培養(yǎng)基制備滅菌-1

第二節(jié)液體培養(yǎng)基的制備及殺菌設(shè)備

一、淀粉質(zhì)原料的蒸煮糖化設(shè)備（一）淀粉質(zhì)原料蒸煮糖化的目的

用加熱蒸汽加熱蒸煮，使原料的淀粉經(jīng)糊化、糖化，轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性糖。借助蒸汽的高溫高壓作用，把存在于原料中的大量微生物進(jìn)行滅菌。排除原料中的一些不良成分及氣味。

為了實現(xiàn)這些目的，蒸煮設(shè)備必須達(dá)到下列要求：（l）能使淀粉細(xì)胞完全破裂，淀粉溶解成均勻的糊狀物；（2）盡量減少淀粉和糖分的損耗，避免產(chǎn)生其它不必要的有害的化學(xué)變化；（3）節(jié)省蒸汽，減少熱損失；（4）設(shè)備能承受較高的壓力，具有耐磨性，能使物料在鍋內(nèi)充分翻動，受熱均勻；（5）結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，投資少。（二）蒸煮設(shè)備原料的蒸煮方法有間歇蒸煮和連續(xù)蒸煮。為了提高蒸煮醪質(zhì)量和減輕勞動強(qiáng)度，目前我國酒精廠廣泛采用連續(xù)蒸煮的方法。常用的有罐式連續(xù)蒸煮，管式連續(xù)蒸煮，柱式連續(xù)蒸煮等三種方法。1.

罐式連續(xù)蒸煮糖化特點(diǎn)：采用噴射加熱器連續(xù)加熱，節(jié)省能耗；操作容易控制；設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，為大中型工廠廣泛采用；蒸煮溫度可高可低，節(jié)省煤耗。罐式連續(xù)蒸煮糖化流程

加熱器

1.冷粉漿2.蒸汽3.內(nèi)管4.中管5.外管6.熱粉漿

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”停留的時間較短，一般為15～25s。粉漿在此區(qū)域內(nèi)的流速以不超過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）。噴射加熱泵當(dāng)料液經(jīng)噴嘴高速噴出時，帶動周圍氣體向前運(yùn)動，從而使得其周圍產(chǎn)生負(fù)壓，即在真空室內(nèi)形成真空，使得蒸氣從吸入口吸入，在混合室內(nèi)混合，使物料瞬間達(dá)到蒸煮所需的溫度，然后經(jīng)擴(kuò)大管排出，以達(dá)到加熱目的。由于蒸汽與料液混合時間極短（零點(diǎn)幾秒），減少了營養(yǎng)物質(zhì)的破壞。蒸煮罐

1.粉漿入口2.加熱蒸氣管3.糊化醪出口4.安全閥接口5.壓力表6.制液體曲醪出口7.罐耳8.溫度計測溫口9.人孔后熟罐罐式連續(xù)蒸煮的加熱罐和后熟罐，其直徑不宜太大。罐的個數(shù)不易太少，宜采用3~6個。薯類原料蒸煮壓力較低，宜采用4～5個，玉米類原料蒸煮壓力較高，可采用5～6個。

后熟器是利用料液的余熱，在一定壓力和溫度下維持一定時間繼續(xù)蒸煮，所以后熟器又叫維持器。對后熟器的要求是：料液在后熟器中整個截面上均勻地由下向上推進(jìn)，盡可能做到先進(jìn)先出?，F(xiàn)多采用長圓筒形，幾何尺寸為：圓筒部分的直徑與高之比約為1：3～1：5。兩端封頭為半圓形或碟形，壁厚按受內(nèi)壓薄壁容器計算。最后一個后熟器（汽液分離器）

l.糊化醪入口2.糊化醪出口3.耳架4.自控液位儀表接口5.壓力表6.二次蒸汽出口

當(dāng)蒸煮罐和各后熟器采用相同體積時，每個后熟器所需體積計算如下：

故式中V1——包括有加熱蒸汽冷凝水在內(nèi)的糊化醪量，m3/h；

τ——蒸煮時間，h；

N——蒸煮罐和后熟器的數(shù)目；

φ——最后一個后熟器的充滿系數(shù)，約為0.5；

V2——蒸煮罐和后熟器的體積。m3。

罐式連續(xù)蒸煮的特點(diǎn)是中溫緩慢蒸煮，壓力較低，對原料的粉碎度要求不高。缺點(diǎn)：因罐的截面大，截面上漿液流速不均勻，難以保證醪液先進(jìn)先出。

