PDF《第五章》

1 0

0 / ln t RT E N N dt e A ( )

1 2

2 1 ln t t K h N N ? = dt e A t t RT E N N ∫ Δ ? =

3 2

2 / ln

29 29 ? 分批灭菌中几种换热方式的温度-时间变化关系 T:介质温度(K);

T0:介质初温(K);

t:时间(min);

h:蒸汽相对于介质的热焓(kJ/kg);

s:蒸汽的重量流率(kg/min) M:介质重量(kg);

Cp:介质比热[kJ/(kg.K)];

TH:热源温度(K) U:总传热系数[kJ/(m2.min.K)];

q:传热速率(kJ/min) C'

p:冷却剂比热;

W:冷却剂流率;

TCO:冷却剂温度

30 30 ? 计算举例 ? 参见 C 《微生物工程工艺原理》P226 C 伦世仪主编《生化工程》P13.

31 31 2,保证间歇灭菌成功 的要素 ? 内部结构合理(主要 是无死角),焊缝及 轴封装置可靠,蛇管 无穿孔现象 ? 压力稳定的蒸汽 ? 合理的操作方法. 发酵罐的接管图 发酵罐的接管图

32 32 3,培养基间歇灭菌过程中应注意的问题 ? 温度和压力的关系 ? 泡沫问题 ? 投料过程中,麸皮和豆饼粉等固形物在 罐壁上残留的问题 ? 灭菌结束后应立即引入无菌空气保压

33 33

三、连续灭菌的设计 1,连续灭菌的流程 图2-5 加热-真空冷却连续灭菌流程 生培养液 蒸汽 喷射加热器 维持管 膨胀阀 急聚蒸发室 灭菌好的培养液 真空 喷射加热-真空冷却流程

34 34 板式换热器灭菌流程 图2-6 薄板换热器连续灭菌流程 维持段 蒸汽 加热 段 热回 收段 水冷 却段 生培养液 冷却水 灭菌好的培养液 时间(min) 温度图2-3 培养基连续灭菌过程中温度的变化 20s 20s 2-3min 144℃ 27℃

35 35 连消塔-喷淋冷却连续灭菌流程 图2-4 连续灭菌设备流程示意图 1-配料罐(拌料罐)2-蒸汽入口 3-连消塔 4-维持罐 5-培养基出口 6-喷淋冷却 7-冷却水

1 2

3 4

5 6

7 36

36 2,连续灭菌设计及计算举例 ? 参见 C 《微生物工程工艺原理》P228 C 伦世仪主编《生化工程》P22.

37 37 3,连续灭菌设备的结构 (1)设备结构: ? 是培养液高温短时间连 续灭菌设备,它与维持 罐组成连续灭菌系统, 分套管式和汽液混合式 两类. 图2-7 连消塔的构造 培养液 蒸汽 培养液 套管式连消塔

38 38 ? 汽液混合式连消塔 图2-8 连消器的构造 出料口 排液口 蒸汽进口 进料口

39 39 ? 维持罐 ?灭菌系统中的维持 设备,主要是使加 热后的培养基在维 持设备中保温一段 时间,以达到灭菌 的目的,也称保温 设备 图2-9 维持罐的外形 出料 人孔 放汽 测温口 进料

40 40 ? 喷射加热器 ?可使料液和 蒸汽迅速接 触,充分混 合,加热是 在瞬时内完 成的.

41 41 ? 薄板换热器

42 42 (2)连消塔计算 ? 参见《发酵工程与设备》P53

43 43

四、连续灭菌与间歇灭菌的比较 1,连续灭菌的优缺点 ? 优点 C 保留较多的营养质量 C 容易放大 C 较易自动控制;

C 糖受蒸汽的影响较少;

C 缩短灭菌周期;

C 在某些情况下,可使发酵罐的腐蚀减少;

C 发酵罐利用率高;

C 蒸汽负荷均匀. ? 缺点 C 设备比较复杂,投资较大.

44 44 2,分批灭菌的优缺点 ? 优点 C 设备投资较少 C 染菌的危险性较小 C 人工操作较方便 C 对培养基中固体物质含量较多时更为适宜 ? 缺点 C 灭菌过程中蒸汽用量变化大,造成锅炉负荷波动大 ,一般只限于中小型发酵装置.

45 45

五、影响灭菌的因素 ? 培养基成分对灭菌的影响 C 油脂,糖类及一定浓度的蛋白质可增加微生物的耐 热性,另一些物质,如高浓度的盐类,色素等可削 弱其耐热性. ? 培养基的物理状态对灭菌的影响 ? 培养基中微生物数量对灭菌的影响 ? 培养基中氢离子浓度对灭菌的影响 C 培养基中氢离子浓度直接影响灭菌的效果.培养基 的 酸碱度越大,所需杀灭微生物的温度越低.