第二章培養(yǎng)基與種子制備設(shè)備

1、第二章第二章培養(yǎng)基和種子制備設(shè)備培養(yǎng)基和種子制備設(shè)備 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備2.3 2.3 種子制備設(shè)備種子制備設(shè)備 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備2.1.1 2.1.1 糖蜜稀釋器糖蜜稀釋器 糖蜜是糖廠的一種副產(chǎn)物，含有大量的可發(fā)酵性糖，是制造酒精的良好原料。由于原糖蜜的濃度一般都在以上，膠體物質(zhì)和灰分多，產(chǎn)酸細(xì)菌多，酵母不能直接利用，所以在利用糖蜜生產(chǎn)酒精前，需進(jìn)行稀釋、酸化、滅菌和增加營(yíng)養(yǎng)鹽等處理過(guò)程。1間歇式稀釋設(shè)備 間歇式糖蜜稀釋器通常是一敞口容器，內(nèi)裝有攪拌裝置或用通風(fēng)代替攪

2、拌，使糖蜜與水均勻混合。 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備2糖蜜連續(xù)稀釋器 （1）水平式糖蜜稀釋器，如圖2-1所示。主體為一筒形水平管，沿管長(zhǎng)在管內(nèi)裝有若干隔板和篩板，將其分成若干空段。隔板上的孔上下交錯(cuò)地配置，以改善糖液流動(dòng)形式，使糖蜜與水很好地混合。每塊隔板固定在兩根水平桿上，以便清理。該稀釋器沒(méi)有攪拌器，節(jié)省動(dòng)力。該稀釋器同時(shí)可進(jìn)行稀釋，加營(yíng)養(yǎng)鹽等操作。 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備圖2-1 水平式糖蜜連續(xù)稀釋器 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備（2）立式糖蜜稀釋器，如圖2-2所示，器身為圓筒形，總高為1.5。器

3、的下部有3個(gè)連接管，最下方的2個(gè)分別為熱水和糖蜜進(jìn)口。糖蜜和熱水進(jìn)入后流過(guò)下邊的一個(gè)中心有圓形孔的隔板，與剛進(jìn)入的冷水混合。圓筒部分有78塊具有半圓形缺口的隔板交替配置，迫使液體交錯(cuò)呈湍流運(yùn)動(dòng)，使糖蜜和水更好地混合。 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備圖2-2 立式糖蜜連續(xù)稀釋器 1隔板；2固定桿 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備（3）錯(cuò)板式連續(xù)稀釋器，該器是在一般的圓形管內(nèi)裝上交錯(cuò)排列的擋板，擋板傾斜安裝以減少流動(dòng)阻力。糖蜜和水從稀釋器的上部自上而下以逆流方式流動(dòng)，經(jīng)過(guò)器內(nèi)各擋板的作用，糖蜜反復(fù)改變流向，使糖蜜和水得到均勻的混合。（4）脹縮式糖蜜

4、連續(xù)稀釋器，該器是一個(gè)中間幾次突然收縮的中間圓筒。水和糖蜜從器身低端進(jìn)入，糖液在器內(nèi)因器徑的幾次改變使流速隨著發(fā)生多次改變，促進(jìn)了糖液的均勻混合，最后從頂部獲得符合工藝需要的稀釋液。 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備2.1.2 2.1.2 淀粉質(zhì)原料的蒸煮糖化設(shè)備淀粉質(zhì)原料的蒸煮糖化設(shè)備 淀粉質(zhì)原料中所含的淀粉存在于原料的細(xì)胞之中，受到細(xì)胞壁的保護(hù)，不呈溶解狀態(tài)，不能被糖化劑中的淀粉酶直接作用。淀粉必須先經(jīng)糖化劑中的淀粉酶作用變成可發(fā)酵性糖之后，才能被酵母利用，發(fā)酵而生產(chǎn)酒精。將淀粉質(zhì)原料進(jìn)行蒸煮的目的是：借助蒸煮時(shí)的高溫作用，使原料的淀粉細(xì)胞膜和植物組織破裂，其內(nèi)容物

