷却（十冷却（十冷却（十冷却（60 3060 30）发酵罐（或酒母罐）发酵罐（或酒母罐）发酵罐（或酒母罐）发酵罐（或酒母罐）间间歇糖化歇糖化歇糖化歇糖化设备设备二、二、连续连续蒸煮糖化蒸煮糖化蒸煮糖化蒸煮糖化1、罐式、罐式连续蒸煮蒸煮1-1-粉粉浆罐罐2-2-粉粉浆泵3-3-蒸煮罐蒸煮罐 4-4-后熟器后熟器 5-5-最后一个后熟器最后一个后熟器(汽液分离器汽液分离器)6-6-真空冷却器真空冷却器7-7-连续糖化糖化锅8-8-液体曲罐液体曲罐9-9-糖化醪糖化醪泵 10-10-喷淋冷却器淋冷却器11-11-混合冷凝器混合冷凝器 12-12-水力水力喷射射泵1

7、3-13-热水箱水箱蒸煮罐蒸煮罐蒸煮罐蒸煮罐1-输送机2-斗式提升机3-贮料斗4-锤式粉碎机5-螺旋输送机6-粉浆罐7-泵8-预热锅9-近料控制阀10-过滤器11-泥浆泵12-单向阀13-三套管加热器14-蒸煮管道15-压力控制阀16-后熟器17-蒸汽分离器18-真空冷凝器19-蒸汽冷凝器20-糖化锅3 3、管式、管式连续蒸煮蒸煮l l最后一个后熟器（汽液分离器）最后一个后熟器（汽液分离器）最后一个后熟器（汽液分离器）最后一个后熟器（汽液分离器）5 5、糖化罐（、糖化罐（、糖化罐（、糖化罐（锅锅）符合糖化的真空糖化器最小容符合糖化的真空糖化器最小容积应使糖化醪在真空糖化罐内平均停留使糖化醪在真

8、空糖化罐内平均停留时间为20min20min（连续糖化采用糖化采用40-45min40-45min或更或更长的的时间），然后），然后进入三入三级真空冷却的第一室。真空冷却的第一室。真空糖化器的真空糖化器的优点：既是蒸点：既是蒸发冷却器，又是糖化器，冷却器，又是糖化器，简化了化了设备。第二节第二节第二节第二节 纤维素和半纤维素的水解纤维素和半纤维素的水解纤维素和半纤维素的水解纤维素和半纤维素的水解直接发酵纤维素酶纤维素类物质纤维素木糖木质素葡萄糖水解配制木酮糖异构化木糖异构酶配制配制作为生物细胞培养成分木质纤维素发酵生产糖类的路线影响植物影响植物影响植物影响植物纤维资纤维资源充分利用的主要源充分

9、利用的主要源充分利用的主要源充分利用的主要难题难题之一是木之一是木之一是木之一是木质纤维质纤维素材料通常素材料通常素材料通常素材料通常难难于被降解于被降解于被降解于被降解转转化。化。化。化。这这就需要采用就需要采用就需要采用就需要采用预处预处理措施，理措施，理措施，理措施，使木使木使木使木质纤维质纤维素的素的素的素的结结构能适于随后的构能适于随后的构能适于随后的构能适于随后的酶酶降解。降解。降解。降解。预处预处理的主理的主理的主理的主要作用就是要改要作用就是要改要作用就是要改要作用就是要改变变天然天然天然天然纤维纤维的的的的结结晶度、脱去木晶度、脱去木晶度、脱去木晶度、脱去木质质素或半素或半素

10、或半素或半纤维纤维素，增加素，增加素，增加素，增加酶酶与与与与纤维纤维素的可接触面素的可接触面素的可接触面素的可接触面积积，从而提高，从而提高，从而提高，从而提高酶酶解解解解的效率。的效率。的效率。的效率。一、蒸汽爆裂法一、蒸汽爆裂法一、蒸汽爆裂法一、蒸汽爆裂法 在众多预处理方法中，高压蒸汽爆碎技术是比较有效、低成本、无污染的新在众多预处理方法中，高压蒸汽爆碎技术是比较有效、低成本、无污染的新技术。向装有植物纤维物质的压力罐通入高压蒸汽，使罐温度达到技术。向装有植物纤维物质的压力罐通入高压蒸汽，使罐温度达到200240左左右，原料中的半纤维素会迅速分解释放出有机酸，发生自水解作用而可溶化。细右

11、，原料中的半纤维素会迅速分解释放出有机酸，发生自水解作用而可溶化。细胞间的木质素熔化，并发生部分降解，变得易为热水、有机溶剂或稀碱抽提。加胞间的木质素熔化，并发生部分降解，变得易为热水、有机溶剂或稀碱抽提。加上上突然减压爆碎突然减压爆碎的机械分离作用，使植物细胞间质或细胞壁变疏松，细胞游离，的机械分离作用，使植物细胞间质或细胞壁变疏松，细胞游离，纤维素的可酶解性明显增强。纤维素的可酶解性明显增强。蒸汽爆碎技术的成败在于精确控制处理强度（蒸汽温度和处理时间）和处理蒸汽爆碎技术的成败在于精确控制处理强度（蒸汽温度和处理时间）和处理的均匀度。控制不当，半纤维素等未充分降解或降解产生的单糖被进一步降解

