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1、第二章 液体培养基制备及灭菌 第一节 培养基制备 第二节 液体培养基灭菌,第一节 液体培养基制备 液体深层发酵培养基中，碳源的提供常用淀粉质原料：谷 类、薯类、淀粉等，另外还有糖蜜及各种农产品残余物如： 玉米秸、麦秸、稻草等。 通过蒸煮糖化将淀粉质原料转化为可发酵性糖是培养基 制备中的重要过程。 糖蜜稀释 连续糖化 ：酒精 培养基制备设备 淀粉制原料水解 柠檬酸等 谷氨酸 间歇糖化： 啤酒 纤维素半纤维素水解,一、糖蜜原料的稀释与澄清 糖蜜是制糖厂的一种副产品，里面含有大量的可发酵性糖，这些糖分在目前制糖工业技术或经济核算上已不宜用结晶方法加以回收。 糖蜜浓度一般在80 Bx ，酵母不能直接利
2、用，需进行稀释、酸化、灭菌和增加营养盐等处理过程。 35 Bx1151（kg/m3) 80Bx1412 （kg/m3),糖蜜连续稀释器： . 水平式糖蜜稀释器：我国常用（马尔钦柯式连续稀释器） 构造：圆柱型水平管，出口端向下倾斜安装；中部有两根横杆。 若干隔板和筛板，形成若干空段，孔径保证糖液处在湍流； 隔板上的孔上下交错地配置，使交错流动无须搅拌； 若干空段根据工艺需要加入水及其它物质。 （5-20m3）,间歇式 稀释器 连续式,. 立式糖蜜稀释器 构造：圆柱形，上下为锥形封头， 总高为.m，不锈钢制。 块隔板交错配置， 隔板间距mm， 从底部压送，从上部出料。 糖液速度.m/s 另外还有错
3、板式、膨胀式、 变管径式,都是在无搅拌下通过改 变液体流向或管径达到稀释混合 目的。,(二）糖蜜的澄清酸化设备p204,二、淀粉质原料水解设备 淀粉质原料蒸煮糖化目的,1、糊化：由于淀粉质原料中含有的淀粉是存在于原料的细胞之中，受到细胞壁的保护，难以溶解。蒸煮的目的是使植物组织细胞膜破裂，淀粉受热、吸水膨胀，破坏晶状结构（未糊化前对酶作用的抵抗力较强难以糖化），成为凝胶状态，此过程称为糊化。 2、液化：通过添加液化酶，使长链淀粉转化为糊精、低聚糖。 糊化和液化常同时进行 3、糖化：通过添加糖化酶再将糊精、低聚糖转化为可发酵性糖。,（一）液化、糖化（蒸煮）设备 .连续蒸煮糖化流程： （罐式、柱式
4、） 粉浆罐 56 粉浆泵 蒸煮罐 130 后熟器 最后一个后熟器（ ） 真空冷却器（ ） 连续糖化罐 泵 喷淋冷却器（发酵温度） 发酵罐 二次蒸汽的使用,蒸汽加热,二次蒸汽,加 曲,min,真空冷却装置,2.蒸煮罐 构造：长圆筒，球形或蝶形封头。 粉浆口在下端，正对蒸汽入口，蒸汽 口直通罐下部并装有止逆阀，以防压 力下降液体倒流。 压力表、安全阀、温度计 罐耳（支承） 外部有保温层 出口管伸入罐内mm， 使留有空间。 罐直径不宜太大，防止过大的返混 运动，保证培养基先进先出。 因此蒸煮与后熟罐总数不宜过少，瓜 干类个；玉米个。,.后熟器 前三个后熟器都是由下进料由上出料。不再进蒸汽加热，只是保
5、温， 构造与蒸煮罐相同。由多个组成，为保证保温时间。 最后一个后熟器由侧上部进料由下出料 最后一个后熟器：又称气液分离器。不加热 ，目的分离出二次蒸汽降温，从上部出供粉浆罐预热。 构造如图：二次蒸汽出口上部另一侧。 液位较低，左右，便于分离二次蒸汽。,.加热器（作用同蒸煮罐） 结构：由三层直径不同的套管组成。内层和中层 管壁上都钻有许多小孔，各层套管用法兰连接。 工作原理：粉浆流径中层管，高压加热蒸汽从内 外两层进入，穿过小孔向粉浆液流中 喷射。 特点： 气液接触均匀，加热比较全面。 在很短时间内可使粉浆达到规定的蒸煮温度。 粉浆在“有效加热段”停留时间s。 在此区域内的流速以不超过.m/s为
