第二章物料處理與培養(yǎng)基制備1

第二章物料處理與培養(yǎng)基制備

§1固體物料處理(篩選與粉碎)生物工廠一般利用農(nóng)副產(chǎn)品作為生產(chǎn)原料，原料中?；煊需F屑、石塊、稻草、麻繩及塑料等雜質(zhì)，需要用特定設(shè)備將雜質(zhì)除去，否則會影響生產(chǎn)正常進行。一、篩選除雜設(shè)備1、磁力除鐵器[原料入口處]原理：原料成薄層狀通過磁鐵分離器，鐵屑及磁性雜質(zhì)被吸附，原料可順利通過。永久磁鐵：結(jié)構(gòu)簡單、不耗電，但磁力弱，易退化電磁鐵：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耗電能，但磁力穩(wěn)定，性可靠常用類型：平板式、永磁轉(zhuǎn)筒兩種

除鐵器

磁力除鐵器2、篩選與分級設(shè)備原理：利用篩孔直徑大小不同，將粒度不同的原料進行除雜與分級?？讖酱笮∮谩澳俊北硎荆汉Y面上每一平方英寸面積上小孔的個數(shù)。例：60目-----孔徑0.4mm。A、大麥粗選機:由風(fēng)選、篩選兩部分輕質(zhì)物由吸風(fēng)道進入沉降室，大麥進入三層振動篩1#：2.5×20,550或?12~16,6o;篩寬500~1600mm2#:7×20,1433或3.5×20,10o;長1515,12o.

3#:?2或2.0x20矩形孔,振動篩軸轉(zhuǎn)數(shù)350~450r/min,偏心距25~30mm,

振幅25~30;吸塵效果與風(fēng)道風(fēng)速有關(guān),一般調(diào)節(jié)進口4~6m/s;出口4~7m/s.

大麥粗選機篩選機B、大麥精選機作用：除去截面積相同，長度不同的雜糧；

原理：物料進入滾筒或蝶片上后，長粒因不能進入袋孔重心在外，先掉下來，短粒進入袋孔落入指定位置，將長短粒分離開。滾筒式特點：分離的雜質(zhì)中大麥粒較少，但袋孔利用率低，產(chǎn)量小，工作面磨損不能修復(fù)。蝶片式特點：碟片兩側(cè)均為工作面，轉(zhuǎn)速高，產(chǎn)量大，碟片損壞可更換。大麥精選機（碟片式）C、大麥分級機:

滾筒式平板式圓筒分級篩二、原料粉碎

目的：增加原料表面積，有利于與水、微生物、酶等進行生化反應(yīng)，加快反應(yīng)速度。方法：干法~、濕法~粉碎的作用力及粉碎比：原料受力有擠壓力、沖擊力、研磨力、剪切力以及劈裂粉碎。粉碎比：原料粉碎前后平均顆粒直徑之比。粉碎對粉碎機的要求：顆粒大小均勻；碎料易排出；易損件易更換；粉塵要少；自動化、能耗低

錘式粉碎機；☆粉碎機械類型輥式粉碎機；圓盤磨機鋼片式磨粉機膠體磨超微粉碎機氣流粉碎機1、錘式粉碎機的結(jié)構(gòu)原理P169A：結(jié)構(gòu)原理：粉碎機殼內(nèi)鑲有鋸齒性的沖擊板。主軸上有鋼制圓盤或方盤，盤上裝有可自由擺動的錘刀。當軸高速[800~2500r/min]旋轉(zhuǎn)時，錘刀借離心力作用而張開，并將物料擊碎，未被粉碎的物料撞到?jīng)_擊板上，再此粉碎，被粉碎的物料穿過底部篩孔排出，如遇過硬雜質(zhì)，錘刀擺動讓開，不致?lián)p壞機器。錘式粉碎機的結(jié)構(gòu)原理圖

