液体培养基的制讲义备及杀菌设备1
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实验一培养基的配制及灭菌
实验一培养基的配制及灭菌培养基是人工配制的适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质，用以培养、别离、鉴定、保存各种微生物或积累代谢产物。
各类微生物对营养的要求不尽相同，因而培养基的种类繁多。
在这些培养基中，就营养物质而言，一般不外乎碳源、氮源、无机盐、生长因子及水等几大类。
培养基的配制，一是要求在营养成分上能满足所培养微生物生长发育的需要，二是培养基在使用前不带菌，三是以灭菌后和保存过程中营养成分不发生变化。
培养基的灭菌通常在培养基配制后进行，其目的是杀灭培养基中残存的微生物或活的生物残体，保证培养基在贮存过程中不变质，也防止其他生物对培养的污染。
一、实验目的1．掌握实验室常用玻璃器皿的清洗、干燥和包扎方法。
2．明确培养基的配制原理。
3．掌握配制培养基的一般方法和步骤。
4．了解湿热和干热灭菌的原理，并掌握有关的操作技术。
二、实验原理灭菌是指杀灭物体中所有微生物的繁殖体和芽孢的过程。
消毒是指用物理、化学或生物的方法杀死病原微生物的过程。
灭菌的原理就是使蛋白质和核酸等生物大分子发生变性，从而到达灭菌的作用，实验室中最常用的就是干热灭菌和湿热灭菌。
干热灭菌是利用高温使微生物细胞内的蛋白质凝固变性而到达灭菌的目的。
细胞内的蛋白质凝固性与其本身的含水量有关，在菌体受热时，当环境和细胞内含水量越大，则蛋白质凝固就越快，反之含水量越小，凝固缓慢。
因此，与湿热灭菌相比，干热灭菌所需温度高〔160～170℃〕，时间长〔1～2h〕。
但干热灭菌温度不能超过 180℃。
否则，包器皿的纸或棉塞就会烧焦，甚至引起燃烧。
高压蒸气灭菌是将待灭菌的物品放在一个密闭的加压灭菌锅内，通过加热，使灭菌锅隔套间的水沸腾而产生蒸气。
待水蒸气急剧地将锅内的冷空气从排气阀中驱尽，然后关闭排气阀，继续加热，此时由于蒸气不能溢出，而增加了灭菌器内的压力，从而使沸点增高，得到高于100℃的温度。
导致菌体蛋白质凝固变性而到达灭菌的目的。
在同一温度下，湿热的杀菌效力比干热大。
培养基的制备和灭菌设备
5-培养基出口 6-喷淋冷却 7-冷却水
②.喷射加热－真空冷却连续灭菌流程
流程：喷射加热、管道维持、真空冷却
蒸汽
喷射加热器
真空
生培养液
❖培养基用泵打入喷射加
膨胀阀
热器与蒸汽混合升温
维持管
急聚蒸发室
❖进入管道维持器保温
一定时间
❖进入真空闪急蒸发室 冷却降温
灭菌好的培养液
图2-5 加热-真空冷却连续灭菌流程
膨胀阀 急聚蒸发室
❖ 真空冷却可能造成培养 基重新污染
灭菌好的培养液
图2-5 加热-真空冷却连续灭菌流程
③.板式换热连续灭菌流程 流程：薄板换热器加热、管道维持、薄板换
热器冷却
灭菌好的培养液
蒸汽
水冷 却段
热回 收段
加热 段
冷却水
生培养液
维持段
图2-6 薄板换热器连续灭菌流程
特点
❖ 在一台薄板换热器中完成培养液的预热、加热及 冷却三个过程
（二）灭菌方法
灭菌：射线灭菌、药物灭菌、热灭菌 分离：离心沉淀、介质过滤
（三）加热灭菌方式
培养基→加热升温→维持保温→冷却降温→发酵
分批灭菌：三个过程在一个设备内完成 连续灭菌：三个过程分别在不同的设备内完成
（四）灭菌要求
❖ 达到无菌程度 ❖ 尽量减少营养成分损失 ❖ 降低能量消耗
（五）理论灭菌时间
控制