5、流出，成溶解狀態(tài)變成可溶性淀粉，以便糖化劑作用。 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備1蒸煮設(shè)備 目前，生物工廠采用的連續(xù)蒸煮設(shè)備有罐式、柱式和管式三種形式。（1）蒸煮罐和后熟器 蒸煮罐是由圓筒體與球形或碟形封頭焊接而成，粉漿用往復(fù)泵由下端中心進(jìn)料口壓力罐內(nèi)，被加熱蒸汽管噴出的蒸汽迅速加熱到蒸煮溫度，此罐保持壓力為0.30.35MPa（表壓）。糊化醪出口管應(yīng)伸入管內(nèi)300400mm，使罐頂部留有一定的自由空間。在靠近加熱位置的上方有溫度計(jì)插口，以測(cè)試醪液被加熱的溫度。 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備 罐式連續(xù)蒸煮的加熱罐和后熟器，其直徑不宜太大。原

6、因是醪液從罐底中心進(jìn)入后作返混運(yùn)動(dòng)，不能保證醪液的先進(jìn)先出，致使時(shí)間不均勻，而造成部分醪液蒸煮不透就過(guò)早排出，而另有局部醪液過(guò)熱而焦化。 糊化醪隨著流動(dòng)，壓力下降，產(chǎn)生二次蒸汽，由最后一個(gè)后熟器分離出來(lái)。故最后一個(gè)后熟器也稱為汽液分離器。分離出的二次蒸汽，可預(yù)熱粉漿。汽液分離器的液位較低，上部需留有足夠的自由空間，以分離二次蒸汽。 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備1222(1)(1) (2 -1 )VVNVVN12 ( 2 - 2 )1VVN當(dāng)蒸煮罐和各后熟器采用相同體積時(shí)，每個(gè)后熟器所需體積計(jì)算如下：故式中 包括有加熱蒸汽冷凝水在內(nèi)的糊化醪量，m3/h 蒸煮時(shí)間，h

7、蒸煮罐和后熟器的數(shù)目； 最后一個(gè)后熟器的充滿系數(shù)，約為0.5； 蒸煮罐和后熟器的體積，m3。 12VNV 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備（2）加熱器 結(jié)構(gòu)如圖2-3，該加熱器是由三層直徑不同的套管組成。粉漿流經(jīng)中層管，高壓加熱蒸汽從內(nèi)、外兩層進(jìn)入，穿過(guò)小孔向粉漿液流中噴射。此加熱器汽液接觸均勻，加熱比較全面，在很短時(shí)間內(nèi)可使粉漿達(dá)到規(guī)定的蒸煮溫度。 加熱管壁上小孔分布區(qū)稱為“有效加熱段”，粉漿在“有效加熱段”停留的時(shí)間較短，一般為1520s。粉漿在此區(qū)域內(nèi)流速不超過(guò)0.1m/s為宜，粉漿的初溫一般為70左右，加熱蒸汽的壓力為0.5MPa（表壓）。 2.1 2.1 液體

8、培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備圖2-3 加熱器 1冷粉漿；2蒸汽；3內(nèi)管； 4中管；5外管； 6熱粉漿 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備（3）真空冷凝器 由汽液分離器排出的糊化醪溫度為100左右，黏度大，又含有固形物，需降溫至60左右進(jìn)行糖化。許多廠家采用真空冷卻器進(jìn)行糊化醪糖化之前的冷卻過(guò)程，如圖2-4所示，真空冷卻器的器身為圓筒錐底，料液以切線進(jìn)入，由于器內(nèi)為真空，醪液產(chǎn)生自蒸發(fā)，產(chǎn)生大量的二次蒸汽，醪液在器內(nèi)旋轉(zhuǎn)被離心甩向周邊沿壁下流，從錐底排醪液口排出。二次蒸汽從器頂進(jìn)入冷凝器被水冷凝，不凝性氣體由真空泵或蒸汽噴射器抽出。 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備

9、設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備圖2-4 真空冷卻裝置圖1真空冷卻器；2冷凝器；3噴射器；4冷水進(jìn)口；5料液進(jìn)口 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備2糖化設(shè)備（1）連續(xù)糖化罐：連續(xù)糖化罐的任務(wù)是把已降溫至6062的糊化醪，與糖化醪液或曲乳（液）混合，將60下維持3045，保持流動(dòng)狀態(tài)，使淀粉在酶的作用下變成可發(fā)酵性糖。 如圖2-5所示，連續(xù)糖化罐是一個(gè)圓筒外殼，球形或罐形底的容器。若進(jìn)入的糊化醪未經(jīng)冷卻或冷卻不夠，則糖化罐內(nèi)需設(shè)有冷卻蛇管。為保證醪液在罐內(nèi)達(dá)到一定的糖化時(shí)間，應(yīng)保證糖化醪的容量不變，故設(shè)有自動(dòng)控制液位的裝置。罐內(nèi)裝有攪拌器12組，攪拌轉(zhuǎn)數(shù)為4590r/min。 2