B：優(yōu)缺點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，可以粗碎、細碎，拆裝維修方便，生產(chǎn)能力大，單位產(chǎn)品能耗低。錘刀磨損大。C：主要易損件：

篩網(wǎng)：?1.2~1.5，錘刀與篩網(wǎng)間距5~10mm。錘刀：矩形、帶角矩形、斧形、環(huán)形等耐磨高錳鋼大?。?0×125~180×6~7mm另外：雙轉(zhuǎn)子錘式粉碎機，能較好克服物料在機殼內(nèi)環(huán)行引起的沖擊力下降，造成的能耗高等弊端，打破了原錘式粉碎機的基本模式。雙轉(zhuǎn)子錘式粉碎機D：有關(guān)計算

生產(chǎn)能力：V=60×

[π/4]×d20dφzkn[m3/h]

粒度

d=d0/3~6；φ充滿系數(shù)取0.7；z：篩孔數(shù),k：錘刀排數(shù)n：r/min

功率消耗：

經(jīng)驗公式：N=kD2Ln[kw]k：系數(shù)，取0.1~0.2;L:轉(zhuǎn)子軸向長度.

N∝D2,功率與轉(zhuǎn)子直徑的平方呈正比,為降低能耗,一般采用小型錘式粉碎機,每臺2.1~2.9t/h,功率消耗最低7kw/t.2、輥式粉碎機A]結(jié)構(gòu)原理：兩個直徑相同的圓柱性輥筒，以相反的方向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生擠壓力、剪切力將物料粉碎。兩個輥筒，一個軸承固定，另一個可調(diào)且裝有彈簧，物料從輥間隙加入，小于開度的顆粒從空隙排出。輥筒：光輥、絲輥輥式粉碎機B]類型：對輥~、四輥~[2組對輥，1組振動篩]

五輥粉碎機：前3個光輥組成兩個磨碎單元，后2個絲輥，通過調(diào)整輥間距，各種質(zhì)量麥芽，均能得到較好的效果。輥式粉碎機麥芽粉碎機粉碎機

大米輥式粉碎機輥式粉碎機C]計算：

生產(chǎn)能力Q=bLυφ=bL[2πrn/60]φ×3600=60πDnLbφ[kg/h]功率：N=0.735kG/d粒nk=100~110;φ=0.5~0.7(麥芽)G：t/h或N=（0.8~1.06）kLυk=0.15+0.6d1/d2d1、d2進料、卸料粒度。3、圓盤磨粉機:粉碎小麥\玉米\大豆\大米等

單轉(zhuǎn)盤圓盤鋼磨\雙轉(zhuǎn)盤圓盤鋼磨2個帶溝槽的圓盤,一個隨軸轉(zhuǎn)動,另一個固定在機殼上,物料由料斗進入圓盤中心,靠研磨、剪切作用被粉碎.

4、微粉粉碎機主要部件由粉碎機、風(fēng)選機、電控部分組成。特點：負壓輸送，能及時帶走熱量，適于熱敏物料粉碎，粒度可達320目，且內(nèi)裝分級機，可以使粉碎、分級一次完成。4500rpm。5、超微粉碎機主要部件、特點同微粉碎機：適于熱敏物料粉碎粒度可達1400目，粉碎、分級一次完成。WFJ-15型微粉碎機，總功率13.7kWCWFJ-15型超微粉碎機，總功率18.67kW6、超音速氣流粉碎機利用7~10kg/cm2空氣壓力通過物料引射器，使自動加料器下來的粉體（60目以上）均勻連續(xù)進入粉碎機。同時，壓縮氣體通過粉碎室外圍的粉碎噴嘴產(chǎn)生高速氣流噴入粉碎室，高壓氣體使顆粒間互相碰撞、摩擦將物料粉碎。分級管把較粗顆粒分出來，返回粉碎室再次粉碎，超微顆粒大部分從旋風(fēng)分離器下部被收集，部分更細顆粒進入袋濾器被收集，氣體透過濾袋排出。超音速氣流粉碎機（77、78、79）超音速氣流粉碎機超音速氣流粉碎特點適于超微粉碎，易得1~10μ粒子；內(nèi)部裝有閉路分級機構(gòu)，粒子直徑均勻易控；粉碎時間短，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，占地小，噪音低，無振動；效率高，能連續(xù)粉碎。濕法粉碎：將固體物料和水一起加入粉碎機中進行粉碎。粉塵少，錘刀磨損少，但粉碎原料不宜久存，能耗也高。從發(fā)展趨勢來看：濕法粉碎具有良好的前景?！?液體培養(yǎng)基的制備及殺菌設(shè)備