2.管式連續(xù)蒸煮糖化

管式連續(xù)蒸煮是將淀粉質(zhì)原料在高溫高壓下進(jìn)行蒸煮，在管道內(nèi)保溫糊化，并在管道轉(zhuǎn)彎處產(chǎn)生壓力間歇上升和下降，醪液發(fā)生收縮和膨脹，使原料的植物組織和細(xì)胞壁、淀粉顆粒等徹底破裂，產(chǎn)生淀粉糊化和溶解狀態(tài)，而利于酶的作用。管式連續(xù)蒸煮糖化保溫管道保溫管道豎立安裝，在管的接頭處放置35、40、50毫米孔徑的銳孔板，順次排列；粉漿通過銳孔板前后，由于突然的收縮和膨脹，壓力下降，而相應(yīng)的醪液沸點(diǎn)也變更，結(jié)果產(chǎn)生了自蒸發(fā)現(xiàn)象，使醪液在沸騰的狀態(tài)下更好的進(jìn)行蒸煮；醪液經(jīng)過銳孔板時產(chǎn)生了機(jī)械碰撞和銳板邊緣摩擦，有利于淀粉顆粒的破碎，因而增強(qiáng)了蒸煮醪與蒸汽的接觸面積。特點(diǎn)流速較快，故醪液和蒸汽在管道連續(xù)蒸煮器內(nèi)應(yīng)該是混合的較好，因而蒸煮醪的質(zhì)量也應(yīng)該是較均勻的；設(shè)備占地面積相應(yīng)的較少。3.柱式連續(xù)蒸煮糖化柱式連續(xù)蒸煮比管式連續(xù)蒸煮的壓力較低；流速較慢，蒸煮時間可以長些，操作較穩(wěn)定，耗汽量減少28%；原料中糖分的損失也減少，淀粉利用率較高。柱式連續(xù)蒸煮糖化雙酶法制糖工藝流程（三）連續(xù)蒸煮附屬設(shè)備l.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

1.真空冷卻器真空冷卻器的器身為圓筒錐底，料液以切線進(jìn)入。真空度保持在70～80kPa，醪液的溫度很快可降至60～65℃。因器內(nèi)壓力低于大氣壓，真空冷卻器裝置常裝于較高的位置，一般高于糖化鍋10m。若采用水力噴射器抽真空，可與真空冷卻器直接連接，可省去冷凝器。2.噴射泵要使真空冷卻器內(nèi)形成負(fù)壓（真空），其中的二次蒸汽和不凝性氣體必須由真空泵或噴射器抽走。工廠中常用的噴射器是蒸汽噴射泵和水力噴射泵。

水力噴射泵1.水室2.噴嘴3.孔板4.泵殼5.導(dǎo)向環(huán)6.喉管7.排水管水力噴射泵系統(tǒng)水力噴射泵系統(tǒng)由水箱、循環(huán)加壓水泵、水力噴射泵及上下水管組成。生產(chǎn)中還要有補(bǔ)充水的裝置，以控制水箱溫度。必須使水力噴射泵高出地面11米。

蒸汽噴射真空泵水蒸汽噴射真空泵有單級泵和多級泵之分,以適應(yīng)用戶的不同需要。蒸汽噴射真空泵一般真空度大于100mmHg的，使用單級泵就夠了，否則就要使用多級泵。在多級泵中，可在這兩段噴射器之間設(shè)置冷凝器，以冷凝可凝性氣體，特別是工作蒸汽。（四）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60～62℃的糊化醪，連續(xù)地與水混合，并與糖化酶液或麩曲乳（液）混合，在60℃下維持30～45min，保持流動狀態(tài)，以利于酶的活動，使淀粉在酶的作用下變成可發(fā)酵性糖。

l.糊化醪進(jìn)管2.水和液體曲或曲乳或糖化酶進(jìn)入3.無菌壓縮空氣管4.人孔5.溫度計測溫口6.殺菌蒸氣進(jìn)口管7.糖化醪出口管8.攪拌器連續(xù)糖化罐