10、.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備圖2-5 連續(xù)糖化罐 1糊化醪進(jìn)管；2水和液體曲或曲乳 或糖化酶進(jìn)入；3無(wú)菌壓縮空氣管；4人孔；5溫度計(jì)插口；6殺菌蒸汽進(jìn)口管；7糖化醪出口管；8攪拌器 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備3() ( 2 - 3 )6 0VVmV糖化罐的體積取決于醪液流量和在罐中的停留時(shí)間以及裝滿程度，可按下式計(jì)算： 式中 糖化醪液量（包括曲量），m3/h 醪化液在罐內(nèi)停留時(shí)間，min 裝填系數(shù)，0.750.85。 連續(xù)糖化罐的直徑，圓筒部分高和球形底（或罐底）高度之間的比例關(guān)系如下：( 0 . 51 . 0 ) Dh = ( 0 .

11、1 1 - 0 . 2 5 ) DH 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備（2）真空糖化裝置：真空糖化裝置如圖2-6所示，依靠壓力差蒸煮醪液由汽液分離器，與糖化曲液（由計(jì)量暫存桶）同時(shí)進(jìn)入到蒸發(fā)-糖化器。輸送曲液（糖化醪液稀釋水）到噴射-蒸汽的湍流中是依靠發(fā)生引射的混合效果，使曲液與蒸煮醪充分接觸。在糖化罐內(nèi)蒸煮醪被迅速冷卻。符合糖化的最小體積應(yīng)使糖化醪在真空糖化罐內(nèi)平均停留時(shí)間為20（連續(xù)糖化采用4045或更長(zhǎng)時(shí)間），然后進(jìn)入三級(jí)真空冷卻的第一室。 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備汽液分離器（最后一個(gè)后熟器）；糖化曲液計(jì)量罐；真空糖化罐，冷凝器；

12、三級(jí)真空冷卻器，三級(jí)冷凝器糖化醪泵；1、2、8閥；3、4、5、6、9控制閥及管；5測(cè)溫管圖2-6 真空糖化裝置 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備2.1.3 2.1.3 啤酒生產(chǎn)中麥汁的制備設(shè)備啤酒生產(chǎn)中麥汁的制備設(shè)備 啤酒廠糖化車間是關(guān)系到啤酒產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵車間之一。主要任務(wù)是原料加水糊化、糖化、糖化醪過(guò)濾和麥汁煮沸。其主要設(shè)備也是為完成這幾項(xiàng)任務(wù)而設(shè)的。1啤酒廠糖化設(shè)備的組合方式（1）四器組合，一般的啤酒廠多采用四器組合，每一個(gè)鍋負(fù)責(zé)完成一項(xiàng)任務(wù)，四器為糊化鍋、糖化鍋、過(guò)濾槽（或壓濾機(jī)）和麥汁煮沸鍋。四器組合適用于產(chǎn)量較大的工廠。 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)

13、備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備（2）六器組合，為了加大產(chǎn)量，提高設(shè)備利用率，在四器組合的基礎(chǔ)上，增加一只過(guò)濾槽和一只麥汁煮沸鍋，變?yōu)榱鹘M合。另一種六器組合方式為兩只糖化糊化兩用鍋，兩只過(guò)濾槽和兩只麥汁煮沸鍋。更便于生產(chǎn)周轉(zhuǎn)。（3）兩器組合，僅由一個(gè)糖化鍋兼麥汁過(guò)濾槽和糊化鍋兼煮沸鍋組成。這種設(shè)備組合簡(jiǎn)單、投資少，適用于小型啤酒廠，近年來(lái)興起的 “微型扎啤酒坊”都采用兩器組合。 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備2糊化鍋 糊化鍋是用來(lái)加熱煮沸輔助原料和部分麥芽粉醪液，使其淀粉液化和糊化。（1）糊化鍋的構(gòu)造。如圖2-7所示，鍋身為圓柱形，鍋底為弧形或球形，設(shè)有蒸汽夾套。頂蓋中心有直