培養(yǎng)基制備包括淀粉質(zhì)原料的液化、糖化、過濾及培養(yǎng)基的調(diào)配等操作。根據(jù)原料、菌種、產(chǎn)品和生產(chǎn)規(guī)模不同，配制和滅菌工藝有所不同，設(shè)備上也存在差異，應(yīng)根據(jù)具體情況來考慮。原料不同、菌種不同，培養(yǎng)基的制備也不同，若某菌種可直接分解淀粉，則不需要進行液化、糖化操作，同時還要兼顧后處理的難易，糖化液是否進行過濾操作。

液體培養(yǎng)基的制備及殺菌設(shè)備

一、糖蜜原料的稀釋與澄清p178糖蜜是制糖廠的副產(chǎn)物，糖的結(jié)晶母液，含50%的可發(fā)酵糖，還含大量的生物素等營養(yǎng)物質(zhì)，可作糖源或生物素添加劑。糖蜜做酒精因需進行稀釋、酸化、滅菌和加營養(yǎng)鹽等處理過程。糖蜜稀釋器：間歇式~、連續(xù)式~液體培養(yǎng)基的制備及殺菌設(shè)備

1、間歇稀釋器采用敞口帶攪拌裝置的容器，攪拌一般有通風(fēng)管和攪拌槳葉兩種，適于小規(guī)模生產(chǎn)。體積：

V=5~20m3，H:D=1.1，φ=0.8~0.85液體培養(yǎng)基的制備及殺菌設(shè)備

2、連續(xù)式稀釋器A、水平式稀釋器主體為長圓筒形水平管，略傾斜，沿管長安裝若干隔板和篩板，分成若干空段，隔板上的孔上下交錯布置，以改變糖液的流向，使糖蜜、水進行良好混合。同時設(shè)有調(diào)節(jié)水、營養(yǎng)鹽和酒精液的進口管。無攪拌，動力消耗低。水平稀釋器液體培養(yǎng)基的制備及殺菌設(shè)備

B立式稀釋器主體結(jié)構(gòu)為圓筒形，糖蜜和水從容器下底部進入，經(jīng)混合裝置并添加營養(yǎng)鹽后從容器上頂部流出。有三種：通用型、脹縮型、變管徑型也有從上部進料、下部出料的錯板式，圓筒內(nèi)安裝交錯排列的圓缺性傾斜擋板10~15塊，強化糖、水混合。液體培養(yǎng)基的制備及殺菌設(shè)備

B立式稀釋器設(shè)計稀釋器時應(yīng)注意的參數(shù)：上流式稀釋器糖蜜流速控制0.035m/s；稀釋器內(nèi)流速控制0.03~0.05m/s；進水流速控制1.5m/s；立式稀釋器液體培養(yǎng)基的制備及殺菌設(shè)備

3、酸化澄清桶作用：對糖蜜進行滅菌，使灰渣沉淀。酸化筒總體積：

V總=Qτ/φ0.8~0.85酸化筒的數(shù)量：N=V總/V需酸化的糖液量,m3/h每次酸化時間,h每個筒的體積，m3

二、淀粉質(zhì)原料的蒸煮糖化設(shè)備以淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精傳統(tǒng)采用蒸煮糖化工藝；生產(chǎn)氨基酸及現(xiàn)代酒精工藝采用液化糖化工藝；有機酸發(fā)酵先只液化，在發(fā)酵中邊糖化邊發(fā)酵。淀粉質(zhì)原料的蒸煮糖化設(shè)備