缺点：需要专门设备，投资较大 设备较多，染菌机会也相应较多
2、要求
①.加热设备：加热均匀， 144℃ 20s 2-3min 20s 快速升温到灭菌温度
（温度一致）
②.维持设备：使培养基按
温 度
顺序流动，维持灭菌
温度达到灭菌时间
②.喷射加热－真空冷却连续灭菌流程
流程：喷射加热、管道维持、真空冷却
蒸汽
喷射加热器
真空
生培养液
❖培养基用泵打入喷射加
膨胀阀
热器与蒸汽混合升温
维持管
急聚蒸发室
❖进入管道维持器保温
一定时间
❖进入真空闪急蒸发室 冷却降温
灭菌好的培养液
图2-5 加热-真空冷却连续灭菌流程
膨胀阀 急聚蒸发室
❖ 真空冷却可能造成培养 基重新污染
灭菌好的培养液
图2-5 加热-真空冷却连续灭菌流程
③.板式换热连续灭菌流程 流程：薄板换热器加热、管道维持、薄板换
热器冷却
灭菌好的培养液
蒸汽
水冷 却段
热回 收段
加热 段
冷却水
生培养液
维持段
图2-6 薄板换热器连续灭菌流程
特点
❖ 在一台薄板换热器中完成培养液的预热、加热及 冷却三个过程
（二）灭菌方法
灭菌：射线灭菌、药物灭菌、热灭菌 分离：离心沉淀、介质过滤
（三）加热灭菌方式
培养基→加热升温→维持保温→冷却降温→发酵
分批灭菌：三个过程在一个设备内完成 连续灭菌：三个过程分别在不同的设备内完成
（四）灭菌要求
❖ 达到无菌程度 ❖ 尽量减少营养成分损失 ❖ 降低能量消耗
（五）理论灭菌时间
控制
缺点：需要专门设备，投资较大 设备较多，染菌机会也相应较多
2、要求
①.加热设备：加热均匀， 144℃ 20s 2-3min 20s 快速升温到灭菌温度
（温度一致）
②.维持设备：使培养基按
温 度
顺序流动，维持灭菌
温度达到灭菌时间
细菌培养基的制备、灭菌及接种、培养技术ppt课件
20
目的要求
掌握从环境中分离培养细菌的方法，从 而获得若干种细菌纯培养技能。 掌握几种接种技术。
21
实验材料
无菌培养皿(直径90mm)10套、无菌移液管1mL2
支、10mL1支。
营养琼脂培养基1瓶，活性污泥或土壤或湖水1瓶， 无菌稀释水90mL1瓶、9mL5管。 其它：接种环、酒精灯、恒温箱。
22
c. 第三次蒸煮之后基本无菌，但为了确保无菌仍要放 在37℃恒温条件下培养24h，确定无菌才能使用。
18
实验程序4
（培养基和玻璃器材的灭菌方法）
过滤除菌法： 不能用加热灭菌的 液体物质（如维生 素、血清），一般 可用细菌过滤器进 行除菌。
19
第二部分 细菌纯种分离、培养和接
种技术
目的要求 实验材料 实验程序
9
实 验 程 序2
（培养基的配制方法和步骤） 3. 调pH值：用10％ NaOH调pH至7.6，用精 密pH试纸对照。 4. 分装：将培养基分装于5支试管，其余全部 倒入250mL锥形瓶中，分别塞上棉塞。注意 不要污染棉塞和瓶口。 5. 包扎成捆，挂上标签，注明何种培养基。 6. 灭菌备用：培养基灭菌后必须在37℃下恒 温培养24h，确定无菌生长，方可使用。
实验二
细菌培养基的配制、灭 菌及接种、培养技术
1
第一部分 细菌培养基的制备、灭菌
目的要求 实验材料 实验程序
2
目的要求
熟悉玻璃器皿的洗涤和灭菌前的准备。 掌握培养基和无菌水的制备方法。 掌握高压蒸气灭菌技术。
3
实验材料
药品：牛肉膏、蛋白胨、氯化钠、琼脂、蒸馏水等。
高压蒸气灭菌锅、烘箱、细菌过滤器、酒精灯。 其它：培养皿、试管、移液管、锥形瓶、烧杯、玻 璃珠等。
目的要求
掌握从环境中分离培养细菌的方法，从 而获得若干种细菌纯培养技能。 掌握几种接种技术。