14、通到室外的升氣管，升氣管的截面積一般為鍋內(nèi)料液面積的1/501/30。粉碎后麥芽粉等和熱水由下粉管及進(jìn)水管混勻后送入，借助槳式攪拌器的作用，充分混勻，保證醪液中較重粒子的懸浮。底部夾套的蒸汽進(jìn)口為4個(gè)，均勻分布周邊上。最后糊化醪經(jīng)鍋底出口用泵壓送至糖化鍋。 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備圖2-7 糊化鍋1筒形風(fēng)帽；2升氣管；3下粉管；4人孔雙拉門；5鍋蓋；6鍋體；7不凝氣管；8旋槳式攪拌器；9出料閥；10減速箱；11電機(jī)；12冷凝水管；13蒸汽入口；14污水槽；15風(fēng)門；16環(huán)形洗水管 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備3、糖化鍋 啤酒糖化鍋的用

15、途是使麥芽糖與水混合，并保持一定溫度進(jìn)行蛋白質(zhì)分解和淀粉糖化。其結(jié)構(gòu)、外形加工材料都與糊化鍋大致相同，如圖2-8所示。一般糖化鍋體積是糊化鍋的大約兩倍。4、麥汁煮沸鍋 麥汁煮沸鍋又稱煮沸鍋，或稱濃縮鍋，用于麥汁的煮沸和濃縮，把麥汁中多余水分蒸發(fā)掉，使麥汁達(dá)到要求濃度，并加入酒花，浸出酒花中的苦味及芳香物質(zhì)。 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備圖2-8 糖化鍋人孔單拉門；電動(dòng)機(jī)；減速箱； 出料閥；攪拌器； 鍋身；鍋蓋； 人孔雙拉門；下粉筒； 10排汽管；11筒形風(fēng)帽 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備 圖2-9為夾套式圓形煮沸鍋。其結(jié)構(gòu)和糊化鍋相同，因

16、其需要容納包括濾清液在內(nèi)的全部麥汁，體積較大，鍋內(nèi)有攪拌。 圖2-10是具有列管式內(nèi)加熱器的圓形麥汁煮沸鍋，為了增加單位容量麥汁的加熱面積，改善麥汁的對(duì)流情況，加強(qiáng)煮沸效果，煮沸鍋內(nèi)，另加加熱裝置。也有設(shè)置兩段內(nèi)加熱管的煮沸鍋。中心加熱器，占鍋體積的45, 加熱面積可按工藝要求設(shè)計(jì)，每小時(shí)蒸發(fā)量可達(dá)10。 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備圖2-9 夾套式圓形煮沸鍋 1電動(dòng)機(jī)；2減速箱；3出料閥；4攪拌裝置；5鍋體； 6液量標(biāo)尺；7人孔雙拉門；8鍋蓋；9排氣管； 10筒形風(fēng)帽；11人孔單拉門 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備圖2-10 有列管式內(nèi)加

17、熱器的煮沸鍋 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備外加熱煮沸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)如下： 麥汁溫度可達(dá)106-108，可縮短煮沸時(shí)間60-70。 由于密閉煮沸，可使麥汁色度降低，提高-苦味酸的異構(gòu)化，提高酒花利用率。 蛋白質(zhì)凝固物分離較好，因而發(fā)酵良好，啤酒過(guò)濾性能得到改善。 選擇適當(dāng)管徑和液體流速，可獲得較高的自身清潔程度， 每周可只清洗一次，節(jié)省清洗堿液和時(shí)間。國(guó)內(nèi)常用糊化鍋、糖化鍋、煮沸鍋的技術(shù)參數(shù)見表2-1。 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備表2-1 常用糊化鍋、糖化鍋、煮沸鍋技術(shù)參數(shù)形 式有效體積/L加熱面積/鍋體直徑總高/攪拌器轉(zhuǎn)數(shù)/（r/min）電