1、蒸煮糖化工藝A】目的：借助蒸煮的高溫高壓，破壞原料中淀粉顆粒的外皮，使內(nèi)容物釋放出來，變成可溶性淀粉；借助蒸煮的高溫高壓的作用進行滅菌。將淀粉分解為可發(fā)酵性糖類。淀粉質(zhì)原料的蒸煮糖化設(shè)備

B】蒸煮流程調(diào)漿——升溫——維持——降溫——糖化C】蒸煮設(shè)備有間歇蒸煮設(shè)備（已淘汰）連續(xù)蒸煮設(shè)備

2、罐式連續(xù)蒸煮流程

溫度可控，設(shè)備簡單，保證醪液先進先出，煮透且防止局部過熱，瓜干4~5個，玉米5~6個罐。2蒸煮糖化蒸汽制液曲冷卻接種發(fā)酵調(diào)漿罐蒸煮罐后熟器氣液分離器罐式蒸煮流程淀粉質(zhì)原料的蒸煮糖化設(shè)備

3、蒸煮糖化設(shè)備A】調(diào)漿罐(拌料罐)帶攪拌系統(tǒng)的立式罐，下部橢圓形或錐型封頭，上部平頂或開口，利用工字鋼支撐攪拌系統(tǒng)。H:D=1一般設(shè)2個，輪流使用，一般罐頂有絞龍進行料水混合。B】蒸煮罐H：D=3~5：1，蒸汽與粉漿入口對吹間距200mm，罐內(nèi)壓力0.3~0.35MPa，罐頂設(shè)糊化醪出口[入罐300~400mm]、安全閥、壓力表，溫度檢測。預(yù)煮醪（70℃）糊化醪淀粉質(zhì)原料的蒸煮糖化設(shè)備

C】蒸汽噴射泵將粉漿加熱的設(shè)備，可代替蒸煮罐。當物料流過噴射泵時，在噴嘴處產(chǎn)生的真空將外來的蒸汽吸入，對物料進行加熱混合，經(jīng)擴大管后，動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴簭娔?，屬于一種混合加熱設(shè)備。若吸入氣體來自容器，容器減壓，故又稱噴射真空泵。淀粉質(zhì)原料的蒸煮糖化設(shè)備

D】后熟器（維持罐）：結(jié)構(gòu)同蒸煮罐，無蒸汽加熱，直徑不宜大。蒸汽噴射泵噴射加熱器

核心件：噴嘴直徑宜≥10mm計算：G=F×ψ√2g△pρ

噴嘴截面積噴嘴系數(shù)0.95△p=物料進口壓強-蒸氣室蒸汽的壓強算出F，即可求出噴嘴直徑。噴嘴直徑d1.4d進料口蒸汽進口經(jīng)擴大管動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴簭娔?6.5d淀粉質(zhì)原料的蒸煮糖化設(shè)備

E】氣液分離器糊化醪隨著流動，壓力降低，產(chǎn)生大量二次蒸汽，從最后一個后熟器排出，因此得名。液位一般控制50%，有利于分離二次蒸汽。計算：蒸煮罐與后熟器體積相同則：單位時間蒸煮的醪液量=蒸煮罐+后熟器體積即：V1τ=V2[N-1]+V2φφ充滿系數(shù)取0.5

V2=V1τ/[N+φ-1]τ一般2h或更長，

V1為含蒸汽冷凝水在內(nèi)的糊化醪量

工廠一般使用加熱器、后數(shù)器、氣液分離器流程.淀粉質(zhì)原料的蒸煮糖化設(shè)備

冷卻器

F】真空冷卻器噴射器糊化醪100℃，固形物多黏度大，用間壁換熱時間長，冷凝器耗水量大，多用真空冷卻器。真空冷卻器結(jié)構(gòu)：圓筒錐底罐，切線入口，H：D=1.5~2：1，因器內(nèi)70~80kPa[60~65℃]真空，醪液自蒸發(fā)，產(chǎn)生大量二次蒸氣，其上升速度＜1m/s，液體下降0.5~0.8m/s,不宜過大,否則流不出造成很大震動.醪液流出管俗稱大氣腿,鍋以上10m左右.