12、破的均匀度。控制不当，半纤维素等未充分降解或降解产生的单糖被进一步降解破坏，得糖率往往会低于理论值的坏，得糖率往往会低于理论值的65%。二、稀酸预处理法二、稀酸预处理法二、稀酸预处理法二、稀酸预处理法半纤维素和纤维素都半纤维素和纤维素都能被强酸直接降解成能被强酸直接降解成单糖。纤维素的酸水单糖。纤维素的酸水解工艺比较简单，已解工艺比较简单，已有工业化经验。但是有工业化经验。但是需要较高的温度和较需要较高的温度和较大量的酸，水解产生大量的酸，水解产生的单糖会进一步降解，的单糖会进一步降解，产生对微生物有毒性产生对微生物有毒性的糠醛类物质。处理的糠醛类物质。处理后的糖液需要中和、后的糖液需要中和、

13、脱毒等后处理后才能脱毒等后处理后才能用于发酵。用于发酵。纤维原料稀酸水解稀酸加压水解稀酸常压水解分段水解法固定水解法渗滤水解法常用的稀酸水解方法常用的稀酸水解方法1-1-1-1-水解器水解器水解器水解器2-2-2-2-物料物料物料物料贮贮器器器器3-3-3-3-计计量器量器量器量器4-4-4-4-往复往复往复往复泵泵5-5-5-5-高高高高压压蒸蒸蒸蒸发发器器器器6-6-6-6-低低低低压压蒸蒸蒸蒸发发器器器器7-7-7-7-排渣器排渣器排渣器排渣器第三节第三节第三节第三节 糖蜜原料的稀释与澄清糖蜜原料的稀释与澄清糖蜜原料的稀释与澄清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

14、可发酵性糖，这些糖分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能或不宜用结晶方法加以回收。在目前制糖工业技术或经济核算上已不能或不宜用结晶方法加以回收。糖蜜是一种非结晶糖分，因其本身就含有相当数量的可发酵性糖，无糖蜜是一种非结晶糖分，因其本身就含有相当数量的可发酵性糖，无需糖化，因此是微生物工业大规模发酵生产酒精、甘油、丙酮丁醇、需糖化，因此是微生物工业大规模发酵生产酒精、甘油、丙酮丁醇、柠檬酸、谷氨酸、食用酵母及液态饲料等的良好原料。柠檬酸、谷氨酸、食用酵母及液态饲料等的良好原料。由于原糖蜜的浓度一般都在由于原糖蜜的浓度一般都在80Bx80

15、Bx以上，胶体物质与灰分多，产酸细以上，胶体物质与灰分多，产酸细菌多，所以糖蜜酒精发酵前需进行稀释、酸化、灭菌、澄清等处理过菌多，所以糖蜜酒精发酵前需进行稀释、酸化、灭菌、澄清等处理过程。程。（二）立式糖蜜连续稀释器（二）立式糖蜜连续稀释器（二）立式糖蜜连续稀释器（二）立式糖蜜连续稀释器（三）间歇式稀释设备（三）间歇式稀释设备（三）间歇式稀释设备（三）间歇式稀释设备间歇式的糖蜜稀释器通常是一个敞口的容器，内安有搅拌装置或用通间歇式的糖蜜稀释器通常是一个敞口的容器，内安有搅拌装置或用通风代替搅拌以使糖蜜与水能达均匀稀释。稀释器可由钢板制成，也可风代替搅拌以使糖蜜与水能达均匀稀释。稀释器可由钢板制

16、成，也可是水泥池。是水泥池。常用的间歇稀释器的容积一般为常用的间歇稀释器的容积一般为520m520m3 3，应根据各厂的生产任务而，应根据各厂的生产任务而定。定。第四节第四节第四节第四节 液体培养基的灭菌液体培养基的灭菌液体培养基的灭菌液体培养基的灭菌灭灭菌是指利用物理或化学方法菌是指利用物理或化学方法菌是指利用物理或化学方法菌是指利用物理或化学方法杀灭杀灭或除去物料及或除去物料及或除去物料及或除去物料及设备设备中一切有生命物中一切有生命物中一切有生命物中一切有生命物质质的的的的过过程。常用的程。常用的程。常用的程。常用的灭灭菌方法大致有以下几种：菌方法大致有以下几种：菌方法大致有以下几种：菌