連續(xù)糖化罐一般在常壓下操作；為減少染菌，可做成密閉式，并每天用蒸氣殺菌一次。

糖化罐的體積取決于醪液流量和在罐中的停留時間以及裝滿程度，可按下式計算：

（m3）

式中V’——糖化醪液量（包括曲量），m3/h；

τ——醪液在罐內(nèi)停留時間，min；

η——裝填系數(shù)，η=0.75～0.85。

連續(xù)糖化罐的直徑D，圓筒部分高H，球形底（或罐底）高度h和球形底曲率半徑r之間的比例關(guān)系如下：

H=（0.5～1.0）D

h=（0.11～0.25）D②真空糖化裝置

符合糖化的最小體積應(yīng)使糖化醪在真空糖化罐內(nèi)平均停留時間為20min（連續(xù)糖化采用40～45min或更長的時間），然后進(jìn)入三級真空冷卻的第一室。真空糖化器的優(yōu)點(diǎn)是，既是蒸發(fā)冷卻器，又是糖化器，簡化了設(shè)備。真空糖化裝置二、啤酒生產(chǎn)中麥芽汁的制備

啤酒生產(chǎn)流程（一）啤酒廠糖化設(shè)備的組合方式啤酒廠糖化車間按其主要糖化設(shè)備的數(shù)目分為兩器組合、四器組合和六器組合三種。四器組合，每一個鍋負(fù)責(zé)完成一項任務(wù)，四器為糊化鍋、糖化鍋、過濾槽（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。

六器組合，在四器組合的基礎(chǔ)上，增加一只過濾槽和一只麥汁煮沸鍋。另一種六器組合方式為兩只糖化—糊化兩用鍋，兩只過濾槽和兩只麥汁煮沸鍋。更便于生產(chǎn)周轉(zhuǎn)。生產(chǎn)能力相當(dāng)于兩套四器組合，設(shè)備利用更加合理。兩器組合，僅由一個糖化鍋兼麥汁過濾槽和糊化鍋兼煮沸鍋兩個鍋組成。這種設(shè)備組合簡單、投資少，適用于小型啤酒廠。（二）糊化鍋1.筒形風(fēng)帽2.升氣管3.下粉筒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)形洗水管糊化鍋是用來加熱煮沸輔助原料和部分麥芽粉醪液（糖化醪），使其淀粉液化和糊化。球形鍋中麥芽汁的循環(huán)圖

糊化鍋的鍋底為什么設(shè)計成弧形糊化鍋的鍋底設(shè)計成弧形，原因是弧形鍋底對流體傳熱循環(huán)的影響上。為了節(jié)省攪拌動力消耗，鍋底最好做成球形，能夠促進(jìn)液體循環(huán)。球形鍋底還有便于清洗和液體排盡的優(yōu)點(diǎn)。（2）糊化鍋的體積糊化鍋的體積，取決于加入的原料量。糊化鍋的體積應(yīng)為糖化鍋體積的1/2~2/3（四器組合），如糊化鍋兼作麥芽汁煮沸鍋（兩器組合），其體積應(yīng)大于糖化鍋的體積。糊化鍋直徑與圓筒部分高度之比為2：1（3）加熱面積的計算糊化鍋的傳熱面積計算中，較難確定的是總傳熱系數(shù)κ。如果確定好蒸汽冷凝的給熱系數(shù)k1和加熱面到糊化料液的給熱系數(shù)k2后，κ值便容易算出。

（1）蒸汽冷凝的給熱系數(shù)k1

蒸汽在垂直壁上冷凝時，冷凝液靠重力作用向下流動。假設(shè)冷凝液為層流流動，熱量以導(dǎo)熱的方式穿過液膜傳向壁面。則給熱系數(shù)的大小取決于冷凝液膜的厚度和導(dǎo)熱系數(shù)。根據(jù)理論推導(dǎo)，得垂直壁上蒸汽冷凝的傳熱系數(shù)為：