6、宜。,（三）真空冷却装置 蒸煮过的高温糊化醪， 左右 将要进行糖化的温度 左右 需快速降温 1.真空冷却器：冷却物料（糊化醪） 2.冷 凝 器： 将二次蒸汽冷凝 3.蒸气喷射器（或真空泵）： 产生真空，将不凝气抽出。,真空冷却装置,.真空冷却器 圆筒锥底，料液以切线进入，由 于器内为真空（喷射器产生的） 醪液产生自蒸发，产生大量的二次蒸 汽，醪液在器内被离心力甩向周边沿 壁往下流，以锥底排醪液口排出。温 度降至，至糖化锅。 二次蒸汽从器顶进入冷凝器（真空吸过去）。 安装高于糖化锅10 M。,.冷凝器 冷水由上侧进入，从真空冷却器吸进来的二次蒸汽与水接触而被冷凝，从冷凝器下部作为原料混合用水被排
7、出。 不冷凝性气体（氮气等）被喷射器抽走。 真空度保持在KPa (530600 mmHg),二次蒸汽,不凝气,.喷射器 （形成真空） （）喷射器 构造： 工作原理：利用有压介质通过喷嘴以高速射出，在喷嘴出口（混合室）造成射流对另一介质有抽吸作用，将不凝气吸入。在混合室中的介质与高速流动的工作介质发生能量交换，通过混合段到达收缩段时流速增加，造成真空。 当真空系统采用水力喷射泵时，可省去冷凝器，将真空冷凝器与水力泵直接连接。,真空冷却器的计算 例：已知从汽液分离器排出的糊化醪量为12000kg/h ,其比热容为3.6kJ/（KgK），温度为100，要求冷却至65 ，计算冷却器的基本尺寸。 解：真
8、空冷却器内产生的二次蒸汽量： 糊化醪12000kg/h 从100 冷却至65 时放出的热量为： Q=120003.6（100-65）=1512000（ kJ/h ） 查水蒸气表知二次蒸汽在 65 时的汽化潜热r=2343.4kJ/Kg 真空冷却器内产生的二次蒸汽量为： 与65 相对应的真空度为76.3kPa(572mmHg),在此温度下蒸汽的密度为0.1611kg/m3,则二次蒸汽的体积流量为： 经真空冷却后，从冷却器排出醪液量为12000-645.2=11354.8（ kg/h),真空冷却器的直径和高度：取器内二次蒸汽的上升速度不超过1m/s，则真空冷却器的直径D: 一般真空冷取器的径高比为
9、11.52，现取DH=11.5,则真空冷却器的圆柱部分高H: H =1.5D=1.51.2=1.8（m） 醪液下降管（排醪管）的直径：设糊化醪液密度=1090kg/m3,取醪液在排醪管内下降速度为1m/s,则醪液下降管管径D: 可选用68mm4mm的无缝钢管。,醪液下降管的长度：一般选10m. 设醪液下降管的长度为L,则： 选用L=8m.(生产实际中一般选L=10m）,（四）糖化设备 . 连续糖化罐 作用：连续地把糊化醪与水稀释，并与液体曲、麸曲、曲乳及糖化酶混合，在一定温度下维持一定时间，保持流动状态，以利于酶的作用。 构造：圆筒形、底部球形或罐形，常压操作，密闭，内设蛇形冷凝管（当降温不够
10、时用） 液面控制装置、 灭菌蒸汽进口、 连续出料口、 搅拌器组。,糖化罐的体积取决于醪液流量和在罐中的停留时间以及 装液量 V糖化醪流量（包括曲量）m3/h 醪液停留时间，min 装填系数，取0.750.85 连续糖化罐的尺寸与直径D有如下比例关系： 圆柱部分高H H=(0.51.0)D 球形底（或罐底）高h h=(0.110.25)D 球形底曲率半径r,2.真空糖化装置,特点：既是蒸发冷却器，又是糖化器。 省去了液化后的降温设备（真空冷却器三器组合）。,不凝气,三、啤酒生产中麦芽汁的制备（间歇） （一）麦汁制备过程 ： 糊 化设备 糖化 设备 过滤设备 煮沸设备 换热设备 啤酒厂糖化设备的组