水真空冷卻裝置圖噴射器冷凝器冷水進口若用水力噴射抽真空，可省去冷凝器設(shè)計參數(shù)二次蒸汽在器內(nèi)上升速度0.8m/s，二次蒸汽排出管的速度≤10m/s培養(yǎng)基：流出速度0.2~0.3m/s進口速度0.5~1m/s真空冷卻器H/D=1.5G】連續(xù)糖化的糖化設(shè)備圓筒性6~8，球形或錐形底8~10，水若冷卻不夠，鍋內(nèi)需設(shè)冷卻蛇管糊化醪進口U管，開工時先注水防止破壞真空；設(shè)1~2擋攪拌[蝸輪、旋漿、平漿式]轉(zhuǎn)速45~90r/min，一般設(shè)2個鍋，每天殺菌一次，殺菌用蒸汽，罐底、罐側(cè)設(shè)蒸汽入口。計算：1]容積：

V=υτ/60φφ=0.75~0.85τ:糖化時間30~40min,

υ:醪量[糊化醪+曲乳+水]m3/h幾何:球底時V=π/4*D2H+1/3*πh2[3r-h]h:球底高;r:底的曲率半徑.結(jié)構(gòu)尺寸:

H=0.35~0.8D,h=0.1~0.2D,r=[D2+4h2]/8h

2]攪拌功率:與攪拌器結(jié)構(gòu)、大小、轉(zhuǎn)速、密度、黏度、醪液高度和漿葉直徑等有關(guān)：

N=0.01Ad4.56n2.78

ρ0.78μ0.22[kw]A:常數(shù)，漿葉成90度雙漿式攪拌器A=8.3；

成45度A=5.15μ:黏度[kgs/m2]，約0.00243.

啟動功率:Np=kN/η

k=1.4~1.6，傳動效率η=0.9工廠間歇糖化罐淀粉質(zhì)原料的蒸煮糖化設(shè)備

4、液化糖化工藝A】流程調(diào)漿——升溫——保溫—降溫——糖化——過濾B】設(shè)備液化糖化與蒸煮糖化工藝設(shè)備相似，不同點：淀粉質(zhì)原料的蒸煮糖化設(shè)備

①用閃蒸罐和氣液分離器代替蒸煮工藝中的真空冷卻器，起到使淀粉顆粒破裂降溫的目的。②降溫采用螺旋板換熱器、簿板換熱器或噴淋③糖化主要用間歇操作，糖化時間28~32h；糖化鍋帶冷卻管、攪拌裝置和保溫層；④過濾與否，具體根據(jù)原料、產(chǎn)品及后處理定。螺旋板換熱器螺旋板換熱器薄板換熱器薄板換熱器薄板換熱器

加熱器（傳質(zhì)傳熱）二套管加熱器：內(nèi)徑Φ15～20，外徑Φ

110～130，環(huán)隙流速0.1m/s；噴孔徑5~8mm；45°蒸汽流速25～40m/s,有效高度2～

3m培養(yǎng)液在兩管環(huán)隙間自下向上流動，流動線速度不超過0.1m/s，逗留15~30s粉漿被加熱到110~135℃。計算有效管長、管徑、小孔數(shù)量同三套管P207

加熱器：三套管加熱器P184

出料口P184計算

柱式流程：[同罐式]