17、方法大致有以下几种：化学化学化学化学灭灭菌法菌法菌法菌法 电电磁波、射磁波、射磁波、射磁波、射线灭线灭菌法菌法菌法菌法 干干干干热灭热灭菌法菌法菌法菌法 湿湿湿湿热灭热灭菌法菌法菌法菌法 过滤过滤除菌法除菌法除菌法除菌法 火焰火焰火焰火焰灭灭菌法菌法菌法菌法杂菌污染产生的各种不良后果：杂菌污染产生的各种不良后果：杂菌污染产生的各种不良后果：杂菌污染产生的各种不良后果：（1 1 1 1）由于）由于）由于）由于杂杂菌的菌的菌的菌的污污染，使生物反染，使生物反染，使生物反染，使生物反应应中的基中的基中的基中的基质质或或或或产产物因物因物因物因杂杂菌的消耗而菌的消耗而菌的消耗而菌的消耗而损损失，失，失

18、，失，造成生造成生造成生造成生产产能力的下降；能力的下降；能力的下降；能力的下降；（2 2 2 2）由于）由于）由于）由于杂杂菌所菌所菌所菌所产产生的一些代生的一些代生的一些代生的一些代谢产谢产物，或在染菌后改物，或在染菌后改物，或在染菌后改物，或在染菌后改变变了培养液的某些了培养液的某些了培养液的某些了培养液的某些理化性理化性理化性理化性质质，使，使，使，使产产物的提取和分离物的提取和分离物的提取和分离物的提取和分离变变得困得困得困得困难难，造成收率降低或使，造成收率降低或使，造成收率降低或使，造成收率降低或使产产品的品的品的品的质质量下降；量下降；量下降；量下降；（3 3 3 3）杂杂菌会

19、大量繁殖，会改菌会大量繁殖，会改菌会大量繁殖，会改菌会大量繁殖，会改变变反反反反应应介介介介质质的的的的PHPHPHPH值值，从而使生物反，从而使生物反，从而使生物反，从而使生物反应发应发生异生异生异生异常常常常变变化；化；化；化；（4 4 4 4）杂杂菌可能会分解菌可能会分解菌可能会分解菌可能会分解产产物，从而使生物，从而使生物，从而使生物，从而使生产过产过程失程失程失程失败败；（5 5 5 5）发发生噬菌体生噬菌体生噬菌体生噬菌体污污染，微生物染，微生物染，微生物染，微生物细细胞被裂解，而使生胞被裂解，而使生胞被裂解，而使生胞被裂解，而使生产产失失失失败败等等。等等。等等。等等。常用的常用

20、的常用的常用的灭灭菌方法：菌方法：菌方法：菌方法：（1 1 1 1）化学）化学）化学）化学灭灭菌菌菌菌采用化学采用化学采用化学采用化学试剂试剂，如：甲，如：甲，如：甲，如：甲醛醛、新、新、新、新洁尔灭洁尔灭、漂白粉、漂白粉、漂白粉、漂白粉、环环氧乙氧乙氧乙氧乙烷烷等。甲等。甲等。甲等。甲醛醛用于无菌室内熏蒸（用于无菌室内熏蒸（用于无菌室内熏蒸（用于无菌室内熏蒸（5ml/m5ml/m5ml/m5ml/m3 3 3 3）；新）；新）；新）；新洁尔灭洁尔灭（1111）用于桌椅地板、）用于桌椅地板、）用于桌椅地板、）用于桌椅地板、实验实验用具的消毒；用具的消毒；用具的消毒；用具的消毒；漂白粉（漂白粉（

21、漂白粉（漂白粉（3 3 3 35 5 5 5）用于）用于）用于）用于车间车间内外内外内外内外环环境境境境杀杀菌；菌；菌；菌；环环氧乙氧乙氧乙氧乙烷烷（1 1 1 1体体体体积积比）用于塑料培养器比）用于塑料培养器比）用于塑料培养器比）用于塑料培养器皿皿皿皿灭灭菌。菌。菌。菌。（2 2 2 2）射）射）射）射线灭线灭菌菌菌菌采用紫外采用紫外采用紫外采用紫外线线、高能量的、高能量的、高能量的、高能量的电电磁波或粒子磁波或粒子磁波或粒子磁波或粒子辐辐射射射射进进行行行行灭灭菌，如：紫外菌，如：紫外菌，如：紫外菌，如：紫外线线（波（波（波（波长长313nm313nm313nm313nm）、）、）、）、

22、射射射射线线线线等。紫外等。紫外等。紫外等。紫外线线线线用于空气及物体表面用于空气及物体表面用于空气及物体表面用于空气及物体表面灭灭灭灭菌；菌；菌；菌；射射射射线线线线用于塑料制品用于塑料制品用于塑料制品用于塑料制品灭灭灭灭菌。菌。菌。菌。（3 3 3 3）干）干）干）干热灭热灭菌菌菌菌采用采用采用采用电热电热鼓鼓鼓鼓风风烘箱，烘箱，烘箱，烘箱，灭灭菌菌菌菌对对象象象象为为玻璃器皿、移液管、接种玻璃器皿、移液管、接种玻璃器皿、移液管、接种玻璃器皿、移液管、接种针针等，温等，温等，温等，温度度度度160160160160，保温，保温，保温，保温1 1 1 12hr2hr2hr2hr。（4 4 4