21
实验材料
无菌培养皿(直径90mm)10套、无菌移液管1mL2
支、10mL1支。
营养琼脂培养基1瓶，活性污泥或土壤或湖水1瓶， 无菌稀释水90mL1瓶、9mL5管。 其它：接种环、酒精灯、恒温箱。
22
c. 第三次蒸煮之后基本无菌，但为了确保无菌仍要放 在37℃恒温条件下培养24h，确定无菌才能使用。
18
实验程序4
（培养基和玻璃器材的灭菌方法）
过滤除菌法： 不能用加热灭菌的 液体物质（如维生 素、血清），一般 可用细菌过滤器进 行除菌。
19
第二部分 细菌纯种分离、培养和接
种技术
目的要求 实验材料 实验程序
9
实 验 程 序2
（培养基的配制方法和步骤） 3. 调pH值：用10％ NaOH调pH至7.6，用精 密pH试纸对照。 4. 分装：将培养基分装于5支试管，其余全部 倒入250mL锥形瓶中，分别塞上棉塞。注意 不要污染棉塞和瓶口。 5. 包扎成捆，挂上标签，注明何种培养基。 6. 灭菌备用：培养基灭菌后必须在37℃下恒 温培养24h，确定无菌生长，方可使用。
实验二
细菌培养基的配制、灭 菌及接种、培养技术
1
第一部分 细菌培养基的制备、灭菌
目的要求 实验材料 实验程序
2
目的要求
熟悉玻璃器皿的洗涤和灭菌前的准备。 掌握培养基和无菌水的制备方法。 掌握高压蒸气灭菌技术。
3
实验材料
药品：牛肉膏、蛋白胨、氯化钠、琼脂、蒸馏水等。
高压蒸气灭菌锅、烘箱、细菌过滤器、酒精灯。 其它：培养皿、试管、移液管、锥形瓶、烧杯、玻 璃珠等。
液体培养基的制备及杀菌设备(1)
一般真空冷却器的径高比为为：1：1.5～2，现取D：H=1：1.5，则真空 冷却器的圆柱部分高H：
H 1.5D 1.51.2 1.8m
液体培养基的制备及杀菌设备
（3）醪液下降管（排醪管）的直径：设糊化醪液密度＝1090kg/m3，取醪 液在排醪管内下降为1m/s，则醪液下降管管径D:
D
4 11354 .8 0.0607 m
又称煮沸锅或称浓缩锅， 用于麦汁的煮沸和浓缩， 把麦汁中多余水分蒸发， 使麦汁达到要求浓度，并 加入酒花，浸出酒花中的 苦味及芳香物质；还有加 热凝固蛋白质、灭菌、灭 酶的作用。
液体培养基的制备及杀菌设备
• 麦芽汁煮沸锅
有列管式内加 热器的煮沸锅
具两段内加 热器的煮沸锅
煮沸锅与外加热 器的组合方式1
液体培养基的制备及杀菌设备
❖ 淀粉质原料的蒸煮糖化设备
➢ 蒸煮设备
多采用连续式蒸煮，有低温长时间的罐式连续蒸煮，中温的柱式连续蒸煮和高 温短时间的管式连续蒸煮。
• 罐式连续蒸煮 蒸煮温度可高可低，节约能耗；设备简单，操作容易，制造方便。
液体培养基的制备及杀菌设备
• 罐式连续蒸煮
蒸煮罐
罐式连续蒸煮糖化流程
3600 1090 1
可选用φ68mm×4mm的无缝钢管。
（4）醪液下降管的长度：
选用L=8m。
L 10.33 572 7.77m
760
液体培养基的制备及杀菌设备
➢ 糖化设备
• 连续糖化罐
把已将温至60～62℃的糊化醪，与糖化醪液或曲乳液混合，将60℃下 维持30～45min，保持流动状态，使淀粉在酶的作用下变成可发酵性糖。
1.糊化：原料吸水后，借助于蒸煮时的高温高压作用，使原料的淀粉细胞膜 和植物组织破裂，即破坏原料中淀粉颗粒的外皮，使其内容物质流出，呈溶解 状态变成可溶性淀粉，以便糖化剂作用，使淀粉变成可发酵性糖。采用的方法 是用加热蒸汽加热蒸煮。
H 1.5D 1.51.2 1.8m
液体培养基的制备及杀菌设备