式中κ1——垂直壁上蒸汽冷凝的傳熱系數(shù)，W/(m2·K)g——重力加速度，m/s2，g1/4=1.77；

γ——蒸汽的冷凝潛熱，kJ/kg；

Tn——蒸汽的溫度，K；

Tcm——器壁的溫度，K；

L——長度，即糊化鍋蒸汽夾套高度，m。

ρ——冷凝液密度，kg/m3；

λ——冷凝液導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·K）；

μ——冷凝液粘度，Pa·s；其中：ρ、λ、μ取冷凝液平均溫度之值，γ取在Tn時之值，冷凝液平均溫度為：

Tcp=0.5(Tn+Tcm)

蒸汽夾套應(yīng)考慮由于器壁傾斜，膜厚增加，κ1值降低。若傾斜角為φ，同理可以從理論上推導(dǎo)出蒸汽在傾斜壁上冷凝時的傳熱系數(shù)為：

式中K傾——傾斜壁上蒸汽冷凝的給熱系數(shù)，W/（m2·K）；

φ——傾斜角。

實際上，蒸汽和液膜之間存在摩擦力，液膜表面有波紋出現(xiàn)，實驗得到的傳熱系數(shù)為：

實驗得到的K1比理論推導(dǎo)的值大20％。

（2）蒸汽夾套加熱面至糊化料液的給熱系數(shù)當(dāng)具有攪拌器的圓筒形容器內(nèi)強(qiáng)烈對流傳熱的情況下，夾套內(nèi)壁膜傳熱系數(shù)K2可按下式計算：

式中D——容器直徑。m；

n——攪拌槳葉轉(zhuǎn)數(shù)，r/s；

D1——攪拌槳葉直徑，m；

λ——醪液的導(dǎo)熱系數(shù)，W／(m·K)；

μ——醪液平均溫度時的粘度，kg/（m·s）；

μp——醪液給熱面壁溫時的粘度，kg/（m·s）；

cp——流體比熱容（醪液的比熱容），kJ/(kg·K)

求得K1、K2后，可計算出κ0。計算傳熱量Q時，可采用Q最大；然后根據(jù)：，計算出傳熱面積A。（4）攪拌功率的計算糊化鍋、糖化鍋多使用二折葉旋槳式攪拌器，可使用永田進(jìn)治公式進(jìn)行攪拌功率計算：

①軸功率P軸：功率準(zhǔn)數(shù)：

式中攪拌雷諾準(zhǔn)數(shù)：Re=ρnD12/μ

式中D1——攪拌槳葉長度，m；

n——攪拌槳葉轉(zhuǎn)數(shù)，r/s；

ρ——流體密度，kg/m3；

μ——流體粘度，N·s/m2，Pa·s；

D——糊化鍋直徑，m；

b——攪拌槳葉寬度，m；

H液——液層高度，m；

θ——攪拌槳折葉角，一般為45°或60°②電動機(jī)所需功率P電電動機(jī)功率應(yīng)包括：

a．?dāng)嚢杵鬟\(yùn)轉(zhuǎn)所需軸功率P軸。

b．克服傳動機(jī)構(gòu)和軸封之摩擦損失P摩。根據(jù)經(jīng)驗。取P摩=0.5kW或取軸功率的10%。

c．由于鍋壁粗糙及液體中懸浮顆粒的影響，加之鍋內(nèi)溫度計插管等附件影響，使攪拌時功率增大，根據(jù)鍋體結(jié)構(gòu)查定，可取其阻力系數(shù)κ1=2.0~2.4。

d．啟動功率，電機(jī)功率貯備系數(shù)，κ=1.2~1.4

所以：式中η總——傳動機(jī)構(gòu)總效率，可取η總=0.4~0.5

（三）糖化鍋啤酒糖化鍋的用途是使麥芽粉與水混合，并保持一定溫度進(jìn)行蛋白質(zhì)分解和淀粉糖化?，F(xiàn)時糖化鍋的材料廣泛采用不銹鋼板制作，也可用碳鋼或銅板制造。其結(jié)構(gòu)、外形加工材料都與糊化鍋大致相同。