23、 4）湿）湿）湿）湿热灭热灭菌菌菌菌直接用高直接用高直接用高直接用高压压蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽对对物料或物料或物料或物料或设备设备容器的容器的容器的容器的灭灭菌，温度菌，温度菌，温度菌，温度115115115115140140140140，保温，保温，保温，保温2020202030min30min30min30min。高。高。高。高压压蒸汽的蒸汽的蒸汽的蒸汽的优优点点点点为为穿透力穿透力穿透力穿透力强强、无毒、无有害残留物、廉价等，在工、无毒、无有害残留物、廉价等，在工、无毒、无有害残留物、廉价等，在工、无毒、无有害残留物、廉价等，在工业业生生生生产产中广泛中广泛中广泛中广泛应应用。用。用。用。（5

24、 5 5 5）过滤灭过滤灭（除）菌（除）菌（除）菌（除）菌指利用微孔指利用微孔指利用微孔指利用微孔0.22m0.22m0.22m0.22m的的的的滤滤膜膜膜膜过滤过滤截留微生物的方法。截留微生物的方法。截留微生物的方法。截留微生物的方法。应应用于用于用于用于含有含有含有含有热热敏性敏性敏性敏性营营养物养物养物养物质质的培养基，如：大多数的的培养基，如：大多数的的培养基，如：大多数的的培养基，如：大多数的动动、植物培养基。、植物培养基。、植物培养基。、植物培养基。工工工工业业生生生生产产所用的培养基、所用的培养基、所用的培养基、所用的培养基、发发酵酵酵酵设备设备一般都采用蒸汽湿一般都采用蒸汽湿一

25、般都采用蒸汽湿一般都采用蒸汽湿热灭热灭菌。菌。菌。菌。一、湿热灭菌原理和影响灭菌的因素一、湿热灭菌原理和影响灭菌的因素一、湿热灭菌原理和影响灭菌的因素一、湿热灭菌原理和影响灭菌的因素对对数残留定律数残留定律数残留定律数残留定律 式中式中 开始开始灭灭菌（菌（t=0）时时原有活菌数；原有活菌数；经时间经时间t t后残存活菌数。后残存活菌数。灭灭菌速度常数（菌速度常数（s s-1-1）温度温度温度温度对对死亡速率的影响死亡速率的影响死亡速率的影响死亡速率的影响微生物死亡与温度的关系微生物死亡与温度的关系 在在在在灭灭菌菌菌菌时时，温度，温度，温度，温度T T T T和和和和时间时间t t t t是

26、两个重要参数，一般而言，提高温度或者延是两个重要参数，一般而言，提高温度或者延是两个重要参数，一般而言，提高温度或者延是两个重要参数，一般而言，提高温度或者延长时间长时间，均可增加均可增加均可增加均可增加对杂对杂菌的菌的菌的菌的杀灭杀灭。生生生生产实产实践践践践证证明，明，明，明，灭灭菌温度菌温度菌温度菌温度较较高而高而高而高而时间较时间较短比温度短比温度短比温度短比温度较较低而低而低而低而时间较长时间较长要好。据此，可要好。据此，可要好。据此，可要好。据此，可以在以在以在以在灭灭菌菌菌菌时选择较时选择较高的温度、高的温度、高的温度、高的温度、较较短的短的短的短的时间时间，这样这样便既可达到需

27、要的便既可达到需要的便既可达到需要的便既可达到需要的灭灭菌程度，同菌程度，同菌程度，同菌程度，同时时又又又又可减少可减少可减少可减少营营养物养物养物养物质质的的的的损损失。失。失。失。二、连续灭菌流程及设备二、连续灭菌流程及设备二、连续灭菌流程及设备二、连续灭菌流程及设备培养基的培养基的培养基的培养基的连续灭连续灭菌，就是将配好的培养基在向菌，就是将配好的培养基在向菌，就是将配好的培养基在向菌，就是将配好的培养基在向发发酵罐等培养装置酵罐等培养装置酵罐等培养装置酵罐等培养装置输输送送送送的同的同的同的同时进时进行加行加行加行加热热、保温和冷却而、保温和冷却而、保温和冷却而、保温和冷却而进进行行

28、行行灭灭菌。菌。菌。菌。连续灭菌具有如下的优点：连续灭菌具有如下的优点：连续灭菌具有如下的优点：连续灭菌具有如下的优点：（1 1）提高产量。与分批灭菌相比培养液受热时间短，可缩短发酵周期，）提高产量。与分批灭菌相比培养液受热时间短，可缩短发酵周期，同时培养基成分破坏较少。同时培养基成分破坏较少。（2 2）产品质量较易控制。）产品质量较易控制。（3 3）蒸汽负荷均衡，锅炉利用率高，操作方便。）蒸汽负荷均衡，锅炉利用率高，操作方便。（4 4）适宜采用自动控制。）适宜采用自动控制。（5 5）降低劳动强度。）降低劳动强度。在在在在连续灭连续灭菌菌菌菌过过程中，蒸汽用量程中，蒸汽用量程中，蒸汽用量程中，

