南京工业大发酵设备及工艺设计期末要点.doc

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1、《发酵设备及工厂设计》期末复习要点一、发酵设备1、实罐灭菌P4P5P7定义大罐搅拌轴功率配置注意点操作过程判断标准升温阶段灭菌效应灭菌过程热量计算例1-3A.实罐灭菌：将培养基配置在发酵罐里，用饱和蒸汽直接加热，以达到预定灭菌温度并保温维持一段时间，然后再冷却到发酵温度，这种灭菌过程称作培养基实罐灭菌或称培养基分批灭菌（实消）。B.大罐搅拌轴功率配置注意点一般发酵罐上的电机在无特殊要求时，都是按发酵罐通空气状态下的轴功率配置的，这类发酵罐若采用实罐灭菌工艺最佳的办法是采用变频调速电机，这样可以既保证实罐灭菌时物料需搅拌的要求，也能保证正常发酵

2、过程搅拌功率的要求。C.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（见P5图1-1、1-2）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

3、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度。注意点：凡与培养基接触的管道都要进整齐，凡不与培养基接触的管道都要排气D.质

4、量评判标准：培养基灭菌后达到无菌要求；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。E.升温阶段灭菌效应实罐灭菌的发酵罐体积较大（60-100m3）,这样培养基的加热升温阶段时间较长，为了不使培养基受热时间长，营养成分破坏过多，应该考虑加热升温阶段的灭菌效应。反之，发酵罐体积在40m3以下可以不考虑。F.*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

5、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·℃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）

6、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%左右保温时间的计算3.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

7、（℃）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）采用高温、快速灭菌，物料受热时间短、营养成分破坏少，培养基连消后质量好，发酵单位高（2）灭菌时间短，发酵罐的利用率高（3）蒸汽负荷均衡，锅炉利用高（4）适用于自动控制（5）减低劳动强度（连消饱和蒸汽压强要求：≥0.5MPa）B.流程设备培养基连续灭菌系统设备由配料罐（池）、送

8、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（见P10图1-3）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