在鍋底周圍設(shè)置一兩圈通蒸汽的蛇管或設(shè)有蒸汽夾套。鍋內(nèi)裝有螺旋槳攪拌器。有的在鍋內(nèi)壁裝有擋板。有效容積的大小與加水量有關(guān)，一般糖化鍋體積比糊化鍋大約一倍。鍋體直徑與高之比為2：1，升氣管截面積為鍋圓筒截面積的1/30~1/50。糖化鍋糖化鍋1.人孔單拉門2.電動機(jī)3.減速箱4.出料閥5.攪拌器6.鍋身7.鍋蓋8.人孔雙拉門9.下粉筒10.排汽管11.筒形風(fēng)帽

（四）麥芽汁煮沸鍋

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；加入酒花，浸出酒花中的苦味及芳香物質(zhì)。還有加熱凝固蛋白質(zhì)、滅菌、滅酶的作用。

1.電動機(jī)2.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.人孔單拉門夾套式圓形煮沸鍋

夾套加熱式麥芽汁煮沸鍋

內(nèi)置加熱器麥芽汁煮沸鍋

a.底部凸出內(nèi)置加熱式b.中部內(nèi)置加熱式

內(nèi)置加熱式的優(yōu)點(diǎn)

①鍋內(nèi)物料循環(huán)得以顯著改善，傳熱強(qiáng)度大，操作時間短，設(shè)備利用率高。②對鍋體的強(qiáng)度要求降低，減少鍋體的加工制造成本。③由于不采用內(nèi)部機(jī)械攪拌裝置，不存在夾套加熱式麥芽汁煮沸鍋攪拌器轉(zhuǎn)軸的密封問題。設(shè)備的操作及維護(hù)簡單，清洗容易，節(jié)約電能，鍋體設(shè)計簡單化。有列管式內(nèi)加熱器的煮沸鍋

具兩段內(nèi)加熱管的煮沸鍋

中心加熱器，占鍋體積的4％~5％。加熱面可按工藝要求設(shè)計，每小時蒸發(fā)量可達(dá)10%。蒸發(fā)效率較高。麥汁煮沸鍋與外加熱器的組合方式Ⅰ

1.麥汁煮沸鍋2.外加熱器3.麥汁泵麥汁煮沸鍋與外加熱器組合方式Ⅱl、2.麥汁煮沸鍋3.外加熱器4.麥汁泵外加熱煮沸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）麥汁溫度可達(dá)106～108℃，可縮短煮沸時間60～70min。（2）由于密閉煮沸，可使麥汁色度減低，提高α-苦味酸的異構(gòu)化，提高酒花利用率。（3）蛋白凝固物分離較好，因而發(fā)酵良好，啤酒過濾性能得到改善。（4）選擇適當(dāng)管徑和液體流速，可獲得較高的自身清潔程度。

采用外加熱器煮沸鍋，酒花需使用粉碎酒花，顆粒酒花，酒花浸膏或酒花油，以免堵塞熱交換器。（五）糖化醪過濾槽糖化醪的過濾是啤酒廠獲得澄清麥汁的一個關(guān)鍵設(shè)備。國內(nèi)對糖化醪過濾主要有2種設(shè)備，即有平底篩的過濾槽和板框過濾機(jī)。近年來國內(nèi)外使用的快速過濾器（Nooterstrainmaster）能強(qiáng)化糖化醪的過濾。

過濾槽

1.人孔單拉門2.人孔雙拉門3.噴水管4.濾板5.出糟門6.變速箱7.電動機(jī)8油壓缸9.減速箱10.耕糟裝置11.槽體12.槽蓋13.排氣管14.筒形風(fēng)帽耕糟裝置

快速過濾槽結(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.麥槽排送到麥糟槽11.排麥槽閥門12.洗水泵113.水管過濾板t=6.5mmL=40mmd=2.7mmb=0.7mmb’=1mm

快速過濾槽過濾面積比傳統(tǒng)的麥汁過濾槽大3倍。因為使用了離心泵抽濾，增加了過濾壓力差，過濾速度加快，因此每晝夜周轉(zhuǎn)次數(shù)可達(dá)10～12次。其缺點(diǎn)是麥汁透明度不及傳統(tǒng)過濾槽好。復(fù)習(xí)題1.畫出罐式連續(xù)蒸煮糖化流程示意圖，并簡述該流程的特點(diǎn)。2.真空糖化器的優(yōu)點(diǎn)是什么？3.啤酒廠糖化設(shè)備的組合方式有哪幾種？4.糊化鍋的鍋底為什么設(shè)計成弧形？5.快速過濾槽是如何提高過濾流速的？