29、蒸汽用量虽虽平平平平稳稳，但气，但气，但气，但气压压一般要求高于一般要求高于一般要求高于一般要求高于0.5Mpa0.5Mpa0.5Mpa0.5Mpa（表（表（表（表压压）。）。）。）。连连消消消消设备设备比比比比较较复复复复杂杂，投，投，投，投资较资较大。采用大。采用大。采用大。采用连续灭连续灭菌菌菌菌时时，发发酵罐酵罐酵罐酵罐应应在在在在连连续灭续灭菌开始前先菌开始前先菌开始前先菌开始前先进进行空消，以容行空消，以容行空消，以容行空消，以容纳经过灭纳经过灭菌的培养基。加菌的培养基。加菌的培养基。加菌的培养基。加热热器、器、器、器、维维持罐持罐持罐持罐和冷却器也和冷却器也和冷却器也和冷却器也应

30、应先先先先进进行行行行灭灭菌，然后才能菌，然后才能菌，然后才能菌，然后才能进进行培养基行培养基行培养基行培养基连续灭连续灭菌。菌。菌。菌。（一）（一）（一）（一）连连消塔消塔消塔消塔喷喷淋冷却流程淋冷却流程淋冷却流程淋冷却流程（二）（二）（二）（二）喷喷射加射加射加射加热热真空冷却流程真空冷却流程真空冷却流程真空冷却流程（三）板式（三）板式（三）板式（三）板式换热换热器器器器灭灭菌流程菌流程菌流程菌流程（四）（四）（四）（四）设备设备构造构造构造构造1 1、连消塔、连消塔、连消塔、连消塔2 2、维持罐、维持罐、维持罐、维持罐灭菌系菌系统中中的的维持持设备，主，主要是使加要是使加热后的后的培养基

31、在培养基在维持持设备中保温一段中保温一段时间，以达到，以达到灭菌菌的目的，因此，的目的，因此，也可称保温也可称保温设备。3 3、喷射加热器、喷射加热器、喷射加热器、喷射加热器 当物料当物料经渐缩喷嘴，以高速嘴，以高速喷出出时，将蒸汽由吸入口吸入，然后物料和蒸汽一起，将蒸汽由吸入口吸入，然后物料和蒸汽一起进入混合入混合喷嘴中混合，再嘴中混合，再进入混合段。混合段入混合段。混合段较长，有利于汽液混合，最，有利于汽液混合，最终物料被加物料被加热到所需的温度。物料在到所需的温度。物料在扩大管中速度能大管中速度能转变为压力能，因此物料被力能，因此物料被压入与入与扩大管相大管相连接的管道中。接的管道中。4

32、 4 4 4、冷却设备、冷却设备、冷却设备、冷却设备喷喷淋冷却器淋冷却器淋冷却器淋冷却器套管冷却器套管冷却器套管冷却器套管冷却器薄板薄板薄板薄板换热换热器器器器螺旋板螺旋板螺旋板螺旋板换热换热器器器器用两片卷成螺旋状的金属板构成传热面，形成两个均匀的螺旋通道，中心有隔离用两片卷成螺旋状的金属板构成传热面，形成两个均匀的螺旋通道，中心有隔离挡板。两种传热介质可进行全逆流流动，大大增强了换热效果，即使两种小温差介质，挡板。两种传热介质可进行全逆流流动，大大增强了换热效果，即使两种小温差介质，也能达到理想的换热效果。主要类型有也能达到理想的换热效果。主要类型有型，型，型和型和型。型。I I型不可拆式

33、螺旋板式型不可拆式螺旋板式换热器螺旋通道的端面采器螺旋通道的端面采用用焊接密封，因而具有接密封，因而具有较高的密封性。高的密封性。型可拆式螺旋板型可拆式螺旋板换热器器结构原理与不可拆式构原理与不可拆式换热器基器基本相同，但其中一个通道可本相同，但其中一个通道可拆开清洗，特拆开清洗，特别适用有粘性、适用有粘性、有沉淀液体的有沉淀液体的热交交换。型可拆式螺旋板型可拆式螺旋板型可拆式螺旋板型可拆式螺旋板换热换热器器器器结结构原理与不可拆式构原理与不可拆式构原理与不可拆式构原理与不可拆式换热换热器基器基器基器基本相同，但其两个通道可拆本相同，但其两个通道可拆本相同，但其两个通道可拆本相同，但其两个通道

34、可拆开清洗，适用范开清洗，适用范开清洗，适用范开清洗，适用范围较围较广。广。广。广。螺旋板换热器内部结构示意图螺旋板换热器内部结构示意图螺旋板换热器内部结构示意图螺旋板换热器内部结构示意图三、分批灭菌过程与设备三、分批灭菌过程与设备三、分批灭菌过程与设备三、分批灭菌过程与设备培养基的分批培养基的分批培养基的分批培养基的分批灭灭菌就是将配制好的培养基放在菌就是将配制好的培养基放在菌就是将配制好的培养基放在菌就是将配制好的培养基放在发发酵罐或其他酵罐或其他酵罐或其他酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用装置中，通入蒸汽将培养基和所用装置中，通入蒸汽将培养基和所用装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备

