发酵设备及工艺设计 期末要点

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1、期末复习要点一、发酵设备1、实罐灭菌P4P5P7定义操作过程判断标准灭菌过程热量计算例1-3A.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。B.操作过程：Ⅰ—间接加热阶段,培养基由室温加热至80-90℃；Ⅱ—直接蒸汽加热阶段,培养基由80-90121℃；Ⅲ—保温阶段，121℃；Ⅳ—冷却阶段，121℃培养温度①把配制好的培养基泵入发酵罐内，密闭发酵罐后，开动搅拌。②稍开阀门15和9，引入蒸汽进夹套预热培养基至75~90℃，保持夹套压强表的表压50~100kPa.③培养基预热到75~90℃后，开阀门1和4，排尽蒸汽

2、管道中的冷凝水后，再开阀门2，从空气管道引入蒸汽进发酵罐。关阀门15，并停止搅拌。④开阀门5，稍开阀门7，排尽蒸汽管道里的冷凝水后，开阀门6，从取样管道引入蒸汽进发酵罐。⑤开阀门13，稍开阀门11，排尽蒸汽管道里的冷凝水后，开阀门10，由出料管引入蒸汽进发酵罐。⑥分别稍开阀门16、17、18，排出活蒸汽，调节进汽阀门和排汽阀门的开度使灌压保持在表压105kPa，温度恒定在121℃，维持20~25min。⑦完成保温时间后，关一路排汽，再关一路进汽，最后三路排汽与三路进汽全部关闭。⑧开阀门3和2引入无菌空气。⑨开阀门8，关阀门9，开阀门14，夹套引入冷却水，开搅拌，冷却降温到发酵工艺要求的温

3、度。C.质量评判标准：培养基无菌；营养成分破坏少；培养基灭菌后体积与进料体积相符；泡沫少。D.*实罐灭菌传热及操作时间的计算：1.升温阶段传热及操作时间的计算（1）间接加热传热及操作时间的计算加热蒸汽用量（Q'热损失为加热蒸汽用量的5%-15%）G：培养基重量（kg）C：培养基比热（kJ/kg·℃orkcal/kg℃）S：蒸汽耗量（kg）i：蒸汽的热热焓量（kJ/kgorkcal/kg）r：蒸汽的汽化潜热（kJ/kgorkcal/kg）t1：开始加热时培养基的温度（℃）t2：加热结束时培养基的温度（℃）加热时间的计算τ：加热所需的时间（h）K：加热过程中的平均传热系数（kJ/m2·h·℃

4、orkcal/m2·h·℃）F：夹套或盘管的传热面积（m2）tS：加热蒸汽温度（℃）(2)直接蒸汽加热传热及操作时间的计算加热蒸汽用量（Q'热损失为5%-15%）加热时间的计算d1、d2、d3：分别为各进气管直径（m）ν：加热蒸汽比容（m3/kg）ωS：蒸汽在管内的流速（m/s）2.保温阶段传热及操作时间的计算加热蒸汽用量F：蒸汽排出口的总面积（cm2）τ：蒸汽排出的时间（min）P：罐内蒸汽的绝对压力（kg/m·s2）ν：加热蒸汽比容（m3/kg）加热蒸汽用量（根据经验估算）S＝（30%~50%）·S（直接加热蒸汽用量）小于5m3发酵罐取50%，大于5m3发酵罐可取30%左右保温时间的

5、计算93.冷却阶段传热及操作时间的计算冷却时间的计算τ：冷却所需时间（h）W：冷却水的流量（kg/h）C1：培养基比热（kJ/kg℃orkcal/kg℃）C2：冷却水比热（kcal/kg℃orkJ/kg℃）t1S：培养基开始冷却时的温度（℃）t1f：培养基冷却结束时的温度（℃）t2S：冷却水进口温度（℃）t1：培养基冷却过程中的任一温度（℃）t2：培养基在t1温度时冷却水的出口温度（℃）2、连续灭菌P10P16优点流程设备喷射加热器工作原理维持管操作特点冷却设备类型A.培养基的连续灭菌有以下优点：（1）提高产量，设备利用率高。（2）与分批灭菌比较，培养液受热时间短，培养基中营养成分破坏较

6、少，质量好，发酵单位高。（3）产品质量较容易控制；蒸汽负荷均衡，操作方便。（4）降低了劳动强度，适用于自动控制。B.流程设备培养基连续灭菌系统设备由配料罐（池）、送料泵、预热罐、连消泵、加热器、维持罐和冷却器7个关键设备组成流程：原材料在配料罐内配制成液体培养基，经送料泵至预热罐。在预热罐内蛇管把培养基加热至75~90℃后，由连消泵连续打入加热器内，要求在20~30s或更短的时间内将培养基加热至130~140℃。C.喷射加热器工作原理当被加热物料通过喷射式混合加热器的喷嘴时，压力降低，流速增加，在喷嘴的出口处形成低压区，蒸汽在此区域进入加热器内，与被加热物料进行混合，蒸汽在物料中凝结放热

7、，汽、水之间进行能量、动量和质量的交换，然后进入混合室进一步均匀混合，最后进入扩压室使物料的流速降低，压力升高，完成加热物料的过程。D.维持管操作特点在培养基连续灭菌工艺中维持设备起保温灭菌作用，使加热后的培养基在维持设备中保温停留一段时间，以达到灭菌目的。为使高温的培养基在该设备中保温停留一段时间，要求该设备内物料返混要小，外壁要用保温材料进行保温。E.冷却设备类型：真空冷却器（在真空下，水分立即汽化，使温度下降广泛应用于大型酒精