（3）醪液下降管（排醪管）的直径：设糊化醪液密度＝1090kg/m3，取醪 液在排醪管内下降为1m/s，则醪液下降管管径D:
D
4 11354 .8 0.0607 m
又称煮沸锅或称浓缩锅， 用于麦汁的煮沸和浓缩， 把麦汁中多余水分蒸发， 使麦汁达到要求浓度，并 加入酒花，浸出酒花中的 苦味及芳香物质；还有加 热凝固蛋白质、灭菌、灭 酶的作用。
液体培养基的制备及杀菌设备
• 麦芽汁煮沸锅
有列管式内加 热器的煮沸锅
具两段内加 热器的煮沸锅
煮沸锅与外加热 器的组合方式1
液体培养基的制备及杀菌设备
❖ 淀粉质原料的蒸煮糖化设备
➢ 蒸煮设备
多采用连续式蒸煮，有低温长时间的罐式连续蒸煮，中温的柱式连续蒸煮和高 温短时间的管式连续蒸煮。
• 罐式连续蒸煮 蒸煮温度可高可低，节约能耗；设备简单，操作容易，制造方便。
液体培养基的制备及杀菌设备
• 罐式连续蒸煮
蒸煮罐
罐式连续蒸煮糖化流程
3600 1090 1
可选用φ68mm×4mm的无缝钢管。
（4）醪液下降管的长度：
选用L=8m。
L 10.33 572 7.77m
760
液体培养基的制备及杀菌设备
➢ 糖化设备
• 连续糖化罐
把已将温至60～62℃的糊化醪，与糖化醪液或曲乳液混合，将60℃下 维持30～45min，保持流动状态，使淀粉在酶的作用下变成可发酵性糖。
1.糊化：原料吸水后，借助于蒸煮时的高温高压作用，使原料的淀粉细胞膜 和植物组织破裂，即破坏原料中淀粉颗粒的外皮，使其内容物质流出，呈溶解 状态变成可溶性淀粉，以便糖化剂作用，使淀粉变成可发酵性糖。采用的方法 是用加热蒸汽加热蒸煮。
教学PPT培养基准备及培养基的灭菌设备
eW2c2
eW2c2
KF
d Gc1
W2c2
dt1 t2 t2s
Gc1 W2c2
eW2c2
KF
(eW2c2 1)
dt1 t1 t2s
KF
0
d
Gc1 W2c2
eW2c2
KF
(eW2c2 1)
t1 f t1s
dt1 t1 t2s
KF
Gc1 W2c2
eW2c2
KF
(eW2c2 1)
②管式维持器的计算与设计
c．培养基理论灭菌时间：
2.303 1 lg N0
k Ns
d．求取管式维持器的长度。 在Pe＞1000的前提下可取较小的值。 e．设备制造完成经密封性试验后，外置保
温层。
6、降温设备（冷却设备）
保温后的培养基需迅速降温至 接近培养温度（40－45℃）。
冷却设备要求严密性好，冷却 效率高。
①维持罐的计算与设计
c．维持罐容积
V维持罐体积
V物料流量
停留
V维持罐体积 V物料流量 停留
V维持罐体积
V封底
V圆筒
0.13D3
4
D2H
②管式维持器的计算与设计
a．要使培养基在管道内处于平推流（或称 活塞流）状态，Re＞10000。一般要求 培养基流速处于0.25～0.6m/s。
b．根据培养基的流量与培养基在管道里的 流速，即可计算出管道的直径，并根据 无缝钢管规格进行圆整。
连续灭菌系统设备
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
连续灭菌系统设备流程
• 连续灭菌流程
▪ 灭菌时间的计算
第六章第二节培养基制备灭菌设备
我国不少糖厂都附设酒精车间，综合利用糖蜜生 产酒精。
原糖蜜的浓度一般都在80°Bx以上，糖分高，产 酸细菌多，灰分与胶体物质很多，如果不预先进 行处理，酵母是无法直接进行发酵的。
在利用糖蜜作酒精前，需进行稀释、酸化、灭菌、 澄清和增加营养盐等处理过程。
2、糖蜜用途
发酵工业用原料，国内发酵生产的有：味精、 酵母.