35、设备一起一起一起一起进进行加行加行加行加热灭热灭菌的菌的菌的菌的过过程，通常也称程，通常也称程，通常也称程，通常也称为为实实罐罐罐罐灭灭菌（菌（菌（菌（工厂亦称工厂亦称工厂亦称工厂亦称实实消消消消）。）。）。）。适用范适用范适用范适用范围围：（1 1 1 1）规规模模模模较较小的小的小的小的发发酵罐往往采用分批酵罐往往采用分批酵罐往往采用分批酵罐往往采用分批灭灭菌的方法。菌的方法。菌的方法。菌的方法。（2 2 2 2）极易）极易）极易）极易发发泡或粘度很大泡或粘度很大泡或粘度很大泡或粘度很大难难以以以以连续灭连续灭菌的培养基，即使菌的培养基，即使菌的培养基，即使菌的培养基，即使对对于大型于大型

36、于大型于大型发发酵罐也不得不仍然采用分批酵罐也不得不仍然采用分批酵罐也不得不仍然采用分批酵罐也不得不仍然采用分批灭灭菌的方法。菌的方法。菌的方法。菌的方法。1 1 1 1、实实罐罐罐罐灭灭菌前的准菌前的准菌前的准菌前的准备备工作：工作：工作：工作：（1 1 1 1）检查检查培养基配制培养基配制培养基配制培养基配制应应溶解均一，不得含有溶解均一，不得含有溶解均一，不得含有溶解均一，不得含有结块结块、结团结团物物物物和异物；和异物；和异物；和异物；（2 2 2 2）检查发检查发酵罐的酵罐的酵罐的酵罐的严严密性，特密性，特密性，特密性，特别别要要要要检查检查与与与与发发酵罐直接相酵罐直接相酵罐直接相

37、酵罐直接相连连的的的的阀门严阀门严密性。密性。密性。密性。2 2 2 2、实实罐罐罐罐灭灭菌操作菌操作菌操作菌操作过过程程程程实实罐罐罐罐灭灭菌菌菌菌过过程：程：程：程：用用饱饱和蒸汽（表和蒸汽（表压压0.3-0.4MPa0.3-0.4MPa）将培养基加）将培养基加热热升温至升温至灭灭菌温度，保温菌温度，保温维维持一段持一段时间时间，再冷却至，再冷却至发发酵温度。酵温度。操作操作操作操作过过程：程：程：程：（1 1）将配制好的培养基）将配制好的培养基泵泵入入发发酵罐内，密封酵罐内，密封发发酵罐，开酵罐，开动搅动搅拌；拌；（2 2）通蒸汽）通蒸汽进进入入发发酵罐加酵罐加热夹热夹套，套，预热预热培

38、养基至培养基至75-9075-90；（3 3）通蒸汽排尽所有与）通蒸汽排尽所有与发发酵罐酵罐连连通的管路内的冷凝水后，引蒸汽通的管路内的冷凝水后，引蒸汽进发进发酵罐；酵罐；（4 4）发发酵罐升温至酵罐升温至灭灭菌温度，保温菌温度，保温维维持一段持一段时间时间；（5 5）先关排汽、后关）先关排汽、后关进进汽，然后通入无菌空气；汽，然后通入无菌空气；（6 6）夹夹套引入冷凝水，开套引入冷凝水，开搅搅拌，将培养基降温至工拌，将培养基降温至工艺艺要求。要求。3 3、操作要点：、操作要点：、操作要点：、操作要点：（1 1）凡是与培养基接触的管道都要）凡是与培养基接触的管道都要进进蒸汽，凡是不与培养基接触

39、的蒸汽，凡是不与培养基接触的管道都要排蒸汽；管道都要排蒸汽；（2 2）无菌空气未被引入）无菌空气未被引入发发酵罐之前，不能开酵罐之前，不能开夹夹套冷却水冷却培养基，套冷却水冷却培养基，否否则则易易发发生生发发酵罐的罐酵罐的罐压压跌零，罐体被吸跌零，罐体被吸瘪瘪。实实罐罐罐罐灭灭菌培养基的菌培养基的菌培养基的菌培养基的质质量量量量标标准：准：准：准：（1 1）达到无菌要求；）达到无菌要求；（2 2）营营养成分破坏少；养成分破坏少；（3 3）培养基体）培养基体积积与与计计料体料体积积相符；相符；（4 4）泡沫少。）泡沫少。第五节第五节第五节第五节 啤酒生产中麦芽汁的制备设备啤酒生产中麦芽汁的制备设