11、合方式： 糊化锅 糖化锅 四器组合：每一锅完成一项任务，四器为 过滤槽 （或压滤机） 麦汁煮沸锅 六器组合：过滤槽、煮沸锅各2只。（另加麦汁暂存槽1只）,（二）麦汁制备设备 1.糊化锅 作用：加热煮沸辅助原料和部分麦芽粉醪 液，使糊化和液化。 构造： 锅身为圆柱形； 锅底为弧形或球形，蒸汽夹套（同 时4个进口）、保温层； 弧形顶盖； 环形洗水管 升气筒（1/301/50截面积/液面积） 环形污水槽、筒形风帽； 旋浆式搅拌器（电机在下部）； 人孔（观察孔） 下粉筒（粉、水等混合和同时加）,糊化锅的体积： 取决于投料量，100Kg料（大米粉麦芽粉）加水420 450Kg，则有效体积为 0.50.5
12、5M3 锅体直径与圆筒部分高之比为2：1。,2.糖化锅 作用：进行蛋白质分解； 淀粉水解：麦芽糖、麦芽三糖、葡萄糖、蔗糖、果糖，少量的麦芽四糖、麦芽五糖。 结构： 与糊化锅大致相同（如图） 体积一般比糊化锅大一倍 平底或球底带蒸汽夹套 搅拌器,3.糖化醪过滤槽 作用：糖化一结束，需快速将麦汁和麦 糟分离。以获得澄清麦汁。 麦糟：残留皮壳、高分子蛋白质、 纤维素、脂肪等。 构造：常压过滤 （ 另有低真空快速过滤） 上半部与糊化锅等基本相同。D3.4m 水平筛板 下半部分三层 麦汁收集底 保温夹底 洗涤：喷水管（大型）承接杯（小型） 耕糟装置：耕糟臂、耕糟刀；排糟臂,耕糟机：由双速电机、减速器、油
13、压升降轴、耕糟臂、耕糟刀等组成。耕糟转速0.40.5 ，排糟转速34 r/min。 耕糟臂有2、3、4臂（根据投料量），耕糟臂上每隔2030cm装有垂直于筛板的耕糟刀或波形切割刀。大型槽还有排糟臂，装挂可旋转角度的出糟刀。 操作：泵送糖化醪后，开动耕糟机转35r，使糖化醪在槽内均 匀分布。 静置1030 min，使沉降形成滤层。 浑浊麦汁回至槽内，直至澄清（1015 min） 正常过滤（4590 min） 待麦糟露出，开动耕糟机，疏松麦糟层。 喷水洗糟。 打开麦糟排出阀，排空糟。,4.煮沸锅 蒸发多余水分 作用： 煮啤酒花 凝固蛋白质 灭菌 结构：与糊化锅相同，但需容 纳包括滤清汁在内的全部麦
14、汁，体 积较大。 具外加热器的麦汁煮沸锅 内有列管加热的麦汁煮沸锅,快速过滤槽 是一种在低真空下操作的新型糖化过滤设备。 结构：圆柱形或长方形，底部为锥形。下部装有57层呈网状而互相沟通的过滤管，上有条形滤孔，每层过滤管为一独立的过滤单元。 工作原理：把糖化醪用泵输送到已用热水预热过的过滤槽中，醪液通过两个分配器均匀分布到槽内，在滤管上形成滤层。当醪液没过滤管后，开始用泵抽滤。 开始流出的麦汁比较混浊，用泵返回过滤槽，待麦汁清亮透明后送入麦汁煮沸锅。,常用糊化锅、糖化锅、煮沸锅技术参数,四、谷氨酸生产中淀粉的水解 1.蒸汽喷射液化工艺,调浆(配料) 泵 喷射泵 一次喷射液化 液化保温 二次喷射
15、液化 高温维持 灭酶 闪蒸器冷却 二次液化罐 薄板换热器 糖化罐 板框过滤 贮糖计量 发酵 工艺控制要点： 淀粉乳浓度30%左右 pH6.06.5 一次喷射温度9597C， 层流罐保温30min， 二次喷射温度145C以上， 真空闪急冷却9597C， 维持罐3-5min, 二次液化罐加淀粉酶30min, 薄板换热器60 C,糖化pH4.2-4.5（硫酸、盐酸） 温度60左右 糖化酶用量150U/g淀粉 糖化时间32小时，用无水酒精检验无糊精存在时， 糖化结束，然后将pH调整至4.8-5.0，维持20分钟灭酶,维持罐,2.制糖工序设备,调浆罐 蒸汽喷射器 层流罐 闪蒸器 维持罐 薄板冷却器 糖化罐 板框压滤机,第二节 培养基灭菌,一 培养基灭菌的目的、要求和方法 二 湿热灭菌的理论基础 三 影响灭菌的因素 四 培养基灭菌的流程及设备,一、 培养基灭菌的目的、要求和方法,1.培养基灭菌的定义 是指从培
