第11章微生物工程生產(chǎn)設(shè)備五空氣除菌

第十一章微生物工程消費設(shè)備種子擴(kuò)展培育培育基配制空氣除菌培育基滅菌發(fā)酵消費下游處置發(fā)酵設(shè)備發(fā)酵的普通流程提綱第一節(jié)培育基及發(fā)酵設(shè)備的滅菌第二節(jié)發(fā)酵設(shè)備第三節(jié)空氣除菌設(shè)備第四節(jié)產(chǎn)品純化設(shè)備發(fā)酵類型和設(shè)備固體發(fā)酵盤曲、簾曲——曲盤、簾子等，自然通風(fēng)發(fā)酵池、窖、地缸——相對密閉不通風(fēng)厚層通風(fēng)制曲——曲箱，機(jī)械通風(fēng)旋轉(zhuǎn)培育——轉(zhuǎn)鼓型發(fā)酵罐，機(jī)械通風(fēng)液體發(fā)酵厭氣發(fā)酵——厭氣發(fā)酵罐，密閉不通風(fēng)好氣發(fā)酵密閉通風(fēng)機(jī)械攪拌通風(fēng)通風(fēng)攪拌非循環(huán)式循環(huán)式通風(fēng)式發(fā)酵罐自吸式發(fā)酵罐伍式發(fā)酵罐，內(nèi)循環(huán)文式發(fā)酵罐，外循環(huán)非循環(huán)式循環(huán)式——空氣帶升式發(fā)酵罐鼓泡式發(fā)酵罐塔式發(fā)酵罐第一節(jié)培育基及發(fā)酵設(shè)備滅菌培育基的滅菌培育基滅菌的根本原理分批滅菌延續(xù)滅菌空氣除菌空氣除菌的根本方式空氣過濾除菌流程深層過濾原理過濾介質(zhì)及其設(shè)備設(shè)備與管道的滅菌第一節(jié)培育基及發(fā)酵設(shè)備滅菌一、滅菌方法二、培育基的滅菌三、培育基的分批滅菌四、培育基的延續(xù)滅菌一、滅菌方法1、化學(xué)藥劑滅菌2、射線滅菌3、干熱滅菌4、濕熱滅菌5、過濾除菌二、培育基的滅菌實際滅菌時間的計算〔對數(shù)殘留公式〕N0τ=2.303/klog—N實踐滅菌的閱歷數(shù)據(jù)高溫滅菌(Hightemperaturesetrilization)

120℃，維持(Maintaining)20-30分鐘K—比死亡速率〔s-1〕NO-開場時菌濃度N-殘存菌濃度

工程上，N為10-3/罐二、培育基的滅菌滅菌溫度與菌死亡反響速度常數(shù)的關(guān)系

阿累尼烏斯公式：K=A·exp-△E/RT

K—菌死亡的速度常數(shù)

A—阿累尼烏斯常數(shù)

exp—2.71

△E—殺死細(xì)菌孢子的活化能〔J/K·mol〕

R—氣體常數(shù)[8.314J/〔mol·K)]