40、备啤酒生产中麦芽汁的制备设备啤酒生产中麦芽汁的制备设备啤酒是生物加工啤酒是生物加工啤酒是生物加工啤酒是生物加工产业产业中的一个典型中的一个典型中的一个典型中的一个典型产产品，我国的啤酒生品，我国的啤酒生品，我国的啤酒生品，我国的啤酒生产产已位已位已位已位居全世界第一位。麦芽汁是啤酒酵母的培养基，影响啤酒的居全世界第一位。麦芽汁是啤酒酵母的培养基，影响啤酒的居全世界第一位。麦芽汁是啤酒酵母的培养基，影响啤酒的居全世界第一位。麦芽汁是啤酒酵母的培养基，影响啤酒的产产量和量和量和量和质质量的关量的关量的关量的关键键因素之一是麦芽汁的制因素之一是麦芽汁的制因素之一是麦芽汁的制因素之一是麦芽汁的制备备。

41、麦芽汁的制麦芽汁的制麦芽汁的制麦芽汁的制备设备备设备糊化糊化糊化糊化锅锅、糖化、糖化、糖化、糖化锅锅、过滤过滤槽、麦汁煮沸槽、麦汁煮沸槽、麦汁煮沸槽、麦汁煮沸锅锅 糊化糊化锅的主要作用的主要作用是用于煮沸是用于煮沸大米粉和部大米粉和部分麦芽粉醪分麦芽粉醪液，使淀粉液，使淀粉糊化和液化。糊化和液化。一、糊一、糊 化化 锅二、糖化锅二、糖化锅二、糖化锅二、糖化锅糖化糖化糖化糖化锅锅的用途是使麦芽粉与水混合，并保持一定温度的用途是使麦芽粉与水混合，并保持一定温度的用途是使麦芽粉与水混合，并保持一定温度的用途是使麦芽粉与水混合，并保持一定温度进进行蛋白行蛋白行蛋白行蛋白质质分解和淀粉糖化，其外形和构造

42、与糊化分解和淀粉糖化，其外形和构造与糊化分解和淀粉糖化，其外形和构造与糊化分解和淀粉糖化，其外形和构造与糊化锅锅大致相同。大致相同。大致相同。大致相同。现时现时糖化糖化糖化糖化锅锅的材料广泛采用不的材料广泛采用不的材料广泛采用不的材料广泛采用不锈钢锈钢制作，也可用碳制作，也可用碳制作，也可用碳制作，也可用碳钢钢或或或或铜钢铜钢制造。制造。制造。制造。现时现时有的有的有的有的在在在在锅锅内壁装有内壁装有内壁装有内壁装有挡挡板，以改板，以改板，以改板，以改变变流型，提高流型，提高流型，提高流型，提高搅搅拌效果。有效容拌效果。有效容拌效果。有效容拌效果。有效容积积的大的大的大的大小与加水量有关，一般

43、糖化小与加水量有关，一般糖化小与加水量有关，一般糖化小与加水量有关，一般糖化锅锅容容容容积积比糊化比糊化比糊化比糊化锅锅大大大大约约一倍。一倍。一倍。一倍。锅锅底可做底可做底可做底可做成平的，也有作成球形蒸汽成平的，也有作成球形蒸汽成平的，也有作成球形蒸汽成平的，也有作成球形蒸汽夹夹套的。在六套的。在六套的。在六套的。在六锅锅式糖化式糖化式糖化式糖化设备设备中，做成中，做成中，做成中，做成糖化、糊化两用糖化、糊化两用糖化、糊化两用糖化、糊化两用锅锅，以提高糖化，以提高糖化，以提高糖化，以提高糖化锅锅的利用率。的利用率。的利用率。的利用率。锅锅体直径与高之比体直径与高之比体直径与高之比体直径与高

44、之比为为21212121，升气管截面，升气管截面，升气管截面，升气管截面积为锅圆积为锅圆筒截面筒截面筒截面筒截面积积的的的的1/301/301/301/301/501/501/501/50。糖化锅糖化锅糖化锅糖化锅 为为保持糖化醪在一定温度下浸保持糖化醪在一定温度下浸保持糖化醪在一定温度下浸保持糖化醪在一定温度下浸渍渍和糖化，一般在和糖化，一般在和糖化，一般在和糖化，一般在锅锅底周底周底周底周围设围设置一两圈通蒸置一两圈通蒸置一两圈通蒸置一两圈通蒸汽的蛇管或汽的蛇管或汽的蛇管或汽的蛇管或设设有蒸汽有蒸汽有蒸汽有蒸汽夹夹套。套。套。套。为为保持醪液保持醪液保持醪液保持醪液浓浓度和温度均匀，避免固

45、形物下沉，保度和温度均匀，避免固形物下沉，保度和温度均匀，避免固形物下沉，保度和温度均匀，避免固形物下沉，保持流持流持流持流动动状状状状态态以便以便以便以便酶酶的作用，的作用，的作用，的作用，锅锅内装有螺旋内装有螺旋内装有螺旋内装有螺旋桨搅桨搅拌器。拌器。拌器。拌器。三、过滤槽三、过滤槽三、过滤槽三、过滤槽过滤过滤槽用于槽用于槽用于槽用于过过滤滤糖化后的麦糖化后的麦糖化后的麦糖化后的麦醪，使麦汁与醪，使麦汁与醪，使麦汁与醪，使麦汁与麦槽分开而得麦槽分开而得麦槽分开而得麦槽分开而得到清亮的麦芽到清亮的麦芽到清亮的麦芽到清亮的麦芽汁。汁。汁。汁。麦糟层厚度取麦糟层厚度取0.3-0.4m0.3-0.