因器内压力低于真于空水大冷力气却喷器射压中泵真或，空蒸度汽真产喷空生射：泵冷，一连般却续要地借器抽助装置常 装于较高的位置去真，空一冷却般器中高的二于次糖蒸汽化。 锅10m。
若采用水力喷射器抽真空，可与真空冷却器 直接连接，可省去冷凝器。
真空冷却器
3
4 2
图1 真空冷却器
1－圆桶体
速糖蜜中灰分与胶体物质沉淀，
达同时到调整发稀糖酵液的的酸度需，使要适于。
发酵。由于甘蔗糖蜜为微酸性，
糖甜pH菜4.液糖0—蜜4酸为.5微，化碱所性以桶，工而艺通发上酵要常最求适糖是间歇操作设备。 蜜稀释时要加酸。对甜菜糖蜜来
是说硫，酸一加钙酸沉敞可淀以，口使因其而圆中加的速柱糖Ca蜜++形生中成胶容器，圆筒底部装有压 缩空气管。 体物质与灰分一道沉淀而除去。
煮出糖化分:糊化、糖化、过滤、煮沸 四个过程
糖化醪：未分离麦糟的混合液 麦芽汁：滤除麦糟后的混合液
（一）啤酒厂糖化设备的组合方式
•啤酒厂糖化车间按其主要糖化设备的数目分为 两器组合、四器组合和六器组合三种。
两器组合：仅由糖化锅兼麦汁过滤槽和糊化锅兼煮沸锅两锅组成。用于小型 啤酒厂； 四器组合：四器为糊化锅、糖化锅、过滤槽（或压滤机）和麦汁煮沸锅，每 一个锅负责完成一项任务。四器组合适用于产量较大的工厂。 六器组合：在四器的基础上，增加一只过滤槽和一只麦汁煮沸锅；或两只糖 化－糊化两用锅，两只过滤槽和两只麦汁蒸煮锅。生产能力相当于两套四器 组合，设备利用更加合理。
原糖蜜的浓度一般都在80°Bx以上，糖分高，产 酸细菌多，灰分与胶体物质很多，如果不预先进 行处理，酵母是无法直接进行发酵的。
在利用糖蜜作酒精前，需进行稀释、酸化、灭菌、 澄清和增加营养盐等处理过程。
2、糖蜜用途
发酵工业用原料，国内发酵生产的有：味精、 酵母.