三、液體培養(yǎng)基的滅菌滅菌：利用物理或化學(xué)方法殺滅或除去物料及設(shè)備中一切有生命物質(zhì)的過程。

發(fā)酵工業(yè)需純種培養(yǎng)，若在培養(yǎng)過程中污染雜菌，則會導(dǎo)致：①基質(zhì)或產(chǎn)物因雜菌的消耗而損失，造成生產(chǎn)能力的下降；②產(chǎn)物的提取或分離困難，造成收率降低或使產(chǎn)品的質(zhì)量下降；③改變反應(yīng)介質(zhì)的pH，使生物反應(yīng)發(fā)生變化；④分解產(chǎn)物，使生產(chǎn)過程失??；⑤發(fā)生噬菌體污染，使生產(chǎn)過程失敗。對大部分微生物的培養(yǎng)，均需嚴(yán)格的滅菌。滅菌方法液體培養(yǎng)基的滅菌可利用熱能、化學(xué)藥物和電磁波，也可用機(jī)械方法，還有的采用x—射線、β—射線、紫外線、超聲波、微波等對物料進(jìn)行滅菌。對于液體培養(yǎng)基，我國仍采用蒸汽加熱滅菌的較多。（一）間歇滅菌又稱實罐滅菌：將配制好的培養(yǎng)基放在發(fā)酵罐或其它容器中，通入蒸氣將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起滅菌的操作過程。1．實罐滅菌前的準(zhǔn)備

為了保證滅菌的成功，在實罐滅菌前，除培養(yǎng)基配制要注意溶解均一，不要含有結(jié)塊、結(jié)團(tuán)物或異物外，檢查發(fā)酵罐的嚴(yán)密性尤為重要，特別要檢查與發(fā)酵罐直接相連的閥門的嚴(yán)密性。2．實罐滅菌操作過程

根據(jù)實罐滅菌過程，用表壓0.3～0.4MPa的飽和蒸汽把培養(yǎng)基先加熱升溫到滅菌溫度，保溫維持一段時間，再冷卻降溫到發(fā)酵溫度。實罐滅菌操作過程

升溫階段保溫階段培養(yǎng)基冷卻階段實罐滅菌過程中要牢記：凡是與培養(yǎng)基接觸的管道都要進(jìn)蒸汽，凡是不與培養(yǎng)基接觸的管道都要排汽。實罐滅菌的質(zhì)量優(yōu)劣判別標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基滅菌后達(dá)到無菌要求；營養(yǎng)成分破壞少；滅菌后培養(yǎng)基體積與計料體積相符；泡沫要少。

在高溫滅菌時糖類物質(zhì)容易被破壞且易和有機(jī)氮源相結(jié)合，并產(chǎn)生氨基糖，而對微生物會產(chǎn)生一定的毒性，嚴(yán)重時將會抑制微生物的生長發(fā)育，破壞整個發(fā)酵代謝過程。特別注意3．培養(yǎng)基實罐滅菌時間的計算在工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)中通常不考慮培養(yǎng)基由室溫升至121℃和由121℃冷卻到發(fā)酵培養(yǎng)溫度這兩個階段的滅菌效應(yīng)，只是把保溫維持階段看作是培養(yǎng)基實罐滅菌的時間。培養(yǎng)基實罐滅菌時間的計算培養(yǎng)基實罐滅菌時間的計算發(fā)酵罐體積在40m3以下，可以不考慮加熱升溫階段的滅菌效應(yīng)，這樣可以避免復(fù)雜的變溫滅菌過程的計算。在滅菌操作時不要人為地再延長滅菌時間作為安全系數(shù)，這樣會導(dǎo)致培養(yǎng)基營養(yǎng)成分破壞過大。（二）連續(xù)滅菌將配制好的培養(yǎng)基在向發(fā)酵罐等培養(yǎng)裝置輸送的同時進(jìn)行加熱、保溫和冷卻而進(jìn)行滅菌。工廠里也稱連消。連續(xù)滅菌流程的優(yōu)點(diǎn)