46、4m较为适宜。较为适宜。四、麦汁煮沸锅四、麦汁煮沸锅四、麦汁煮沸锅四、麦汁煮沸锅 用于麦汁的用于麦汁的用于麦汁的用于麦汁的煮沸和煮沸和煮沸和煮沸和浓缩浓缩，蒸蒸蒸蒸发发掉多余的掉多余的掉多余的掉多余的水分，使麦汁水分，使麦汁水分，使麦汁水分，使麦汁达到一定的达到一定的达到一定的达到一定的浓浓度。并加入酒度。并加入酒度。并加入酒度。并加入酒花，使酒花中花，使酒花中花，使酒花中花，使酒花中所含的苦味及所含的苦味及所含的苦味及所含的苦味及芳香物芳香物芳香物芳香物质进质进入入入入麦汁中。麦汁中。麦汁中。麦汁中。麦汁煮沸锅的结构型麦汁煮沸锅的结构型式与糊化锅基本相同。式与糊化锅基本相同。五、糖化醪过滤槽

47、五、糖化醪过滤槽五、糖化醪过滤槽五、糖化醪过滤槽糖化醪糖化醪糖化醪糖化醪过滤过滤槽的槽的槽的槽的结结构部分与构部分与构部分与构部分与过滤过滤槽基槽基槽基槽基本相同。由于本本相同。由于本本相同。由于本本相同。由于本设设备备除了完成除了完成除了完成除了完成过滤过滤的的的的任任任任务务之外，之外，之外，之外，还还有有有有进进行醪液的糖化，所行醪液的糖化，所行醪液的糖化，所行醪液的糖化，所以通以通以通以通过过一个三速一个三速一个三速一个三速齿齿轮变轮变速箱来达到耕速箱来达到耕速箱来达到耕速箱来达到耕糟、出糟及糖化三糟、出糟及糖化三糟、出糟及糖化三糟、出糟及糖化三种种种种转转速；另外在槽速；另外在槽速；

48、另外在槽速；另外在槽底底底底设设有两只有两只有两只有两只阀门阀门，一只用于一只用于一只用于一只用于进进料，一料，一料，一料，一只用于出料；在弧只用于出料；在弧只用于出料；在弧只用于出料；在弧形形形形顶顶盖上，加盖上，加盖上，加盖上，加设设下下下下粉筒。粉筒。粉筒。粉筒。麦芽汁的制备设备组合方式：麦芽汁的制备设备组合方式：麦芽汁的制备设备组合方式：麦芽汁的制备设备组合方式：四器四器四器四器组组合：合：合：合：糊化糊化糊化糊化锅锅、糖化、糖化、糖化、糖化锅锅、过滤过滤槽、麦汁煮沸槽、麦汁煮沸槽、麦汁煮沸槽、麦汁煮沸锅锅六器六器六器六器组组合：合：合：合：两只糊化两只糊化两只糊化两只糊化锅锅糖化糖化

49、糖化糖化锅锅两用两用两用两用锅锅、两只、两只、两只、两只过滤过滤槽、槽、槽、槽、两只麦汁煮沸两只麦汁煮沸两只麦汁煮沸两只麦汁煮沸锅锅两器两器两器两器组组合：合：合：合：糖化糖化糖化糖化锅锅兼兼兼兼过滤过滤槽、糊化槽、糊化槽、糊化槽、糊化锅锅兼麦汁煮沸兼麦汁煮沸兼麦汁煮沸兼麦汁煮沸锅锅第七节第七节第七节第七节 固体培养基制备固体培养基制备固体培养基制备固体培养基制备发发酵的酵的酵的酵的类类型按培养基的种型按培养基的种型按培养基的种型按培养基的种类类来分，有固体来分，有固体来分，有固体来分，有固体发发酵和液体（深酵和液体（深酵和液体（深酵和液体（深层层）发发酵两种。酵两种。酵两种。酵两种。微生物在

50、具有一定温度和湿度的固体表面微生物在具有一定温度和湿度的固体表面微生物在具有一定温度和湿度的固体表面微生物在具有一定温度和湿度的固体表面进进行生行生行生行生长长和繁殖就称和繁殖就称和繁殖就称和繁殖就称为为固固固固态发态发酵。固酵。固酵。固酵。固态发态发酵所用的培养基酵所用的培养基酵所用的培养基酵所用的培养基为为固体培养基固体培养基固体培养基固体培养基。固体培养基制备工艺流程：固体培养基制备工艺流程：固体固体固体固体发发酵和液体酵和液体酵和液体酵和液体发发酵相比，具有以下酵相比，具有以下酵相比，具有以下酵相比，具有以下优优点：点：点：点：（1 1 1 1）操作）操作）操作）操作简单简单，适，适，