第二章培养基和种子制备设备.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 培养基和种子制备设备,培养基制备工艺过程：,原 料 筛 选 粉 碎 糊 化（蒸煮、酶）糖 化（酶法）灭 菌 冷 却,第一节,液体,培养基的制备设备,第二节 培养基的灭菌及设备,第三节 种子制备设备,一、糖蜜稀释器,糖蜜是一种非结晶糖分，因其本身就含有相当数量的可发酵性糖，无需糖化，因此是微生物工业大规模发酵生产酒精、甘油、丙酮丁醇、柠檬酸、谷氨酸、食用酵母及液态饲料等的良好原料。由于原糖蜜的浓度一般都在80Bx以上，胶体物质与灰分多，产酸细菌多，所以糖蜜酒精发酵前需进行稀释、酸化、灭菌、澄清等处理过程。,糖蜜稀释器,对糖蜜进行,稀释,、,酸化,、,灭菌,和,增加营养盐,等处理所用的设备。,糖蜜的稀释方法：,1间歇稀释法：通常为一敞口容器，罐内附有搅拌器或通风代替搅拌。一般都利用糖化锅。,2连续稀释法：连续稀释器。,水平式糖蜜连续稀释器,立式糖蜜连续稀释器,连续稀释器,二、淀粉质原料的蒸煮糖化设备,淀粉质原料蒸煮糖化的目的：,使植物组织和细胞膜彻底破裂，淀粉成为溶解状态变成可溶性淀粉(糊化)；同时对进料进行灭菌；排除原料中的一些不良成分及气味。,采用的方法是用加热蒸汽加热蒸煮。,可溶性淀粉还不能被细胞直接利用，还必须采取添加糖化剂，使淀粉变成可发酵性糖。,1、连续蒸煮糖化,料液连续流动，在不同的设备中完成加料、蒸煮、糖化、冷却等不同工艺操作，整个过程连续化。,2、间歇蒸煮糖化,蒸煮糖化的整个过程都始终处于一个设备中，一锅一锅地糖化，糖化一锅又重换一锅。,连续蒸煮糖化设备有罐式,(低温长时间),、管式,(高温短时间),和柱式,(中温),三种形式。,罐式连续蒸煮糖化，蒸煮温度较低，可节省煤耗，操作容易控制，设备结构简单，制造方便，为大、中型工厂广泛采用。,(图2130),罐式连续蒸煮糖化流程,1-粉浆罐 2-粉浆泵 3-蒸煮罐,4-后熟器 5-最后一个后熟器,(汽液分离器)6-真空冷却器,7-连续糖化锅 8-液体曲罐,9-糖化醪泵 10-喷淋冷却器,11-混合冷凝器12-水力喷射泵,13-热水箱,（1）蒸煮罐和后熟器,蒸煮时仅在粉浆加热器或蒸煮罐底部通入蒸汽，其后各罐均为后熟器，不再加入蒸汽。,后熟器的作用是一定温度下，维持一定时间，使糊化醪进一步煮透。糊化醪随着流动，压力下降，产生二次蒸汽，由最后一个后熟器分离出来，可供粉浆罐顶预热粉浆，故最后一个后熟器也为汽液分离器。,罐式连续蒸煮罐数不能太少，宜采用36个。,但罐数过多则压力降过大，后熟器压力过低，以致醪液压不到最后一个后熟器。故薯干类原料蒸煮压力较低，宜采用34个，玉米类原料压力较高，可采用56个。,（2）加热器,加热器是利用高压蒸汽加热粉浆，使汽液相对喷射，紧密接触，能在短时间内达到较高的温度。,加热器是三层直径不同的套管，内层和中层管壁上都钻有许多小孔，各层套管都用法兰连接，以便拆卸。高压蒸汽从内、外层管进入，穿过小孔向粉浆液流两旁喷射，由于高压蒸汽从侧喷射，接触均匀，加热比较全面，故能在很短时间就达到蒸煮温度145150。,（3）真空冷却装置,真空冷却指的是醪液在一定的真空度下（即醪液进入负压状态）醪液本身产生大量蒸气（二次蒸气），并被抽出，这样便消耗了醪液大量的热量，因而醪液很快冷到与真空度相应的温度，这种醪液冷却法就称为真空冷却。,醪液沿切线方向进入，在器内旋转，醪液被离心力甩向四周沿壁下流，从锥底排醪口排出，二次蒸汽则直接上升经中心管排出。,柱式连续蒸煮糖化流程,管式连续蒸煮糖化流程,1-输送机 2-斗式提升机 3-贮料斗 4-锤式粉碎机 5-螺旋输送机 6-粉浆罐 7-泵 8-预热锅,9-近料控制阀 10-过滤器 11-泥浆泵 12-单向阀 13-三套管加热器 14-蒸煮管道,15-压力控制阀 16-后熟器 17-蒸汽分离器 18-真空冷凝器 19-蒸汽冷凝器 20-糖化锅,糖化设备,（1）连续糖化罐,连续糖化罐的作用是连续地把糊化醪与液体曲或麸曲乳或糖化酶（酶制剂）混合，在一定温度下维持一定时间(60下维持3045min,)，保持流动状态，以利于酶的活动。,（2）真空糖化装置,依靠压力差蒸煮醪液由汽液分离器，与糖化曲液由计量暂存桶同时进入蒸发-糖化器。输送曲液（包括糖化醪稀释水）到喷射蒸汽的湍流中是依靠发生引射的混合效果，使曲液与蒸煮醪液充分接触，蒸煮醪液被冷却。