特點：1]套管加熱后進柱，汽液接觸好，蒸煮時間短，糖分損失少，生產(chǎn)能力大，糊化質(zhì)量好；2]蒸煮柱直徑小，保證醪液先進先出；3]設(shè)備小簡單，無振動；4]鍋爐提供蒸汽壓力要穩(wěn)定，原料不宜變化繁多。使用Φ300、350、400、500、550壁厚10~12mm的無縫鋼管，由4~5條柱子組成，高度6~8m。

V柱=Vτ/60φφ=0.85,τ=30min±,V粉漿量m3/h§3啤酒廠麥汁制備設(shè)備概述:二器組合[2~2.5次];四器組合[4~4.5次]四器+中間槽[6~7次];六器組合[過濾煮沸各2,7~8次]一、糊化鍋結(jié)構(gòu)及計算1、作用：糊化輔助原料和對部分糖化醪升溫、煮沸使用，使淀粉糊化液化。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)尺寸：D：H=2：1，材料：不銹鋼或紫銅。

3麥汁制備

糊化鍋2、容積：每100kg原料加水420~450kg，鍋的有效容積0.5~0.55m3。升氣管截面積為液體蒸發(fā)面積的1/30~1/50;設(shè)計估算:V有=π/4*D2*H=π/8*D3加熱面積:F=Q/[K△T];

功率:設(shè)備P190永田進治公式二、糖化鍋1、作用：使麥芽與溫水混合，保溫進行Pr分解及混合糖化作用。2、結(jié)構(gòu)、材料同糊化鍋；但較糊化鍋大1倍，平底3、設(shè)計計算：P191~192D:H＝2：1三、麥汁煮沸鍋

結(jié)構(gòu)特點：材料：不銹鋼、紫銅

鍋體:一個近似球形的設(shè)備，D:H＝2：1。

小型煮沸鍋：在整個鍋底裝置加熱夾套[<15m3]。

大型煮沸鍋：鍋底內(nèi)設(shè)置列管加熱器。一般管長1.5—2.0m,1m以下容易結(jié)垢.D=1.15V1/3V=V′/φ

φ=0.65~0.75若已知每鍋啤酒產(chǎn)量Q,則V′=Q(1+0.15)/(1-0.125)0.125釀造總損失;0.15麥汁煮沸時的蒸發(fā)系數(shù).

攪拌裝置：

攪拌軸的軸封一般采用填料軸封。

排汽管：

要有一定大小和高度，要裝有調(diào)節(jié)風(fēng)門[傳統(tǒng)有,現(xiàn)在無]四、麥汁過濾槽類型：傳統(tǒng)過濾槽、板框壓濾機、新型快速過濾槽結(jié)構(gòu)：上部同糊化鍋，平底槽有2~3層底，槽中心有可升降的軸，帶動2到4臂的耕糟機。1、容積：5~5.5m3/t料，糟厚25~45cm（粉碎有關(guān)）2、篩板：銑床上0.6~0.7mm3~4mm,20~30，6~8%；

新不銹鋼梯形鋼條15~20%，0.6mm，2.5mm

3、篩底間距：新20~40mm,老式8~12mm；4、麥汁收集管：Φ25~45mm/1.25~1.5m2，0.9m25、耕糟機、洗糟水噴灑裝置、糖化醪進口、排糟口麥汁過濾槽觀察管旋渦沉淀槽

(回旋槽)

分離酒花和熱凝固物徑高比D:H=2:1,有2%的斜率，沉淀時間30min切線進口流速:4.5~11m/s有利于去除酒花和熱凝固物.§4培養(yǎng)基的滅菌

工業(yè)微生物發(fā)酵要求避免雜菌，故培養(yǎng)基需要嚴格滅菌。一、培養(yǎng)基滅菌的基本理論

１、滅菌概念：指用化學(xué)或物理的方法殺滅或除掉物料或設(shè)備中所有的有生命的有機體的技術(shù)或工藝過程。２、滅菌的方法：化學(xué)物質(zhì)滅菌、熱殺菌（干熱、濕熱）、輻射滅菌、介質(zhì)過濾除菌（0.22μm膜）