18、動(dòng)功率/kW備注圓形夾套加熱槳式攪拌內(nèi)列管加熱器600087001000014000340006.044.258135223002980300031103000350032003865400772730303030-5.55.55.55.5糊化鍋糖化鍋糊化鍋煮沸鍋煮沸鍋煮沸鍋 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備5、糖化醪過(guò)濾槽 糖化醪的過(guò)濾是啤酒廠獲得澄清麥汁的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備。國(guó)內(nèi)對(duì)糖化醪過(guò)濾主要用兩種設(shè)備，即有平底篩的過(guò)濾槽和板框過(guò)濾機(jī)。 圖2-11過(guò)濾槽是一常壓過(guò)濾設(shè)備，具有圓柱形槽身，弧形頂蓋，平底上有帶濾板的夾層。上半部的形狀與糊化鍋、糖化鍋、煮沸鍋基本相同。過(guò)濾槽

19、平底上方8-12處，水平鋪設(shè)過(guò)濾篩板。槽中設(shè)有耕糟機(jī)，用以疏松麥糟和排麥糟。一般麥糟層厚為0.3-0.4,過(guò)濾面積為每100干麥芽，所需過(guò)濾面積為0.5左右。 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備圖2-11 過(guò)濾槽 1人孔單拉門；2人孔雙拉門；3噴水管；4濾板；5出槽門；6變速箱；7電動(dòng)機(jī)；8油壓缸；9減速箱；10耕槽裝置；11槽體；12槽蓋；13排氣管；14筒形風(fēng)帽 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備 圖2-12是快速過(guò)濾槽，是一種在低真空下操作的新型糖化醪過(guò)濾設(shè)備。該過(guò)濾槽的器身有圓柱形和長(zhǎng)方形的，底部為錐形。在槽身的下部裝有5-7層呈網(wǎng)狀且互相溝

20、通的過(guò)濾管，上有條型濾孔，每一層過(guò)濾管為一獨(dú)立的過(guò)濾單元，過(guò)濾操作時(shí)，先把糖化醪用泵輸送到已用熱水預(yù)熱過(guò)的過(guò)濾槽中，醪液通過(guò)兩個(gè)分配器均勻地分布到槽內(nèi)，在濾管上形成濾層。當(dāng)醪液沒(méi)過(guò)濾管后，開始用泵抽濾。開始流出的麥汁比較渾濁，用泵返回過(guò)濾槽，待麥汁清亮透明后，送入麥汁煮沸鍋。 2.1 2.1 液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備液體培養(yǎng)基的制備設(shè)備圖2-12 快速過(guò)濾槽結(jié)構(gòu)示意圖 1麥汁醪管；2麥汁醪泵；3升氣管；4麥汁回流泵；5麥汁受皿；6到煮沸鍋麥汁管；7排污水管；8麥汁泵；9麥汁濾出管；10麥糟排送到麥糟槽；11排麥糟閥門；12洗水泵；13水管 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備 液體培養(yǎng)

21、基的滅菌可利用熱量、化學(xué)藥物和電磁波，也可用機(jī)械方法，例如過(guò)濾、離心分離、靜電等方法，還有的采用-射線、-射線、紫外線、超聲波、微波等對(duì)物料進(jìn)行滅菌。但我國(guó)仍采用蒸汽加熱滅菌的較多。工廠中蒸汽容易獲得，這種方法采用高溫短時(shí)間滅菌，培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分的破壞較少，又便于自動(dòng)化，是一種簡(jiǎn)單、廉價(jià)、有效的滅菌方法。 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備2.2.1 2.2.1 培養(yǎng)基的熱滅菌動(dòng)力學(xué)培養(yǎng)基的熱滅菌動(dòng)力學(xué) 在一定溫度下，活的微生物雜菌細(xì)胞（包括雜菌芽孢），受熱死亡過(guò)程遵照分子反應(yīng)速度理論，與一級(jí)化學(xué)反應(yīng)中未反應(yīng)分子的減少速度類似。雜菌是一個(gè)復(fù)雜的高分子體系，其受熱死亡是因蛋白質(zhì)高分子

22、物質(zhì)不活潑，結(jié)果導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，這種反應(yīng)同屬于一級(jí)反應(yīng)。1對(duì)數(shù)殘留公式與理論滅菌時(shí)間 雜菌在一定溫度下，受熱死亡遵循一級(jí)反應(yīng)方程的規(guī)律。 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備()dNd ( 2 - 4 )d Nk NdNk 活菌的減少率 與有下列關(guān)系： 活菌個(gè)數(shù)； 受熱時(shí)間； 反應(yīng)速度常數(shù)，（s-1），大小與微生物的種類和加熱溫度有關(guān)。 將上式積分： 滅菌時(shí)間， 滅菌開始時(shí)，污染的培養(yǎng)基中雜菌個(gè)數(shù)，mL； 經(jīng)滅菌時(shí)間后，殘存活菌的個(gè)數(shù)，mL0sNN0 ( 2 - 5 )SONXNd Nkdd 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備00 ( 2- 6)N2. 303l g