（1）提高產(chǎn)量，設(shè)備利用率高。（2）與分批滅菌比較，培養(yǎng)液受熱時間短，培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分破壞較少。（3）產(chǎn)品質(zhì)量較易控制；蒸汽負(fù)荷均衡，操作方便。（4）降低了勞動強(qiáng)度，適用于自動控制。連續(xù)滅菌系統(tǒng)設(shè)備培養(yǎng)基連續(xù)滅菌系統(tǒng)設(shè)備由配料罐（池）、送料泵、預(yù)熱罐、連消泵、加熱器、維持罐和冷卻器7個關(guān)鍵設(shè)備組成連續(xù)滅菌系統(tǒng)設(shè)備流程連續(xù)滅菌系統(tǒng)設(shè)備1、配料罐：用于培養(yǎng)基的配制2、預(yù)熱罐：定容和預(yù)熱預(yù)熱目的：使培養(yǎng)基在后續(xù)的加熱過程中能快速升溫到指定的滅菌溫度，同時避免過多的蒸餾水進(jìn)入培養(yǎng)基，減少震動和噪聲。

3.連消泵輸送培養(yǎng)基的泵一般可采用離心泵、旋渦泵、往復(fù)泵等。連續(xù)滅菌系統(tǒng)要求流量穩(wěn)定，故目前比較理想的連消泵是螺條泵。4、加熱器目的：使培養(yǎng)基在較短的時間（20－30s）快速升溫。目前加熱器使用得最廣泛的加熱器有塔式加熱器和噴射式加熱器。塔式加熱器

又稱連消塔、連消器，這是一種汽液混合型加熱裝置

塔式加熱器的設(shè)計a．加熱蒸汽的用量：b．塔式加熱器蒸汽導(dǎo)入管徑

c.加熱塔塔身內(nèi)徑

d．加熱塔有效塔高

H=ωmτ=0.1τe．蒸汽導(dǎo)入管上的開孔與小孔數(shù)

蒸汽導(dǎo)入管的小孔與管壁的夾角呈45o，小孔直徑可取5～8mm。小孔總面積=蒸汽導(dǎo)入管截面積的80％～100％（2）噴射式加熱器

噴射式加熱器的特點(diǎn)是蒸汽和物料密切混合、加熱在瞬間內(nèi)完成。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)大管噴射式加熱器混合式連消塔

連消加熱器

噴射式加熱器的計算設(shè)計

噴射式加熱器設(shè)計中，噴嘴的設(shè)計是關(guān)鍵。根據(jù)物料流量計算出噴嘴直徑后，按比例確定其他各部尺寸。噴嘴直徑太小會引起堵塞，一般應(yīng)大于10mm。延長混合段的長度有利于蒸汽與物料的混合。噴射式加熱器的計算設(shè)計

a．加熱塔內(nèi)物料流量b．連消塔的容積

V=（Vm＋VS）·τ5.保溫設(shè)備（維持設(shè)備）

目的：將培養(yǎng)基維持滅菌溫度一段時間，是殺滅微生物的主要過程。（1）維持罐（2）管式維持器

可克服維持設(shè)備中物料的返混現(xiàn)象。管式維持器外形酷似噴淋換熱器，外壁包裹保溫層。管式維持器的長度與管徑由保溫滅菌時間及培養(yǎng)基的流量確定。培養(yǎng)基在管式維持器中的流速可取0.3～0.6m/s，要保證培養(yǎng)基在管式維持器中流動處于活塞流狀態(tài)。（3）維持設(shè)備的計算與設(shè)計

①維持罐的計算與設(shè)計

a．維持罐要做得瘦長些，一般取H/D=2.0～2.5最佳。設(shè)備外壁要有保溫層。b．物料在維持罐中停留的時間：根據(jù)計算得到的理論滅菌時間×（3～5）倍。在設(shè)計中一般取3倍。①維持罐的計算與設(shè)計c．維持罐容積②管式維持器的計算與設(shè)計

a．要使培養(yǎng)基在管道內(nèi)處于平推流（或稱活塞流）狀態(tài)，Re＞10000。一般要求培養(yǎng)基流速處于0.25～0.6m/s。b．根據(jù)培養(yǎng)