生物工程设备 教学课件 作者 郑裕国 主编 薛亚平 副主编 第二章 生物细胞培养基制备过程与设备.ppt

尚辅网 尚辅网 第二章 生物细胞培养基制备过程与设备 所有的生物细胞都要不断地同外界进行物质和能量交换，都要进行新陈代谢，才能表现出生命活动，这时，就需要营养物质。生物技术产业中大多数都利用纯种培养技术，这就要求对培养基中已有的杂菌进行去除或杀灭。 第一节 液体培养基的灭菌 一、湿热灭菌原理和影响灭菌的因素 二、连续灭菌流程及设备 三、分批灭菌过程与设备 第二节 淀粉质原料的蒸煮与糖化 一、连续蒸煮糖化 二、间歇蒸煮糖化 第三节 纤维素和半纤维素的水解 一、蒸汽爆裂法 二、稀酸预处理法 三、酸酶水解法 第四节 糖蜜原料的稀释与澄清 一、糖蜜稀释器 二、糖蜜原料的澄清 第五节 啤酒生产中麦芽汁的制备设备 一、糊化锅 二、糖化锅 糖化锅的用途是使麦芽粉与水混合，并保持一定温度进行蛋白质分解和淀粉糖化，现时糖化锅的材料广泛采用不锈钢制作，也可用碳钢或铜钢制造。现时有的在锅内壁装有挡板，以改变流型，提高搅拌效果。有效容积的大小与加水量有关，一般糖化锅容积比糊化锅大约一倍。锅底可做成平的，也有作成球形蒸汽夹套的。在六锅式糖化设备中，做成糖化、糊化两用锅，以提高糖化锅的利用率。锅体直径与高之比为2∶1，升气管截面积为锅圆筒截面积的1/30~1/50。 三、过滤槽 四、麦汁煮沸锅 五、糖化醪过滤槽 第六节 淀粉水解制糖 一、酸解法 二、酶解法 第七节 固体培养基制备 一、固体培养基的制备方法及其设备 * * 尚辅网 第一节 液体培养基的灭菌 第二节 淀粉质原料的蒸煮与糖化 第三节 纤维素和半纤维素的水解 第四节 糖蜜原料的稀释与澄清 第五节 啤酒生产中麦芽汁的制备设备 第六节 淀粉水解制糖 第七节 固体培养基制备 尚辅网 一、湿热灭菌原理和影响灭菌的因素 二、连续灭菌流程及设备 三、分批灭菌过程与设备 尚辅网 营养成分的减少将影响菌种的培养和产物的生成，所以灭菌程度和营养成分的破坏成为灭菌工作中的主要矛盾，恰当掌握加热温度和受热时间是灭菌工作的关键。 （一）灭菌动力学 微生物受热而破坏是指其生活能力丧失，微生物热死灭原因是细胞内的反应。 （2）温度对死亡速率的影响 图2-2 微生物死亡与温度的关系 尚辅网 培养基灭菌应尽量采用高温短时间的连续灭菌。培养基经连续加热、维持和冷却后进入发酵罐。培养基的连续灭菌，就是将配好的培养基在向发酵罐等培养装置输送的同时进行加热、保温和冷却而进行灭菌 （一）连消塔——喷淋冷却流程 （三）板式换热器灭菌流程 （二）喷射加热——真空冷却流程 （四）设备构造和计算 1．连消塔又称加热器，是培养基于蒸汽混合加热至灭菌温度的设备。生产中一般用0.5~0.8Mpa的活蒸汽与预热后的料液直接接触而加热。 尚辅网 培养基的分批灭菌就是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设备一起进行加热灭菌的过程，通常也称为实罐灭菌。 （一）分批灭菌操作要点 （二）分批灭菌的操作 （三）分批灭菌的计算 分批灭菌的计算主要是确定灭菌的时间。如果把微生物的热死亡动力学公式与阿累尼乌斯公式相结合，则可得 尚辅网 一、连续蒸煮糖化 二、间歇蒸煮糖化 淀粉糖化的目的，是通过糖化酶将淀粉、糊精进行水解。糖化的作用也就是把溶解状态的淀粉、糊精转化为能够被生物细胞利用的可发酵性物质（当然也有不发酵性物质生成，这主要是由于转移葡萄糖苷酶等的作用），降低醪液的粘度，有利于酵母的发酵和酵液的输送。 尚辅网 连续蒸煮糖化工艺料液连续流动，在不同的设备中完成加料、蒸煮、糖化、冷却等不同工艺操作，整个过程连续化。 尚辅网 （一）间歇蒸煮 1．蒸煮设备 （二）间歇糖化工艺 间歇糖化法的工艺流程： 蒸煮醪→糖化锅＋加水＋冷却（120℃~60℃）＋加酸十加曲十糖化十冷却（60~30℃）→发酵罐（或酒母罐） 尚辅网 可以利用的生物质资源很多，包括各种农业残余物 、林业残余物、专门栽培的作物以及各种废弃物。这些木质纤维材料完全可望将它们降解转化为糖类，并生物加工成有用的物质，如生物能源等。 一、蒸汽爆裂法 二、稀酸预处理法 三、酸酶水解法 尚辅网 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200~240℃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，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）和处理的均匀度。控制不当，半纤维素等未充分降