23、( 2- 7)ssNI nkNkN得： 以上兩式是分別以自然對(duì)數(shù)形式和常用對(duì)數(shù)形式表示的液體熱滅菌的對(duì)數(shù)殘留公式。由上兩式可得理論滅菌時(shí)間：001 ( 2 - 8 )1=2 . 3 0 3l g ( 2 - 9 )ssNI nkNNkN 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備0sN 理論滅菌時(shí)間，是指特定滅菌溫度下的滅菌時(shí)間，但實(shí)際生產(chǎn)中蒸汽加熱滅菌的時(shí)間則以工廠的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定，通常高溫滅菌時(shí)間為1530s，然后根據(jù)生產(chǎn)的類型再在維持罐內(nèi)維持825。若要求培養(yǎng)基滅菌后絕對(duì)無(wú)菌，即 ，從上面公式可以看出，滅菌時(shí)間將等于無(wú)窮大，這當(dāng)然是不可能的。根據(jù)實(shí)際情況，培養(yǎng)基滅菌后，以培養(yǎng)液中還

24、殘留一定的活菌數(shù)來(lái)計(jì)算。工程上，通常以 ，即雜菌污染降低到被處理的每1000罐中，只殘留一個(gè)活菌。 310/sN個(gè) 罐 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備2E-R T ( 2 - 1 0 )k = A ed I n KEd TR T2滅菌溫度與菌死亡的反應(yīng)速度常數(shù)的關(guān)系 微生物的熱死屬于單分子反應(yīng)，所以滅菌溫度與菌死亡的反應(yīng)速度常數(shù)的關(guān)系可用一級(jí)反應(yīng)的公式阿累尼烏斯方程表示： 取：式中 菌死亡的速度常數(shù)，1/ 阿累尼烏斯常數(shù)，1/； 氣體常數(shù)（1.9874.187）圖2-13 菌死 亡速度常數(shù) 與溫度的關(guān)系 熱力學(xué)溫度，； 細(xì)菌孢子的活化能，4.187; 2.718kARTEe

25、2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備 溫度與菌死亡速度常數(shù)的關(guān)系，可用圖2-13(細(xì)菌芽孢）作例子說(shuō)明。在圖中k和1/T之間呈直線關(guān)系。得： 這就是加熱滅菌的時(shí)間和溫度之間的理論關(guān)系。實(shí)際上，濕熱滅菌的時(shí)間和溫度還要受培養(yǎng)基的質(zhì)量、雜菌濃度、雜菌種類、培養(yǎng)基的PH等因素的影響。從上式中也可以看出，滅菌時(shí)間和溫度與活化能有一定的關(guān)系。 0011 = ( 2 - 1 1 )AER TsER TsNkA eI nkNNeI nN將代入中 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備圖2-13 菌死亡速度常數(shù)與溫度的關(guān)系 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備3活化能 活化能

26、是一種能量，是反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中，能促使化學(xué)反應(yīng)的一種能量。在活化能大的反應(yīng)中，反應(yīng)速度隨溫度的變化也大。反之，如果反應(yīng)的活化能非常小，那么，反應(yīng)速度隨溫度的變化也很小。據(jù)測(cè)定，細(xì)菌孢子死滅的活化能，大致在4.187（50100）KJ/mol的范圍，營(yíng)養(yǎng)成分中的酶、蛋白質(zhì)或維生素破壞的活化能在4.187（226）KJ/mol。從以上數(shù)值看，細(xì)菌死滅的活化能比培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)成分破壞的活化能大得多。圖2-14表示了溫度與細(xì)菌孢子死亡速度常數(shù)與酶或維生素破壞速度常數(shù)之間的關(guān)系。 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備圖2-14 溫度對(duì)細(xì)菌、孢子、維生素或酶破壞速度常數(shù)的關(guān)系 2.2 2.2 培養(yǎng)基

