生物工程设备2011研究报告.ppt

* * * * * * * * * * 在计算过程中，N0和 Ns如何取值？ 对于Ns ，如果取Ns =0，那么，t = ∞，这显然是与现实情况不符。 对于如何Ns取值？通常取Ns = 0.001个/罐，这个数值如何理解？灭菌1000次，有一次是失败的，残留了一个活菌体。这个数值的取值的大小，也间接反应了该生产过程中的技术管理水平。 由于灭菌速率常数K与灭菌温度和灭菌的菌种类有下列关系： 式中A为系数， s-1；E为灭菌时所需活化能，J/mol; 在一般计算中都以培养基中最难杀灭耐热杆菌的芽孢作为灭菌对象。A=1.34 ×1036， E=284219.12 J/mol K值 例1 有一发酵罐内装培养基40m3，采用实罐灭菌，灭菌温度121℃，问灭菌需要多长？ 解：一般设灭菌前每毫升培养基含有耐热菌的芽孢为2 ×107，不考虑培养基升温阶段的灭菌效应。 N0=40×106×2×107=8×1014 Ns=0.001个 lgK=-14845/T+36.172=-14845/(273+121)+36.127=-1.55 K=0.0281(s-1) 若考虑培养基加热升温阶段的灭菌效应，由于K是温度的函数，求升温阶段从温度T1到灭菌温度T2的平均灭菌速度常数Km，可以用下式求取： 同时培养基升温至T2时菌的总数由N0减少至Np 由公式求取Np： 培养基加热升温阶段有灭菌效应，培养基达到灭菌保温时间后，由灭菌温度冷却至发酵培养温度的过程也有灭菌效应，所以在灭菌操作时不要人为地再延长灭菌时间作为安全系数，这样会导致培养基营养成分破坏过大，导致发酵单位下降。 培养基实罐灭菌的热量计算 分别计算出发酵车间每个使用蒸汽设备的蒸汽消耗量，然后把在同一时刻不能错开的用汽设备叠加起来求得这个车间的最大用蒸汽负荷量。 在发酵车间，培养基实罐灭菌蒸汽用量最大，实罐灭菌可以分为升温、保温灭菌和冷却三个阶段。 培养基实罐灭菌的热量计算 升温阶段 ①间接加热 τ为间歇加热时间，h；G为培养基质量，kg；c为培养基比热容，kJ/(kg·℃)；K为平均传热系数， kJ/(m2·h·℃)；ts为加热蒸汽温度,℃； t1为培养基开始加热温度,℃； t2为培养基加热结束时温度,℃；S为蒸汽消耗量，kg；r为蒸汽汽化热， η为加热过程的热损失。 例2 有一40m3发酵罐内装培养基28m3，不锈钢蛇管传热面积30m2 ，采用实罐灭菌，培养基原始温度25 ℃，用196kPa（表压）蒸汽通过蛇管间接加热培养基至90 ℃。①求加热时间和蒸汽用量各多少？ 解：已知G=28000kg，F=30m2 查196kPa（表压）时ts=132.9 ℃，t1=25 ℃， t2=90 ℃， K=1674 kJ/(m2·h·℃)，c=4.18 kJ/(kg·℃) 培养基实罐灭菌的热量计算 升温阶段 ①直接加热 i为蒸汽热焓，kJ/kg；G为培养基质量，kg；cs为冷凝水的蒸汽比热容，kJ/(kg·℃)； t1为培养基开始加热温度,℃； t2为培养基加热结束时温度,℃；S为蒸汽消耗量，kg；η为加热过程的热损失。 培养基实罐灭菌的热量计算 保温阶段 S为蒸汽消耗量，kg；F为蒸汽排出管的总截面积，cm2； τ为蒸汽排出时间，即保温时间，min；P为发酵罐蒸汽的绝对压，Pa， 为蒸汽的比容，m3/kg。 或者根据经验估算：S=（30%~50%）×直接加热蒸汽消耗量 小于5m3发酵罐取50%，大于5m3发酵罐取30%左右。 培养基实罐灭菌的热量计算 τ为冷却所需时间，h；W为冷却水的用量， kg /h；G为培养基质量，kg； c1为培养基的比热容，kJ/(kg·℃)；c2为冷却水比热容，kJ/(kg·℃)； t1s为培养基开始冷却温度,℃； t1f为培养基冷却结束时温度,℃； t2s为冷却水进口温度,℃； t1为培养基冷却过程中某时刻的温度,℃； t2为对应培养基 t1温度时冷却水出口温度,℃；K为平均传热系数， kJ/(m2·h·℃)；F为传热面积，m2。 降温阶段 （二）连续灭菌（又称连消） 培养基连续灭菌工艺是把发酵罐预先灭菌好，将培 养基在发酵罐外采用高效设备连续不断地进行加热，保温 灭菌和冷却，然后连续进入已灭菌的发酵罐里，这种培养 基灭菌方法称为连续灭菌，工厂里也称连消。 发酵罐 蒸汽 蒸汽 冷却水 无菌培养基 预热罐 连消泵 加热器 维持罐 冷却管 （二）连续灭菌（又称连消） 连续灭菌的基本设备有哪些 ？ 问题 配料罐 送料泵 连续灭菌的流程与设备 （1）配料预热罐，将配制好的料液预热到75?90 ℃以免连续灭菌时由于料液与