1、生物工程设备 生物工程设备 生物工程设备 生物工程系 生物工程系 华东理工大学 华东理工大学第1章 培养基及培养基灭菌设备 本章重点 1 热灭菌原理 2 理论灭菌时间的计算对数残留定理 3 实罐灭菌及计算 4 连续灭菌设备及流程设计第1章 培养基及培养基灭菌设备 第1节 培养基灭菌方法 第2节 培养基实罐灭菌及计算 第3节 培养基连续灭菌的设备及计算 第4节 培养基灭菌的工程要求第2节 培养基实罐灭菌及计算 1 实罐灭菌的操作 2 实罐灭菌时间计算 3 实罐灭菌的传热及操作时间的计算 4 实罐灭菌操作及阀门 管材的选择1 实罐灭菌的操作 温 度 时间 3 4 2 11 实罐灭菌的操作 间接加热
2、阶段 培养基由室温加热至80 90 直接蒸汽加热阶段 培养基由80 90 121 保温阶段 121 冷却阶段 121 培养温度1 实罐灭菌的操作 课件演示1 实罐灭菌的操作 培养基实罐灭菌操作的关键 液面以下与培养基接触的管道都要进蒸汽 液面以上不与培养基接触的管道都要排汽1 实罐灭菌的操作 培养基实罐灭菌的质量评判标准 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 2 实罐灭菌时间计算 在实罐灭菌中维持时间一般等于对 数残留定律计算的灭菌时间 S N N K 0 lg 303 2 2 实罐灭菌时间计算 严格说在预热100 121 冷却 121 100 都有部分菌被杀死
3、当实 罐灭菌的罐越大从100 预热到121 时间越长被杀灭的菌越多 保温阶段 时间就可以减少 S N N K 0 lg 303 2 2 实罐灭菌时间计算 时间 温度2 实罐灭菌时间计算 时间 温度 1代表连续灭菌 2代表分批灭菌 小罐 3代表分批灭菌 大罐 2 实罐灭菌时间计算 温度由 T 1 至 T 2 灭菌速度常数K是一变值 1 2 2 1 T T dT K K T T m P m K N P e N 02 实罐灭菌时间计算 保温段灭菌时间 S p N N K lg 303 2 3 实罐灭菌的传热操作时间的计算 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
4、Q 热损失为加热蒸汽用量的 5 15 r C t i Q C t i t t C G S 2 2 1 2 13 实罐灭菌的传热操作时间的计算 G 培养基重量 kg C 培养基比热 kJ kg or kcal kg S 蒸汽耗量 kg i 蒸汽的热热焓量 kJ kg or kcal kg r 蒸汽的汽化潜热 kJ kg or kcal kg t 1 开始加热时培养基的温度 t 2 加热结束时培养基的温度 加热时间的计算 加热所需的时间 h K 加热过程中的平均传热系数 kJ m 2 h or kcal m 2 h F 夹套或盘管的传热面积 m 2 t S 加热蒸汽温度 2 1 ln t t t
5、t F K C G S S 3 实罐灭菌的传热操作时间的计算3 实罐灭菌的传热操作时间的计算 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 r C t i Q C t i t t C G S 2 2 1 2 1 2 直接蒸汽加热传热及操作时间的计算 加热时间的计算 d 1 d 2 d 3 分别为各进气管直径 m 加热蒸汽比容 m 3 kg S 蒸汽在管内的流速 m s 3600 785 0 2 3 2 2 2 1 S d d d S 3 实罐灭菌的传热操作时间的计算 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 cm 2 蒸汽排出的时间 min
6、 P 罐内蒸汽的绝对压力 kg m s 2 加热蒸汽比容 m 3 kg 3 实罐灭菌的传热操作时间的计算 P F S 19 1 保温阶段传热及操作时间的计算 加热蒸汽用量 S 30 50 S 直接加热蒸汽用量 保温时间的计算 3 实罐灭菌的传热操作时间的计算 S N N K 0 lg 303 2 冷却阶段传热及操作时间的计算 冷却时间的计算 3 实罐灭菌的传热操作时间的计算 S f S S t t t t A A C W C G 2 1 2 1 2 1 ln 1 2 1 2 1 2 t t t t e A S C W F K 冷却所需时间 h W 冷却水的流量 kg h C 1 培养基比热 k
7、J kg or kcal kg C 2 冷却水比热 kcal kg or kJ kg t 1S 培养基开始冷却时的温度 t 1f 培养基冷却结束时的温度 t 2S 冷却水进口温度 t 1 培养基冷却过程中的任一温度 t 2 培养基在t 1 温度时冷却水的出口温度 3 实罐灭菌的传热操作时间的计算培养基实罐灭菌及计算 例题 例1 3 有一个40 m 3 发酵罐内装培养基28 m 3 不 锈钢蛇管传热面积30 m 2 采用实罐灭菌 培养基原始温度25 用196kPa 表压 蒸汽通过蛇管间接加热培养基至90 培养基实罐灭菌及计算 例题 例1 3 求加热时间和蒸汽用量各为多少 若直接用蒸汽把培养基由2
8、5 加热到90 需用蒸汽量和时间 若用10 冷却水冷却灭菌后的培养基 将 其从120 冷却到30 求冷却水用量及 冷却时间各为多少 实测当培养基t 1 为 80 此时冷却水出口温度为30 培养基实罐灭菌及计算 例题 已知 G 28000 kg F 30 m 2 t s 132 9 查196kPa表压蒸汽温度 t 2s 10 t 1s 120 t 1f 30 t 1 25 t 2 90 K 1674 kJ m 2 h C 4 18 kJ kg v 蒸汽 0 613kg m 3 r 2169 kJ kg i 2728 kJ kg 培养基实罐灭菌及计算 例题 h t t t t F K C G S
9、S 14 2 90 9 132 25 9 132 ln 30 1674 18 4 28000 ln 2 1 间接加热过程的时间及蒸汽量培养基实罐灭菌及计算 例题 3 3638 05 0 1 2169 65 90 18 4 28000 1 1 2 kg Q r t t C G S 培养基实罐灭菌及计算 例题 直接加热过程的时间及蒸汽量 40m 3 发酵罐的出料管与进空气管108 4 由此二根管道同时引入蒸汽 25m s 蒸汽管道中的流速 0157 0 1 0 785 0 2 4 2 2 2 2 m d F 培养基实罐灭菌及计算 例题 8 3044 05 0 1 90 18 4 2728 25 9
10、0 18 4 28000 1 2 1 2 kg Q C t i t t C G S 培养基实罐灭菌及计算 例题 32 1 3 4755 25 0157 0 613 0 8 3044 h s F V S 培养基实罐灭菌及计算 例题 冷却水用量及冷却时间 4 1 30 80 10 80 2 1 2 1 2 t t t t e A S C W F K 实测当培养基t 1 为80 此 时冷却水出口温度t 2 为30 培养基实罐灭菌及计算 例题 冷却水用量及冷却时间 35673 18 4 4 1 ln 30 1674 ln 2 h kg C A F K W 培养基实罐灭菌及计算 例题 冷却水用量及冷却时间 68 4 10 30 10 120 ln 1 4 1 4 1 18 4 35673 18 4 28000 ln 1 2 1 2 1 2 1 h t t t t A A C W C G S f S S 实罐灭菌如要缩短冷却时间 采用何 种方式比较经济合理 1 降低冷却水温度 2 增加冷却面积 3 增加冷却水流量 问题1