27、的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備 采用高溫短時(shí)間對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌，營(yíng)養(yǎng)成分并不是不破壞，而是高溫短時(shí)間可以使雜菌死亡，而營(yíng)養(yǎng)成分因時(shí)間短破壞的較少。從而達(dá)到既滅菌徹底又較多的保持了營(yíng)養(yǎng)成分的目的。從表2-2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以清楚地說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備表2-2 培養(yǎng)基達(dá)到完全滅菌時(shí)，滅菌溫度和時(shí)間對(duì)培養(yǎng)基養(yǎng)分破壞的比較（以維生素B1為準(zhǔn)） 滅菌溫度/滅菌時(shí)間/min營(yíng)養(yǎng)成分破壞率/%滅菌溫度/滅菌時(shí)間/min營(yíng)養(yǎng)成分破壞率/%1101101151204003615499.36750271301451500.50.080.01821 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌

28、設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備2.2.2 2.2.2 常用滅菌設(shè)備常用滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的連續(xù)滅菌有以下優(yōu)點(diǎn)： 提高產(chǎn)量，設(shè)備利用率高。 與分批滅菌比較，培養(yǎng)液受熱時(shí)間短，培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)成分破壞較少。 產(chǎn)品質(zhì)量較易控制，蒸汽附和均衡，操作方便。 降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，適用于自動(dòng)控制。 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備1連消塔-噴淋冷卻流程及設(shè)備圖2-17 連消器圖2-16 套管式連消塔 圖2-15為連消塔加熱的連續(xù)滅菌流程。待滅菌料液由連消泵送入連消塔底端，料液在此被加熱蒸汽立即加熱到滅菌溫度383403K,由頂部流出，進(jìn)入維持罐，維持825min，后經(jīng)噴淋冷卻器冷卻到生產(chǎn)要求溫度。 連消塔構(gòu)造如圖

29、2-16和圖2-17。 套管式連消塔內(nèi)物料被加熱到383403K，培養(yǎng)液在管內(nèi)高溫滅菌的逗留時(shí)間為1520s，流動(dòng)線速度小于0.1m/s，蒸汽從小孔噴出速度為2540m/s。 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備圖2-15 培養(yǎng)液連續(xù)滅菌流程1料液罐；2連消泵；3連消塔；4維持罐；5噴淋冷卻器 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備圖2-16 套管式連消塔圖2-17 連消器 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備2、噴射加熱-真空冷卻流程及設(shè)備 圖2-18所示為噴射加熱的連續(xù)滅菌流程。培養(yǎng)液在指定的滅菌溫度下逗留的時(shí)間由維持段管子的長(zhǎng)度來(lái)保證。滅過(guò)菌的培養(yǎng)基通過(guò)

30、一膨脹閥進(jìn)入真空冷卻器而急速冷卻。此流程能保證培養(yǎng)液先進(jìn)先出，避免過(guò)熱或滅菌不透現(xiàn)象。圖2-19為噴射加熱示意圖，當(dāng)料液壓經(jīng)漸縮噴嘴，以高速噴出時(shí)，將蒸汽由吸入口經(jīng)吸入室進(jìn)入混合噴嘴中混合，混合段較長(zhǎng)，有利于汽液混合。 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備圖2-18 噴射加熱連續(xù)滅菌流程真空冷卻器真空冷卻器 急速冷卻急速冷卻 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備圖2-19 噴射加熱器示意圖1噴嘴；2吸入口；3吸入室；4混合噴嘴；5混合段；6擴(kuò)大管 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備3、薄板換熱器連續(xù)滅菌流程 圖2-20為薄板換熱器連續(xù)滅菌流程。培養(yǎng)液在設(shè)備