因器内压力低于真于空水大冷力气却喷器射压中泵真或，空蒸度汽真产喷空生射：泵冷，一连般却续要地借器抽助装置常 装于较高的位置去真，空一冷却般器中高的二于次糖蒸汽化。 锅10m。
若采用水力喷射器抽真空，可与真空冷却器 直接连接，可省去冷凝器。
真空冷却器
3
4 2
图1 真空冷却器
1－圆桶体
速糖蜜中灰分与胶体物质沉淀，
达同时到调整发稀糖酵液的的酸度需，使要适于。
发酵。由于甘蔗糖蜜为微酸性，
糖甜pH菜4.液糖0—蜜4酸为.5微，化碱所性以桶，工而艺通发上酵要常最求适糖是间歇操作设备。 蜜稀释时要加酸。对甜菜糖蜜来
是说硫，酸一加钙酸沉敞可淀以，口使因其而圆中加的速柱糖Ca蜜++形生中成胶容器，圆筒底部装有压 缩空气管。 体物质与灰分一道沉淀而除去。
煮出糖化分:糊化、糖化、过滤、煮沸 四个过程
糖化醪：未分离麦糟的混合液 麦芽汁：滤除麦糟后的混合液
（一）啤酒厂糖化设备的组合方式
•啤酒厂糖化车间按其主要糖化设备的数目分为 两器组合、四器组合和六器组合三种。
两器组合：仅由糖化锅兼麦汁过滤槽和糊化锅兼煮沸锅两锅组成。用于小型 啤酒厂； 四器组合：四器为糊化锅、糖化锅、过滤槽（或压滤机）和麦汁煮沸锅，每 一个锅负责完成一项任务。四器组合适用于产量较大的工厂。 六器组合：在四器的基础上，增加一只过滤槽和一只麦汁煮沸锅；或两只糖 化－糊化两用锅，两只过滤槽和两只麦汁蒸煮锅。生产能力相当于两套四器 组合，设备利用更加合理。
培养基的制备和灭菌设备课件
培养基的制备和灭菌设备课件
目 录
• 培养基的制备概述 • 灭菌设备概述 • 培养基的制备技术 • 灭菌设备的操作和维护 • 培养基制备和灭菌实验 • 培养基制备和灭菌设备的安全与防护
01 培养基的制备概述
培养基的定义和种类
定义
培养基是指供微生物生长繁殖的，由 不同营养物质组合配制而成的营养基 质。
VS
预防措施
为预防设备事故的发生，应采取一系列预 防措施。如定期对设备进行检查、保养； 加强操作人员的培训，提高其操作技能和 安全意识；制定并执行严格的安全管理制 度，确保设备的安全使用。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
零部件更换
在设备使用过程中，如有零部件损 坏，应及时更换。更换零部件时， 应选用原厂配件，以确保设备的性 能和安全性。
事故应急处理和预防措施
应急处理
在设备使用过程中，如发生意外事故， 应立即切断电源，并采取相应的应急处 理措施。如火灾事故，应使用灭火器等 消防设备进行灭火；如人员伤害事故， 应立即拨打急救电话，进行紧急救治。
设备维护
除了日常的清洁外，还需要定期对灭菌设备进行维护。这包括更换磨损 的部件，检查并调整设备的性能，以确保其始终保持良好的工作状态。
05 培养基制备和灭菌实验
实验目的和原理
实验目的 学习和掌握培养基制备的方法和技术。
熟悉和掌握灭菌设备的操作原理和使用方法。
实验目的和原理
• 通过实验操作，验证培养基制备和灭菌的效果。
灭菌设备的选择和使用
选择依据：在选择灭菌设备时，需考虑物品的性质、灭 菌效果、操作简便性、成本等因素。 • 操作前应对设备进行检查，确保其正常运行。
• 注意设备的安全使用，避免烫伤、辐射等危险。
目 录
• 培养基的制备概述 • 灭菌设备概述 • 培养基的制备技术 • 灭菌设备的操作和维护 • 培养基制备和灭菌实验 • 培养基制备和灭菌设备的安全与防护
01 培养基的制备概述
培养基的定义和种类
定义
培养基是指供微生物生长繁殖的，由 不同营养物质组合配制而成的营养基 质。
VS
预防措施
为预防设备事故的发生，应采取一系列预 防措施。如定期对设备进行检查、保养； 加强操作人员的培训，提高其操作技能和 安全意识；制定并执行严格的安全管理制 度，确保设备的安全使用。
THANKS FOR WATCHING