３、濕熱滅菌的基本原理：濕熱滅菌是直接用蒸汽滅菌，因具有經(jīng)濟和快速等特點，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用廣泛。

用蒸汽加熱的方法對培養(yǎng)基滅菌的要求是：既要達到一定的滅菌程度，又要盡量減少營養(yǎng)成分的破壞。滅菌時間和滅菌溫度對滅菌程度和營養(yǎng)成分的破壞都有影響，必須采用適當?shù)臏缇鷷r間和滅菌溫度。（一）理論滅菌時間

某些分子的分解和分子內(nèi)部的重排的反應(yīng)屬于單分子反應(yīng)。雜菌是一個復(fù)雜高分子體系，其受熱被殺死，主要原因是高溫能使蛋白質(zhì)變性，屬于單分子反應(yīng)，因此雜菌在一定溫度下受熱死亡也遵循單分子反應(yīng)方程。

即-dN/dτ=kN

負號表示活菌隨時間減少；對上式整理積分：滅菌方程

：

τ=(2.303/k)lg(No/Ns)

τ--滅菌時間（S）；k--反應(yīng)速度常數(shù)，與菌的種類、加熱溫度有關(guān)（S-１），

k=Ae-E/RT實驗確定；No--滅菌開始時，培養(yǎng)基中雜菌數(shù)（個／mL

）Ns---經(jīng)滅菌時間τ后，殘存活菌數(shù)（個／mL）一般殺菌時以殺死最耐熱的耐熱芽孢桿菌為基準，此時：

A=1.34×1036s-1，E=28429.12J/moL其中㏒k=(-14845/T)+36.127（二）滅菌溫度與滅菌反應(yīng)速度常數(shù)的關(guān)系

滅菌溫度與菌死亡反應(yīng)速度常數(shù)的關(guān)系：

k=Ae-E/RT

K—菌死亡的速度常數(shù)（1／s），當反應(yīng)物的濃度為單位濃度時，則反應(yīng)速度常數(shù)在數(shù)值上等于反應(yīng)速度

A—阿累尼烏斯常數(shù)（1／s）；e=2.718R—氣體常數(shù)（8.314J／molk）T—絕對溫度（K）；E—滅菌需要活化能J／mol

（三）活化能

細菌孢子死滅活化能（4.187×50—100kJ/mol）比營養(yǎng)成分破壞的活化能（4.187×24kJ/mol）高得多，溫度升高時，雜菌的死亡速度要比營養(yǎng)成分的破壞速度快得多。根據(jù)這一理論，培養(yǎng)基滅菌采用高溫短時間的方法，以減少營養(yǎng)成分的破壞。

二、影響培養(yǎng)基滅菌的因素

1、pH值的影響:pH為6.0-8.0時微生物最不易死亡，pH<6.0時氫離子易滲入其細胞內(nèi)，改變細胞的生理反應(yīng),促使其死亡，pH愈低，滅菌時間也愈短。

2、培養(yǎng)基成分中，油脂、糖類、蛋白質(zhì)都是傳熱的不良介質(zhì)，會增加微生物的耐熱性，使滅菌困難。而高濃度的鹽類、色素則削弱耐熱性，故較易滅菌。

3、培養(yǎng)基中的顆粒物質(zhì)：一般顆粒對培養(yǎng)基滅菌影響不大，但若較多，特別是存在凝結(jié)成團的膠體時，會影響滅菌效果，必須過濾掉。三、滅菌的實際操作

（一）空罐滅菌〔空消〕：種子罐、發(fā)酵罐、尿素（或液氨）罐、消泡劑罐等，當培養(yǎng)基未進罐前對罐預(yù)先滅菌，稱為空罐滅菌。

空罐0.15～0.2MPa、45min。蒸汽用量S=VFρS×5（二）實罐滅菌〔實消〕：將培養(yǎng)基置于已空消的發(fā)酵罐中，用間接蒸汽加熱90℃便流加初尿，然后通直接蒸汽到105℃

