培养基灭菌及发酵设备概述.ppt

套管式连消塔 上疏下密，45°小孔，孔径6毫米左右 培养液流动线速度小于0.1m/s ; 在管内逗留时间为15～20秒 汽液混合式连消器 1 喷嘴 2 吸入口 3 吸入室 4混合喷嘴 5 混合段 6扩大管 喷射加热器 3、保温 保温设备 （维持设备） 保温材料包裹 两种形式： 罐式；管式 1、维持罐 连续灭菌时，关2开1； 预热罐中的物料输送完后，关1开2。 培养基的平均停留时间 ? = V / FM ---平均停留时间 （s） V--- 维持罐的体积 （ m3） FM --- 培养基的流量 （m3/s） Note: 培养基在维持罐的流动不可能非常均匀，可能产生沟流，造成一部分培养基在罐内的停留时间少于平均值。为保证灭菌彻底，在设计罐式维持器时，通常取平均停留时间的3～5倍。 经验： 在灭菌温度为130℃时，实际平均时间可取10分钟；在140℃时则可取3～4分钟。 2、管式维持器 在设计管式维持设备时，须采用停留时间分布的概念，而不能采用单纯的停留时间。 圆管内不同流动形式流体的速度分布情况 湍流 Vaverage = 0.82 Vmax 活塞流 Vaverage = Vmax 粘滞流 Vaverage = 0.5 Vmax 在管式维持器中，若培养基流动为活塞流，可根据维持管的内径、培养基的流量求出管长。 但实际上培养基不可能呈活塞流，当培养基处于粘滞留状态时，管内速度呈抛物线，管中心部位的最大流速为平均流速的2倍；若以平均流速确定管长，则会造成边缘部分的培养基过热（加热过长）。 确定维持管的长度，应采用扩散模型 ( Dispersion model) . （复杂，略） 4、冷却 喷淋冷却器 板式冷却器 真空冷却器 喷淋冷却器 结构简单；广泛使用 板式换热器 体积小，换热效率高；但流动阻力较大 板式换热器 板式换热器 板式换热器原理图 喷射加热-真空冷却连续灭菌系统 二） 连续灭菌的优缺点及注意事项 1）可采用高温短时灭菌，培养基受热时间短，营养成分破坏少，有利于提高发酵产率； 2）蒸汽负荷均衡，锅炉利用率高，操作方便。 3）适于自动控制，降低劳动强度。 缺点： 设备复杂，投资大 优点： 连消注意事项： 1）连消前，应先进行空罐、维持罐（管）、冷却系统的灭菌； 2）确保管路无渗漏； 3）当培养基含有较大固体颗粒或有较多泡沫时，采用连消容易发生灭菌不彻底。 思考题： 1.为什么培养基灭菌（湿热灭菌）一般采用高温短时灭菌？ 2.培养基连续灭菌的设备有哪些？（按安装顺序） 二 发酵设备 发酵设备是微生物工程中最重要的设备之一，一个优良的培养设备应该具备的条件： 1.严密的结构 2.良好的液体混合性能 3.高的传质和传热速率 4.可靠的检测及控制仪表 发酵罐的分类：厌氧发酵罐和好氧发酵罐 好氧发酵罐分为通风和搅拌式 按能量输入方式可分为三类： 1.内部机械搅拌型发酵罐 2.外部液体搅拌型发酵罐 3.空气喷射提升式发酵罐 1.机械搅拌发酵罐 利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液充分混合。 满足的要求： 1.适宜的高径比 2.能承受一定压力 3.通风装置能使气液充分混合 4.足够的冷却面积 5.少死角 6.轴封严密 发酵罐的结构： 1.罐身：受压容器，通常灭菌压力2.5*105Pa。 材料为碳钢或不锈钢 高径比一般为1.7-4:1 2.搅拌器：作用是将空气打成小气泡，增加气液接触面积。 搅拌器可使液体产生轴向流动和径向流动，对发酵而言希望径向流为主。 搅拌叶有平叶式、弯叶式、箭叶氏 3.挡板：为了克服搅拌器运转时液体产生的涡流，将径向流动改为轴向流动，促使液体剧烈翻动，增加溶氧速率。 4.消泡器：常用的形式有锯齿式、梳状式、孔板式 5.空气分布装置：常用单管式。管口正对罐底中央，距离约为40mm。 6.冷却装置：夹层式（适于容积较小的发酵罐，优点是结构简单，死角少，容易进行清洁灭菌；缺点是传热壁厚，降温效果差。） 蛇形管换热式（适于容积5m3以上发酵罐） 7.轴封：作用是使固定的发酵罐和转动的搅拌轴之间能够密封。 2.其他类型发酵罐 1）空气带升式环流式发酵罐 工作原理：在罐外（内）装设上升管，在上升管下部装设空气喷嘴，空气喷嘴以250-300m/s的高速喷入上升管，借喷嘴的作用将空气分割成细泡。 2）机械搅拌自吸式发酵罐 在搅拌过程中自吸入空气的发酵罐。 优点是节约空气净化系统中的空气压缩机、冷却器、油水分离器、空气储罐、总过滤器等设备等。 缺点是由于罐压低