文档介绍：第二章生物细胞培养基制备过程与设备
所有的生物细胞都要不断地同外界进行物质和能量交换,都要进行新陈代谢,才能表现出生命活动,这时,就需要营养物质。生物技术产业中大多数都利用纯种培养技术,这就要求对培养基中已有的杂菌进行去除或杀灭。
第一节液体培养基的灭菌
第二节淀粉质原料的蒸煮与糖化
第三节纤维素和半纤维素的水解
第四节糖蜜原料的稀释与澄清
第五节啤酒生产中麦芽汁的制备设备
第六节淀粉水解制糖
第七节固体培养基制备
第一节液体培养基的灭菌
一、湿热灭菌原理和影响灭菌的因素
二、连续灭菌流程及设备
三、分批灭菌过程与设备
一、湿热灭菌原理和影响灭菌的因素
营养成分的减少将影响菌种的培养和产物的生成,所以灭菌程度和营养成分的破坏成为灭菌工作中的主要矛盾,恰当掌握加热温度和受热时间是灭菌工作的关键。
(一)灭菌动力学
微生物受热而破坏是指其生活能力丧失,微生物热死灭原因是细胞内的反应。
(2)温度对死亡速率的影响
图2-2 微生物死亡与温度的关系
二、连续灭菌流程及设备
培养基灭菌应尽量采用高温短时间的连续灭菌。培养基经连续加热、维持和冷却后进入发酵罐。培养基的连续灭菌,就是将配好的培养基在向发酵罐等培养装置输送的同时进行加热、保温和冷却而进行灭菌
(一)连消塔——喷淋冷却流程
(三)板式换热器灭菌流程
(二)喷射加热——真空冷却流程
(四)设备构造和计算
,是培养基于蒸汽混合加热至灭菌温度的设备。~。
三、分批灭菌过程与设备
培养基的分批灭菌就是将配制好的培养基放在发酵罐或其他装置中,通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行加热灭菌的过程,通常也称为实罐灭菌。
(一)分批灭菌操作要点
(二)分批灭菌的操作
(三)分批灭菌的计算
分批灭菌的计算主要是确定灭菌的时间。如果把微生物的热死亡动力学公式与阿累尼乌斯公式相结合,则可得
第二节淀粉质原料的蒸煮与糖化
一、连续蒸煮糖化
二、间歇蒸煮糖化
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
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。
二、间歇蒸煮糖化
(一)间歇蒸煮
(二)间歇糖化工艺
间歇糖化法的工艺流程:
蒸煮醪→糖化锅+加水+冷却(120℃~60℃)+加酸十加曲十糖化十冷却(60~30℃)→发酵罐(或酒母罐)
第三节纤维素和半纤维素的水解
可以利用的生物质资源很多,包括各种农业残余物、林业残余物、专门栽培的作物以及各种废弃物。这些木质纤维材料完全可望将它们降解转化为糖类,并生物加工成有用的物质,如生物能源等。
一、蒸汽爆裂法
二、稀酸预处理法
三、酸酶水解法
一、蒸汽爆裂法
在众多预处理方法中,高压蒸汽爆碎技术是比较有效、低成本、无污染的新技术。向装有植物纤维物质的压力罐通入高压蒸汽,使罐温度达到200~240℃左右,原料中的半纤维素会迅速分解释放出有机酸,发生自水解作用而可溶化。细胞间的木质素熔化,并发生部分降解,变得易为热水、有机溶剂或稀碱抽提。加上突然减压爆碎的机械分离作用,使植物细胞间质或细胞壁变疏松,细胞游离,纤维素的可酶解性明显增强。蒸汽爆碎技术的成败在于精确控制处理强度(蒸汽温度和处理时间)和处理的均匀度。控制不当,半纤维素等未充分降解或降解产生的单糖被进一步降解破坏,得糖率往往会低于理论值的65% 。