发酵工程分析.ppt

3.1.2分批灭菌的操作过程： a.培养基的预热：灭菌培养基需先加热到80—90℃ ，然后再导入蒸汽升温灭菌。预热目的是防止蒸汽直接导入培养基温差大，导致大量冷凝水，稀释了培养基；防止直接蒸汽导入引起泡沫急剧上升而溢料。预热方法是先将各排气阀打开，将蒸汽引入夹套或蛇管进行预热，等罐温升到80—90℃ ，将排气阀逐渐关小。 b.将蒸汽从进气口、出料口、取样口直接导入罐内同 时开排气管排气阀、补料管排气阀、接种管排气阀、消沫剂管排气阀，各路进、排气要通畅（三进四出），罐内液体翻动要剧烈，以使物料温度均一。 c. 排气量不宜过大，以节约蒸汽用量。 d. 罐温上升到120℃—130℃ ，罐压105Pa，保温30分 e. 灭菌将要结束时，立即用无菌空气保压（注意此时罐内压力必须低于过滤器压力，否则将出现培养基倒流），再开冷却水降温待种，以防罐压迅速下降产生负压而吸入外界空气。 3.2 连续灭菌（连消） 连续灭菌即培养基在发酵罐外经过一套连续灭菌设备，以比分批灭菌高的温度和较短的时间进行快速连续加热灭菌，并快速冷却，再立即输入预先经过空罐灭菌后的发酵罐中。 3.2.1 喷淋冷却连消流程 培养液预热：待灭菌的培养液预热到60℃ —75℃ 。 连续灭菌：由连消泵送到连消塔式底，料液在此被加热到灭菌温度，由顶部流出，一般控制培养基输入连消塔的速度 0.1m/min，温度132℃ ，在塔内的停留时间为20—30s。 维持灭菌温度：连消后料液再输入维持罐保温一定时间。在生产实际中，一般维持5—8min。 理论维持时间由 t=2.303/ k（lgN 0/Ns） 式求出。 冷却：料液经喷淋冷却器冷却到生产要求的温度。进入预先经过空罐灭菌后的发酵罐中。 3.2.2真空冷却连消流程 由于负压培养基本身产生大量二次蒸气被抽出，消耗了大量热量，醪温迅速冷却 。 3.2.3板式换热器连消流程 优点：结构紧凑，传热效率高，应用范围广。 波纹板分A、B两种，板片组装是，A片和B片交替排列，各板片之间形成狭窄的网状流体通道，板片上的4个角孔，形成流体的分配管和汇集管。密封垫片把冷、热两流体分开，在板片的两面，冷、热两流体分别流入各通道，在流动中两种流体通过板片换热。 波纹板采用0.6～12mm厚的不锈钢、纯钛或钛合金板材薄片冲压而成，热交换能力很强。波纹板的波纹结构，使液体在板间流动能不断改变方向和速度，形成剧烈的喘流，提高热交换能力。其传热系数在同等条件下比一般钢管壳式传热器高3～5倍，对低粘度的液体，传热可达6000W/（m2·k）。 3.3 连续灭菌与实罐灭菌的比较 实罐灭菌：无需专用设备，培养基受热时间长，营养易破坏。对蒸汽的要求不是太高。 连续灭菌：营养成分破坏少，适宜大规模生产，易于自动化控制，对蒸汽的要求高。 3.4 连续灭菌的主要设备 喷嘴式连消塔 套管式连消塔 4 影响培养基灭菌的其他因素 实际灭菌中，除了杂菌的种类，数量，灭菌的温度和时间外，培养基的成分，pH值，培养基中颗粒与泡沫等对培养基灭菌也有影响。 4.1 pH值 培养基中氢离子浓度直接影响灭菌的效果。培养基的酸度越大，所需杀灭微生物的温度越低，时间越短， pH值6-8时微生物最耐热。 4.2 培养基成分 油脂，糖类及一定浓度的蛋白质可增加微生物的耐热性，另一些物质，如高浓度的盐类，色素等可削弱其耐热性。 4.3 泡沫：灭菌应避免产生泡沫，因为泡沫能形成隔层，使热量难以传递，不易达到微生物致死温度。 4.4 培养基的物理状态：牛顿型培养基（细菌、酵母），非牛顿型培养基（放线菌、霉菌） 固体培养基比液体培养基灭菌时间长，液体的传热效率高。 4.5 微生物细胞中水含量：在一定范围内，微生物细胞含水量越多，则蛋白质的凝固温度越低。 4.6 微生物的菌龄：年老细胞对不良环境的抵抗力比年轻细胞强，这与细胞中蛋白质的含水量有关，年老细胞中水份含量低。 4.7 微生物的耐热性：细菌的营养体、酵母、霉菌的菌丝体对热较为敏感，而放线菌、霉菌孢子比营养细胞的抗热性强，细菌的芽孢抗热性更强。 4.8 培养基中微生物的数量 4.9 空气的排除 4.10 搅拌 第五章 无菌空气的制备 发酵工业大多数是利用好氧微生物进行纯种培养，通常以空气作为氧源，空气除菌就是除去或杀灭空气中的微生物，空气中一般有103~104个/m3 1 空气除菌的方法 1.1 加热灭菌 加热灭菌是一种有效可靠的灭菌方法，可以用蒸汽、电能、空气压缩过程