生化工程第二章培养基灭菌.ppt

第三十一页，共六十六页，2022年，8月28日 第三十二页，共六十六页，2022年，8月28日 第三十三页，共六十六页，2022年，8月28日 第二节??? 连续灭菌 一、连续灭菌方法 与间歇灭菌相比，连续灭菌的优点： 1 升温和降温速度快 2 灭菌温度高，保温时间短 3 蒸汽用量平稳 缺点： 1 设备复杂，投资大。 第三十四页，共六十六页，2022年，8月28日 第二节??? 连续灭菌 一、连续灭菌方法 空罐灭菌 加热器、维持罐和冷却器也先进行灭菌。 耐热性物料和不耐热性物料可分开灭菌。 糖和氮源分开灭菌。 第三十五页，共六十六页，2022年，8月28日 第二节??? 连续灭菌 二、连续灭菌反应器的流体流动模型 τ= 式中： 反应器中液体所占的体积（L，m3） Q：通过反应器的流体流速（L/min，m3/min） 在设计连续灭菌设备时，必须认识到并不是培养基的每一质点都在反应器中停留同样的时间。 第三十六页，共六十六页，2022年，8月28日 活塞流（理想） 滞流， V= 0.82Vmax 湍流, V= 0.5 Vmax 实际的反应器中，与流动方向相垂直的截面上各质点 （微团）的流速不同（有流速分布）。 第三十七页，共六十六页，2022年，8月28日 第二节??? 连续灭菌 实际的反应器中，与流动方向相垂直的截面上各质点（微团）的流速不同（有流速分布），这就必然造成物料间的（轴向）混合，这样就不能保证物料先进的先出，后进的后出，那么有的物料灭菌时间长，有的灭菌时间短，有的物料达到了灭菌要求，而有的没有达到，由此我们在设计反应器时，一定考虑到这个现象，引入的τ概念。 第三十八页，共六十六页，2022年，8月28日 第二节??? 连续灭菌 返混现象 ： 反应器中停留时间不同的物料之间的混合称为返混。 按照返混的程度，在化学工程中建立了两种理想的连续流动反应器模型。 连续搅拌罐（CSTR）和活塞流反应器（PFR）反应器 返混为∞ 返混为零 第三十九页，共六十六页，2022年，8月28日 第二节??? 连续灭菌 在实际反应器中，其返混程度总是处于两种模型之间。搅拌良好的反应器接近于CSTR，管式反应器和填充床反应器返混程度较小，接近于PFR反应器。 这两种模型都可用于培养基灭菌以及微生物的培养。 第四十页，共六十六页，2022年，8月28日 第二节??? 连续灭菌 （1）PFR模型（活塞流）plug flow reactor 物料沿同一方向以相同速度向前流动，在流动方向上没有物料返混，所有物料在反应器中的停留时间都是相同的。（长径比很大的管式反应器，没有弯头、阀门、管件、接近于PFR模型） 第四十一页，共六十六页，2022年，8月28日 第二节??? 连续灭菌（1）PFR模型（活塞流模型）plug flow reactor 恒温热灭菌状况： 1 同一截面上活孢子浓度（N）相等，热死灭速率相等。 2 沿流动的方向，活孢子浓度（N）下降，热死灭速率也相应下降。 第四十二页，共六十六页，2022年，8月28日 第二节??? 连续灭菌（1）PFR模型（活塞流模型）plug flow reactor 求算N、t、L的数学关系 方法：对反应器进行物料衡算。 培养液通过PFR全反应器所达到的灭菌程度的计算： 先对微元物料衡算，再沿流动方向的长度积分。 第四十三页，共六十六页，2022年，8月28日 物料衡算通式： 进入量=排出量+反应量+积累量 dv足够小，可以认为在此微元内N相等，热死灭速率处处相等，是均一体系。 QN=Q（N+dN）+ KNAdl + 0 A为横截面积 整理得：QdN=-KNAdl 第四十四页，共六十六页，2022年，8月28日 第二节??? 连续灭菌（1）PFR模型（活塞流模型）plug flow reactor QdN=-KNAdl ∵ ∴ ，积分 结论：活塞流的灭菌效果与间歇反应器的分 批灭菌效果相同。 第四十五页，共六十六页，2022年，8月28日 第四十六页，共六十六页，2022年，8月28日 第二节??? 连续灭菌（2）CSTR模型（全混流模型）Continued flow Stirred Tank Reactor 第四十七页，共六十六页，2022年，8月28日 第一页，共六十六页，2022年，8月28日  本章主要内容 第一节 分批灭菌 第二节 连续灭菌 第二页，共六十六页，2022年，8月28日 培养基灭菌程度N / N0 培养基灭菌程度的要求因发酵系统而异。 某些培养过程，由于培养基中的基质不