，維持5～15min，再冷卻到發(fā)酵溫度，然后接種發(fā)酵，這叫做實罐滅菌，又稱分批滅菌?！卜N子罐：0.1MPa，30min〕

操作要點：三路進汽：蒸汽直接從通風(fēng)、取樣和出料口進入罐內(nèi)加熱，直到所規(guī)定的溫度，并維持一定的時間即“三路進汽”滅菌。（三）連消四、培養(yǎng)液連續(xù)滅菌流程P2181、噴射加熱連續(xù)滅菌流程：2、薄板換熱器連續(xù)滅菌流程3、培養(yǎng)基連消工藝流程圖

三套管加熱器特點：占地面積小，能耗低連續(xù)滅菌采用螺旋板換熱器五、培養(yǎng)基滅菌設(shè)備結(jié)構(gòu)和計算tf

(一）連消設(shè)備結(jié)構(gòu)

1、套管式連消器：蒸汽用量：

S=Gc（tf-ts）/(i-tfc)×（1+η）蒸汽管：Sγ（汽比容）=π/4d2內(nèi)ωs有效高度：H=ωmτ=0.1τ2、連消器、連消塔：2個連消器串聯(lián)

3、三套管加熱器：見前4、噴射加熱器：見前

5~10%20~25m/s套管加熱器連消設(shè)備（二）維持罐的結(jié)構(gòu)：

H:D＝2-4（或2.5），

（三）維持罐的計算

容積計算：Ｖ有效＝Gτ/60φＶ有效=V底+V筒=0.13D3+π/4×D2H

G—料液體積流量（m３/h）τ—維持時間（min），經(jīng)驗數(shù)據(jù)為8~25min

不同類型的發(fā)酵維持時間不同或理論滅菌時間的3~5倍

φ—充滿系數(shù)，取0.85~0.9連續(xù)滅菌具有設(shè)備利用率高，營養(yǎng)物質(zhì)破壞少，蒸汽負荷均勻，產(chǎn)品質(zhì)量易控制，勞動強度低等優(yōu)點。高壓蒸汽滅菌法（滅菌鍋）

在0.098MPa下，溫度達121℃，一般維持15～30min后，可殺死一切微生物的營養(yǎng)體及孢子。

(1)加水滅菌鍋內(nèi)加適量水。(2)裝料將滅菌物放入滅菌桶，包包之間留有孔隙，利蒸汽流通。(3)密封將蓋上軟管插入滅菌桶的槽內(nèi)，上下對齊，擰緊螺栓，切勿漏氣。(4)升壓加熱至水沸騰，排盡鍋內(nèi)空氣，蓋上放氣閥。(5)滅菌待壓力達0.098MPa時，保ya并開始計滅菌時間。(6)降壓到規(guī)定的滅菌時間后，讓其自然降壓冷卻。(7)取料

待壓力降至“0”后，打開放氣閥，再松動螺栓，拿掉蓋子，從鍋內(nèi)取出滅過菌的物料。(8)倒水用畢，倒掉鍋內(nèi)剩余的水，防腐蝕。實罐滅菌操作滅菌蒸汽一般0.3~0.4MPa，將培養(yǎng)基蒸間接蒸汽加熱90℃然后通直接汽到105℃加熱到滅菌溫度，維持一段時間，在冷卻至發(fā)酵溫度。11氣管排料管冷卻水管取樣管冷卻水蒸汽冷凝水123457689101112141516171813閥門8、9、14、15連接夾套實罐滅菌操作1、把配好的培養(yǎng)基泵入罐內(nèi)，密封，開攪拌；2、預(yù)熱：稍開夾套蒸汽閥15和冷凝水排出閥9，用夾套預(yù)熱75~90℃，夾套壓力保持50~100kPa。3、三路進汽：

從氣管進蒸汽