31、中同時(shí)完成預(yù)熱、加熱滅菌、維持及冷卻過(guò)程。利用薄板換熱器進(jìn)行連續(xù)滅菌時(shí)，加熱和冷卻培養(yǎng)液所需的時(shí)間比使用噴射式連續(xù)滅菌稍長(zhǎng)，但滅菌周期則較間歇滅菌短得多。由于待滅菌培養(yǎng)液的預(yù)熱過(guò)程同時(shí)為滅菌培養(yǎng)液的冷卻的過(guò)程，所以節(jié)約了加熱蒸汽及冷卻水的消耗。 2.2 2.2 培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備培養(yǎng)基的滅菌設(shè)備圖2-20 薄板換熱器連續(xù)滅菌流程 2.3 2.3 種子制備設(shè)備種子制備設(shè)備 種子制備的工藝流程如圖2-21所示: 實(shí)驗(yàn)室種子制備階段，包括瓊脂斜面、固體培養(yǎng)基擴(kuò)大培養(yǎng)或搖瓶液體培養(yǎng)。 生產(chǎn)車間種子制備階段。如種子罐擴(kuò)大培養(yǎng)。 一般實(shí)驗(yàn)室接種多在無(wú)菌潔凈室內(nèi)進(jìn)行，對(duì)無(wú)菌操作間內(nèi)的空氣及室內(nèi)用品的無(wú)菌程度要

32、求較高。另外，建筑上要求光滑，室內(nèi)密封性好，干燥。最好有無(wú)菌空氣導(dǎo)入設(shè)施或有調(diào)溫、通風(fēng)裝置。通常用紫外線殺菌，一般30W紫外線燈開啟1h即可滿足一般的無(wú)菌要求。有時(shí)也用乳酸或甲醛等化學(xué)消毒劑熏蒸滅菌，。 2.3 2.3 種子制備設(shè)備種子制備設(shè)備 圖2-21 種子擴(kuò)大培養(yǎng)流程圖 2.3 2.3 種子制備設(shè)備種子制備設(shè)備 一般在潔凈室內(nèi)常備有超凈工作臺(tái)。其原理主要是借助鼓風(fēng)機(jī)將空氣輸入，通過(guò)粗濾、超濾纖維細(xì)濾，使進(jìn)入凈化工作臺(tái)小室內(nèi)的空氣成為除去微生物、塵埃的無(wú)菌而潔凈的空氣。使用該種設(shè)備的房間要求保持潔凈無(wú)塵，以免因過(guò)濾介質(zhì)吸附飽和而造成短路失效，或者由于阻力太大，風(fēng)壓小而保持不了小室正壓，造成

33、外部有菌空氣入侵。 2.3 2.3 種子制備設(shè)備種子制備設(shè)備 2.3.1 2.3.1 潔凈室潔凈室 潔凈室亦稱為無(wú)塵室或清凈室。是指將一定空間范圍內(nèi)空氣中的微粒子、有害空氣、細(xì)菌等污染物排除，并將室內(nèi)溫度、潔凈度、室內(nèi)壓力、氣流速度與氣流分布、噪音振動(dòng)及照明、靜電控制在某一需求范圍內(nèi)，而給予特別設(shè)計(jì)的房間。亦即是不論外在空氣條件如何變化，其室內(nèi)均能維持原先所設(shè)定要求的潔凈度、溫濕度及壓力等性能特性。 2.3 2.3 種子制備設(shè)備種子制備設(shè)備 1潔凈室分類 根據(jù)潔凈室內(nèi)空氣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同,可以將潔凈室分為:亂流式、層流式和復(fù)合式.（1）亂流式：空氣由空調(diào)箱經(jīng)風(fēng)管與潔凈室內(nèi)空氣過(guò)濾器進(jìn)入潔凈室，并由潔凈室兩側(cè)隔間墻板或高架地板回風(fēng)。氣流非直線型運(yùn)動(dòng)而呈不規(guī)則之亂流或渦流狀態(tài)。優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、系統(tǒng)建造成本低，潔凈室擴(kuò)充比較容易，在某些特殊用途場(chǎng)所，可并用無(wú)塵工作臺(tái)。缺點(diǎn)：亂流造成的微塵粒子于室內(nèi)空間飄浮不易排出，易污染產(chǎn)品。 2.3 2.3 種子制備設(shè)備種子制備設(shè)備 （2）層流式：層流式空氣氣流運(yùn)動(dòng)成一均勻直線形，空氣由覆蓋率達(dá)100%的過(guò)濾器進(jìn)入室內(nèi)，并由高架地板或兩側(cè)隔墻板回風(fēng)，此型式適用于潔凈室等級(jí)需求較高的環(huán)境使用。 水平層流式：水平式空氣自過(guò)濾器單方向吹出，由對(duì)邊墻壁回風(fēng)系統(tǒng)回風(fēng)，塵埃隨風(fēng)向排出室外，一般在下流側(cè)污染較嚴(yán)重。 垂直層