T—絕對溫度〔K〕

二、培育基的滅菌活化能大的反響中，反響時間隨溫度變化也大；殺死細(xì)菌和芽孢的活化能遠(yuǎn)大于營養(yǎng)成分被破壞的活化能〔E>>E’〕；二、培育基的滅菌采用高溫短時的滅菌方法可以減少營養(yǎng)的破壞。二、培育基的滅菌滅菌溫度（oC）滅菌時間（分鐘）VB1的破壞（%）11036671204271300.581500.01<1培育基配置與分批滅菌流程三、培育基的分批滅菌分批滅菌總滅菌時間=加熱時間＋維持時間＋冷卻時間t總=t加熱+t維持+t冷卻假設(shè)知加熱時間(t加熱)和冷卻時間(t冷卻)，那么只需合理設(shè)置維持時間(t維持)就能使滅菌過程中培育基的營養(yǎng)的破壞降到最小。四、培育基的延續(xù)滅菌常見的延續(xù)滅菌的流程連消塔—噴淋冷卻延續(xù)滅菌流程放射加熱延續(xù)滅菌流程薄板換熱器延續(xù)滅菌流程四、培育基的延續(xù)滅菌連消塔—噴淋冷卻延續(xù)滅菌流程四、培育基的延續(xù)滅菌放射加熱延續(xù)滅菌流程四、培育基的延續(xù)滅菌薄板換熱器延續(xù)滅菌流程四、培育基的延續(xù)滅菌延續(xù)滅菌的優(yōu)點提高產(chǎn)量，縮短發(fā)酵周期減少營養(yǎng)破壞，產(chǎn)質(zhì)量量較易控制設(shè)備利用率高，操作方便適于自動控制，勞動強(qiáng)度低第二節(jié)發(fā)酵設(shè)備一、機(jī)械攪拌發(fā)酵罐二、其他類型發(fā)酵罐三、攪拌軸功率的計算四、發(fā)酵罐的放大一、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐發(fā)酵罐的根本條件適宜的徑高比〔高與直徑的比值為2.5—4〕能接受一定壓力、溫度攪拌通風(fēng)安裝保證氣液充分混合具有足夠的冷卻面積死角少，滅菌徹底軸封嚴(yán)密，走漏少發(fā)酵罐的根本構(gòu)造一、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐一、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐發(fā)酵罐的攪拌器功能：打碎空氣〔徑向〕，使發(fā)酵液充分混合〔軸向〕類型：平葉式、彎葉式、劍葉式葉片數(shù)量：普通6片，最少3片，最多6片一、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐發(fā)酵罐的換熱安裝夾套式換熱安裝：構(gòu)造簡單，死角少，利于滅菌，降溫效果較差，適用于小型發(fā)酵罐。豎式蛇管換熱安裝：降溫效果較好，節(jié)水。豎式列管〔排管〕換熱安裝：降溫效果好，但要求水源充足。一、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐擋板作用：抑制渦流，將經(jīng)向改動為軸向流動，添加溶氧速率。大?。簩挘?.1-0.12D；長，液面至罐底。位置：與罐壁的間距，1/5-1/8W。數(shù)量：4塊，豎式蛇管換熱安裝也起一定擋板作用。一、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐機(jī)械消泡方法罐內(nèi)消泡：在發(fā)酵罐內(nèi)消除泡沫耙式消泡槳、碟式消泡器等罐外消泡：將泡沫引出發(fā)酵罐外，消泡后再 前往罐內(nèi)旋轉(zhuǎn)葉片消泡器、離心式消泡器等一、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐耙式消泡槳一、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐碟片式消泡器優(yōu)點：消泡才干強(qiáng)，功耗小

缺陷：構(gòu)造復(fù)雜，維護(hù)費事一、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐旋轉(zhuǎn)葉片罐外消泡一、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐離心力罐外消泡二、其他類型發(fā)酵罐液體深層厭氣發(fā)酵設(shè)備酒精發(fā)酵罐的構(gòu)造二、其他類型發(fā)酵罐自吸式發(fā)酵罐

