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第二章 发酵及酿造工艺学基础及主要设备 第一节 培养基灭菌及制备 一、染菌的危害 消耗机质。 分解产物。 改变发酵液性质，提取困难，收得率下降。 改变反应条件。 染噬菌体。 二、措施 培养基灭菌 空气除菌 设备密闭性好，反应器压力高于大气压。 外加料要灭菌。 用纯种。 三、灭菌方法 辐射灭菌。（紫外线 2265-3287A，γ射线） 化学药剂。（甲醛、次氯酸钠） 热杀菌。（干热160 ℃/1.5-2h；湿热121 ℃ /20-30min） 过滤除菌。 四、培养基灭菌的基本理论 理论灭菌时间。 单分子反应 dN/dt=k*N 单位时间死亡速率与底物成正比。 lnN0/Ns=kτ τ=2.303/klogN0/Ns Ns残留的仍未被灭菌的底物,一般为10－3 N0 N0 初始底物量。 K反应速率常数（比死亡率S-1） τ 为灭菌时间。 如90％死亡时间D D＝2.303/k log100/100-90=2.303/k 比死亡率，k 随温度T变化 五、影响灭菌的其它因素 培养基H＋浓度。 培养基中蛋白质、糖、脂类物质。 固态t 液态t。 六、培养基连续灭菌 预热 70 ℃。 加热130-140 ℃ 保温130-140 ℃，30min。 冷却60 ℃左右。 七、喷射加热连续灭菌流程 喷射加热。 管道维持。（130 ℃ 10min；140 ℃ 3-5min） 真空冷却。 八、薄板换热器 思考题 灭菌的方法常用的有哪几种？ 简述培养基连续除菌流程。 简述喷射加热连续灭菌流程。 第二节 空气除菌设备 一、空气处理流程 空气取风口：取风口每升高3米，尘埃数量降低一个数量级。 粗过滤器：除去空气中的灰尘及大颗粒，减轻总过滤器的负担。（除去1微米左右的颗粒） 空气压缩机：往复式空气压缩机。不足，有油雾，会堵塞过滤介质，影响传热。 空气贮罐：保持气流稳定。 冷却器、除水/除油设备。 旋风分离器 除去10微米以上的颗粒。 丝网除沫器 除去5微米以上的颗粒。 作用： 保证气体无水、无油、干燥。 提高过滤器的效率和维护设备的稳定。 再加热设备：使空气中的相对湿度φ从100％变为50～60％，使温度升高到30～35 ℃。 二、两级加热、冷却分离的空气预处理流程 第一次冷却 30 ℃冷却水 190 ℃ 40～45 ℃。（在旋风分离器中析出较大的水滴） 第二次冷却 9 ℃冷却水 40～45 ℃ 20～25 ℃（丝网除沫器中分离析出的较小水滴） 再加热20～25 ℃空气（ φ ＝100％） 30～35 ℃（ φ =50～60％） 原理及公式 空气压缩 条件：绝热 T2/T1=(P2/P1)k-1/k 例：将20 ℃空气，压缩到2kg/cm T2/(273+20)=(2+1/1) k-1/k T2=128℃ 湿空气性质 空气绝对含水量 χ （kg水汽/kg干空气） 空气相对含水量φ（％） 空气露点t φ=Pw/Ps Χ=Gw/G干空气＝(Mw/M干空气)(Nw/N干空气)＝(18/29)(Pw/P干空气)＝0.622*(Pw/P-Pw)=0.622*(φPs/P- φPs) 所以 t Ps φ 析出水 特点： 简单，节约能源。 取的空气要求湿度稳定，操作要求高。 三、过滤除菌原理及设备 过滤介质 要求：不受油水污染；压力阻力小； 经久耐用； 易更换。 棉花 直径df=12~20微米。残留α＝8.5～10。 玻璃纤维 df=8~19微米。 α ＝ 6～10％。 活性炭与棉花共同使用。 超细玻璃纤维纸。（效率高成本低，易折） 石棉虑板。 烧结材料。（硅藻土） 介质除菌原理 阻拦截留：粒子被纤维表面吸附。空气流速约小，纤维越细，作用越大。（该方式并不起主要作用） 惯性碰撞截留：粒子由于惯性撞到纤维表面而被截留。气流速度越大，效果越好。（主要截留方式） 布朗扩散运动：直径小于1微米的颗粒，相互凝集成大粒子，而发生重力沉降或被截留。（气流速度较低情况下起作用） 3. 过滤器的结构 深层过滤器（棉花活性炭过滤器），效率99％。要求：填充均匀。不足：体积庞大，更换介质时劳动强度大。 平板式过滤器（纤维纸过滤器），有缓冲层，过滤介质在上下孔板之间。有点：易更换。不足：易破损。 管式过滤器，采用新工艺将镍粉烧结成单管状过滤器。特点：体积小，效率高，寿命长，价格昂贵。 四、附属设备 粗过滤器。 空气贮存罐。 气液分离器。 旋风分离器 丝网除沫器 五、防止染菌的要求 染菌的原因 空气系统 19.96％ 泄漏、穿孔 33.85 操作 10.15％ 不明原因 34.91％ 防止染菌的要点 空气要无菌 设备。连消塔：保证温度维持时间；发酵罐：密封性好，罐要彻底清洗（清除