,优点：,真空糖化器既是蒸发冷却器，又是糖化器，简化了设备。,三、啤酒生产中麦汁的制备设备,啤酒厂糖化设备的组合方式：,a.四器组合：糊化锅、糖化锅、过滤槽、麦汁煮沸锅,b.六器组合：两只糖化糊化两用锅、两只过滤槽、两只麦汁煮沸锅,c.两器组合：糖化锅兼麦汁过滤槽、糊化锅兼煮沸锅，微型扎啤酒坊,1、糊化锅,用来加热煮沸辅助原料（大米粉或玉米粉）和部分麦芽粉醪液，使其淀粉液化和糊化。,2、糖化锅,使麦芽糖与水混合，并保持一定温度进行蛋白质分解和淀粉糖化。体积是糊化锅的两倍。,3、麦汁煮沸锅,用于麦汁的煮沸和浓缩，把麦汁中多余水分蒸发掉，使其达到要求浓度，并加入酒花浸出酒花中的苦味及芳香物质，还有加热凝固蛋白质、灭菌、灭酶的作用。,4、糖化醪过滤槽,麦汁过滤，获得澄清麦汁,啤酒生产中麦芽汁的制备,糊化锅,用来加热煮沸,辅助原料（大米粉,或玉米粉）和部分,麦芽粉醪液，使其,淀粉液化和糊化。,球形锅中麦芽汁的循环图,f,1,f,2,h,1,h,2,啤酒生产中麦芽汁的制备,糖化锅,使麦芽糖与水混合，并保持一定温度进行蛋白质分解和淀粉糖化。,啤酒生产中麦芽汁的制备,麦芽汁煮沸锅,又称煮沸锅或称浓缩锅，用于麦汁的煮沸和浓缩，把麦汁中多余水分蒸发，使麦汁达到要求浓度，并加入酒花，浸出酒花中的苦味及芳香物质；还有加热凝固蛋白质、灭菌、灭酶的作用。,麦芽汁煮沸锅,有列管式内加,热器的煮沸锅,具两段内加,热器的煮沸锅,煮沸锅与外加热,器的组合方式1,煮沸锅与外加热,器的组合方式2,糖化醪过滤槽,平底筛过滤槽,快速过滤槽,液体培养基的灭菌,发酵生产中，往往需要对培养基及其发酵设备进行灭菌，一般工业上常采用蒸汽湿热灭菌。,一、湿热灭菌原理和影响灭菌的因素:,灭菌原理：,高温引起细胞内蛋白质凝固，使酶变性失活，代谢停滞而死亡。,营养成分的减少将影响菌种的培养和产物的生成，所以灭菌程度和营养成分的破坏成为灭菌工作中的主要矛盾，恰当掌握,加热温度,和,受热时间,是,灭菌工作的关键。,为了减少培养基营养成分受热损失，灭菌尽量采用高温短时的连续灭菌，即在培养基输送至发酵罐的同时进行加热、保温和冷却而进行的灭菌。,（1）对数残留定律：,理论灭菌时间是指特定温度下的灭菌时间，实际生产中灭菌时间根据工厂的经验数据来定，通常高温灭菌时间为1530s，再在维持罐内维持825min。,（2）温度对微生物死亡速率的影响,微生物死亡与温度的关系,高温短时原则:,培养基的灭菌应采用高温短时的方法，以减少营养成分的破坏。虽然温度增高，养分破坏也增加，但因灭菌时间大为缩短，总破坏量因此减少。列表说明。,温度对细菌孢子、维生,素、酶破坏速度常数的关系,（3）活化能,细菌死灭的活化能比培养基中营养成分破坏的活化能大的多。因此采用湿热法对液体培养基灭菌时应采用高温短时灭菌方法，减少对营养成分的破坏。,思考题：,液体培养基湿热灭菌时为何采用高温瞬时灭菌？,培养基及发酵设备的灭菌,二、常用灭菌设备,分批灭菌（实罐灭菌或实消）,空罐灭菌（空消）,连续灭菌（连消）,过滤器及管道灭菌,分批灭菌（实罐灭菌）,实罐灭菌：,将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后，维持一定时,间，再冷却到发酵温度，然后接种发酵，又称分批灭菌。,分批灭菌（实罐灭菌）,要保证分批灭菌的成功，必须有：,1.内部结构合理，焊缝及轴封装置可靠，蛇管无穿孔现象的发酵罐；,2.压力稳定的蒸汽；,3.合理的操作方法。,连续灭菌：在发酵行业内也称连消塔，仅用于大型发酵厂的大批培养基灭菌。,作用原理：让培养基在管道的流动过程中快速升温、维持和冷却，然后流进发酵罐。,优点：,条件：培养基一般加热至135140。,（一）连消塔喷淋冷却流程,（1）配料预热罐：将配好的料液预热到6070,（2）连消塔：使高温蒸汽与料液迅速接触混合，升高到灭菌温度（126132）,（3）维持罐：维持825min,（4）冷却管：冷水喷淋冷却到4050,（二）喷射加热真空冷却流程,喷射加热灭菌温度时间关系图,（三）板式换热器灭菌流程,薄板换热器连续灭菌温度时间关系图,种子制备的过程,1、种子制备的工艺流程：,实验室种子制备阶段：包括琼脂斜面、固体培养基扩大培养和摇瓶液体培养,生产车间种子制备阶段：种子罐扩大培养,2、无菌环境：紫外杀菌；乳酸或甲醛熏蒸灭菌；通入无菌空气,3、洁净室：无菌室、净化工作台,4、摇瓶机：,往复式：适于培养细菌和酵母,摇瓶式：传氧速率好、功率消耗小、培养基不会溅到瓶口,