非循環(huán)機(jī)械攪拌二、其他類型發(fā)酵罐伍式發(fā)酵罐〔循環(huán)機(jī)械攪拌〕二、其他類型發(fā)酵罐帶升式發(fā)酵罐〔循環(huán)通氣攪拌〕二、其他類型發(fā)酵罐塔式發(fā)酵罐〔非循環(huán)通氣攪拌〕其他類型生物反響器生物反響器：為特定的細(xì)胞或酶提供適宜的增殖或進(jìn)展特定生化反響環(huán)境，并且都是利用生物催化劑進(jìn)展生化反響的設(shè)備。其他類型生物反響器動植物細(xì)胞反響器其他類型生物反響器生物濾池——污水處置其他類型生物反響器生物轉(zhuǎn)盤法——污水處置出水進(jìn)水進(jìn)水出水其他類型生物反響器接觸氧化法和流化床法——污水處置其他類型生物反響器立式多段發(fā)酵塔——固體廢棄物處置其他類型生物反響器臥式回轉(zhuǎn)圓筒形發(fā)酵倉——固體廢棄物處置其他類型生物反響器高溫動態(tài)二次堆肥車間——固體廢棄物處置其他類型生物反響器生物吸收法——生物除臭其他類型生物反響器堆肥濾池法——生物除臭堆肥濾池法固體發(fā)酵特點固體發(fā)酵的優(yōu)點原料簡單不易被污染回收產(chǎn)品容易通氣較易實現(xiàn)，節(jié)能發(fā)酵廢料可用作飼料三、攪拌軸功率的計算應(yīng)思索的要素：發(fā)酵罐直徑D〔m〕、攪拌器直徑d〔m〕液柱高度HL〔m〕、攪拌器方式、攪拌器轉(zhuǎn)速n(r·min-1)、液體粘度μ〔Pa·S〕、液體密度ρ〔kg/m3〕、重力加速度g〔m/s2〕以及有無檔板等。軸功率〔W〕：P=?〔n、d、ρ、μ、g〕目前，普通每立方米發(fā)酵培育液的功率吸收為1-3.5KW。四、發(fā)酵罐的放大1、幾何尺寸放大法；2、空氣流量放大法；①以單位體積的空氣流量一樣的原那么放大；②空氣線速度一樣的原那么放大；③以KLα一樣的原那么放大；④攪拌器葉尖速度一樣的原那么放大；⑤混合時間一樣的原那么放大。第三節(jié)空氣除菌設(shè)備加熱滅菌〔220°C，20秒〕

[滅菌徹底，能耗大，本錢高]電除菌

[除菌效果差，僅用于初除菌]輻射滅菌

[254-265nm效果最正確，僅限外表滅菌]介質(zhì)過濾除菌

[主流的除菌方式]第三節(jié)空氣除菌設(shè)備一、介質(zhì)除菌〔介質(zhì)過濾〕的原理慣性沖擊滯留作用原理攔截滯留作用原理布朗分散作用原理重力沉降作用原理靜電吸附作用原理第三節(jié)空氣除菌設(shè)備二、介質(zhì)過濾效率的過濾器的計算介質(zhì)層厚度：1N0L=—ln—KN空氣過濾器直徑：D=〔4Q/Πωg〕-2K—過濾器的除菌效率；N—過濾器出口空氣中的含菌量；ωg—氣體流速；Q—發(fā)酵罐每分鐘用空氣量。第三節(jié)空氣除菌設(shè)備三、空氣除菌設(shè)備空氣過濾除菌的目的Ns<10-3個/m3，同時使空氣有一定壓力空氣過濾除菌流程普通空氣冷卻除菌流程高效前置過濾除菌流程第三節(jié)空氣除菌設(shè)備普通空氣冷卻除菌流程第三節(jié)空氣除菌設(shè)備高效前置過濾除菌流程第三節(jié)空氣除菌設(shè)備過濾介質(zhì)棉花、玻璃纖維、紙、

活性碳、石棉濾板、

燒結(jié)資料過濾介質(zhì)等過濾器構(gòu)造第三節(jié)空氣除菌設(shè)備空氣過濾的附屬設(shè)備初過濾器： 減輕主過濾器負(fù)荷，防止空壓 機(jī)磨損空氣貯罐： 維持壓力穩(wěn)定，沉降油霧氣液分別器：冷凝水霧和油霧空氣冷卻器：降溫、降壓、冷凝設(shè)備與管道的滅菌設(shè)備滅菌壓力滅菌時間滅菌鍋0.098MPa20-30min種子罐、發(fā)酵罐、計量罐、管道等0.147MPa45min空氣過濾器0.147MPa120min第四節(jié)產(chǎn)品純化設(shè)備一、兩相分別設(shè)備：一〕離心分別設(shè)備1．碟片式離心機(jī)2.管式離心機(jī)3．傾析式離心機(jī)二〕過濾設(shè)備1．板框過濾機(jī)2.真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)3．硅藻土過濾機(jī)三〕其他固液分別設(shè)備切向流過濾雙水相萃取吸附法二、蒸發(fā)濃縮設(shè)備1、