生物细胞培养基制备过程与设备概论.ppt

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1、第二章生物细胞培养基制备过程与设备1、液体培养基的灭菌2、淀粉质原料的蒸煮与糖化3、纤维素和半纤维素的水解4、糖蜜原料的稀释与澄清5、啤酒生产中麦芽汁的制备设备6、固体培养基制备灭菌是利用物理或化学方法杀灭或除去物料及设备中生物体的过程。第一节液体培养基的灭菌将培养基配制在发酵罐里，用蒸汽直接加热，以达到预定灭菌温度并保温维持一段时间，然后冷却到发酵温度。培养基湿罐灭菌培养基分批灭菌培养基连续灭菌把发酵罐先灭菌好，将培养基在发酵罐外采用高效设备连续不断地进行加热，保温灭菌和冷却，然后连续进入已灭菌好的发酵罐里。常

2、用的灭菌方法化学灭菌采用化学试剂进行灭菌干热灭菌用160℃，保温1-2h射线灭菌用紫外线、高能量的电磁波或粒子辐射进行灭菌湿热灭菌用高压蒸汽对物料或设备容器灭菌过滤灭菌用微孔0.22滤膜过滤截留微生物灭菌方法二、常用的连续灭菌流程1.连消塔-喷淋冷却连续灭菌流程配好的培养基用泵打入连消塔与蒸汽直接混合，达到灭菌温度后进入维持罐，维持一定时间后经喷淋冷却器冷却至一定温度后进入发酵罐。2.喷射加热-真空冷却流程培养基用泵打入喷射加热器，以较高速度自喷嘴喷出，借高速流体的抽吸作用与蒸汽混合后进入管道维持器，经一定维持时间后通过一

3、膨胀阀进入真空闪急蒸发室，因真空作用使水分急骤蒸发而冷却到70-80℃左右，再进入发酵罐冷却到接种温度。3.板式换热器灭菌流程采用了薄板换热器作为培养液的加热和冷却器，培养液在设备中同时完成预热、灭菌及冷却过程，蒸汽加热段使培养液的温度升高，经维持段保温一段时间，然后在薄板换热器的另一段冷却，从而使培养基的预热、加热灭菌及冷却过程可在同一设备内完成。分批灭菌过程与设备全过程包括升温、保温、降温三个过程。第二节淀粉质原料的蒸煮与糖化淀粉糖化的目的，是通过糖化酶将淀粉、糊精进行水解。糖化的作用也就是把溶解状态的淀粉、糊精转化为

4、能够被生物细胞利用的可发酵性物质（当然也有不发酵性物质生成，这主要是由于转移葡萄糖苷酶等的作用），降低醪液的粘度，有利于酵母的发酵和酵液的输送。一、连续蒸煮糖化二、间歇蒸煮糖化一、连续蒸煮糖化连续蒸煮糖化工艺料液连续流动，在不同的设备中完成加料、蒸煮、糖化、冷却等不同工艺操作，整个过程连续化。（一）蒸煮糖化设备1．罐式蒸煮设备2．柱式连续蒸煮设备特点是高温快速蒸煮，预热后的粉浆经泵送入加热器，被高压蒸汽从相对方向喷射进行瞬间高温蒸煮，然后流入缓冲器，再均匀地流入后面几根柱子内，在一定温度下继续蒸煮。第一根柱子内装有锐孔，第

5、二根柱子内装有挡板，料液经过锐孔和挡板缺口时，流速增快，压力发生骤变，原料细胞膜突然膨胀而部分破裂，细胞内容物流出，得到充分蒸煮。但柱子容积不大，料液在里面维持的时间不长，为使原料的淀粉糊化，一般在柱子后面再连接1~2个后熟器，使料液在一定温度下继续维持一定时间，保证淀粉糊化比较彻底。（1）加热器加热器是利用高压蒸汽加热粉浆，使汽液相对喷射，紧密接触，能在短时间内达到较高的温度。高压蒸汽从内、外层管进入，穿过小孔向粉浆液流两旁喷射，由于高压蒸汽从侧喷射，接触均匀，加热比较全面，故能在很短时间就达到蒸煮温度145℃-150℃

6、。3．管式连续蒸煮管式连续蒸煮是通过加热器和管道来完成的，物料先通过加热器在较高的温度和压力下，使物料和蒸汽在短时间内就充分混合，完成热交换，然后混合的高温物料再通过管道转弯处产生压力的间歇上升和下降，使醪液发生收缩膨胀，减压汽化，冲击等使淀粉软化和破碎，进行快速蒸煮。主要特点是高温快速，糊化均匀，糖分损失少，设备紧凑，易于实现机械化和自动化操作1-输送机2-斗式提升机3-贮料斗4-锤式粉碎机5-螺旋输送机6-粉浆罐7-泵8-预热锅9-近料控制阀10-过滤器11-泥浆泵12-单向阀13-三套管加热器14-蒸煮管道15-压力

7、控制阀16-后熟器17-蒸汽分离器18-真空冷凝器19-蒸汽冷凝器20-糖化锅4．真空冷却器真空冷却指的是醪液在一定的真空度下（即醪液进入负压状态）醪液本身产生大量蒸气（二次蒸气），并被抽出，这样便消耗了醪液大量的热量，因而醪液很快冷到与真空度相应的温度，这种醪液冷却法就称为真空冷却。真空冷却器器身为圆筒锥底，醪液由切线方向进入，顶中心有二次蒸汽排出口，连接膜式塔，用冷水在膜式塔中冷凝二次蒸汽，不凝性气体经真空泵或蒸汽喷射器抽走，造成器内真空。5．糖化罐（1）连续糖化罐连续糖化罐的作用是连续地把糊化醪与水稀释，并与液体曲或

8、麸曲乳或糖化酶（酶制剂）混合，在一定温度下维持一定时间，保持流动状态，以利于酶的活动。二、间歇蒸煮糖化间歇糖化法在整个糖化过程中主要有前冷却、糖化、后冷却以及将糖醪送入发酵罐等操作，间歇糖化的生产操作是在一个具有搅拌和冷却装置的糖化锅内完成的。间歇糖化法的工艺流程：蒸煮醪→糖化锅＋加水＋冷却（120℃至