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零部件更换
在设备使用过程中，如有零部件损 坏，应及时更换。更换零部件时， 应选用原厂配件，以确保设备的性 能和安全性。
事故应急处理和预防措施
应急处理
在设备使用过程中，如发生意外事故， 应立即切断电源，并采取相应的应急处 理措施。如火灾事故，应使用灭火器等 消防设备进行灭火；如人员伤害事故， 应立即拨打急救电话，进行紧急救治。
设备维护
除了日常的清洁外，还需要定期对灭菌设备进行维护。这包括更换磨损 的部件，检查并调整设备的性能，以确保其始终保持良好的工作状态。
05 培养基制备和灭菌实验
实验目的和原理
实验目的 学习和掌握培养基制备的方法和技术。
熟悉和掌握灭菌设备的操作原理和使用方法。
实验目的和原理
• 通过实验操作，验证培养基制备和灭菌的效果。
灭菌设备的选择和使用
选择依据：在选择灭菌设备时，需考虑物品的性质、灭 菌效果、操作简便性、成本等因素。 • 操作前应对设备进行检查，确保其正常运行。
• 注意设备的安全使用，避免烫伤、辐射等危险。
液体培养基制备及灭菌
液体培养基的制备是ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ生物发酵的重要环节，其过程涉及多种原料与设备的运用。首先，培养基的碳源常来自淀粉质原料，如谷类、薯类等，通过蒸煮糖化转化为可发酵性糖。在制备过程中，糖蜜作为一种重要原料，需经过稀释、酸化等处理以满足发酵需求。此外，淀粉质原料的水解设备也是关键，包括蒸煮罐、后熟器等，它们通过高温高压实现淀粉的糊化、液化与糖化，最终转化为微生物可利用的糖分。然而，关于从液体培养基中取菌的具体步骤，本文档并未直接描述。一般而言，取菌操作需在无菌条件下进行，使用无菌工具从培养基中取出适量菌液，然后进行后续的分离、纯化或鉴定工作。因此，在掌握液体培养基制备技术的同时，也需要了解并遵循正确的取菌操作规范。
第三章--培养基的制备和灭菌设备PPT优秀课件
15
1、灭菌操作时间
① 加热升温阶段(先间接加热，后直接加热)
❖ 间接加热时间：（不稳定传热）
传热速率： dQkF(Tt) 蒸汽 T
d
Gt
培养基： dQGC1dt
两式合并： 上式积分：
GC1dt kF(Tt)
d
01dG KC F 1 tt12Td-tt
冷凝水
16
间接加热时间： 1 GC1lnTt1
第三章 培养基的制备设备
主要内容：第一节 培养基的灭菌设备 第二节 原料的蒸煮与糖化设备 第三节 麦芽汁的制备设备 第四节 淀粉水解制糖设备
学习要求：掌握培养基的分批灭菌计算、连 续灭菌流程和设备的结构及设计 了解培养基制备设备的结构和设计
1
第一节 培养基的灭菌设备
一、灭菌的基本理论 二、分批灭菌过程与计算 三、连续灭菌流程与设备
❖ 降温：冷却到发酵温 度后接种发酵
10
加热升温阶段
❖ 间接加热：打开各 排气阀，将蒸汽引 入夹套或蛇管进行 间接加热，待罐温 升至80~90℃，将 排气阀逐渐关小
❖ 直接加热：将蒸汽
从进气口温上升到
118~120℃
11
维持保温阶段
实罐灭菌的进汽和排汽原则
“非进即出”，所有与发酵
E
k Ae RT
式中： E—活化能
T—加热温度
R—气体常数
A—常数
6
（六）灭菌温度
加热温度和受热时间与灭菌程度和营养成分的破坏都有关系
细菌死亡的活化能与培养基营养成分破坏的活化能
活化能E
细菌死亡(kJ/mol) 4.187×(50～100)
酶、蛋白质或维生素破坏 4.187×(2～26)
葡萄糖破坏 4.187×24
1、灭菌操作时间
① 加热升温阶段(先间接加热，后直接加热)
❖ 间接加热时间：（不稳定传热）
传热速率： dQkF(Tt) 蒸汽 T
d
Gt
培养基： dQGC1dt
两式合并： 上式积分：
GC1dt kF(Tt)
d
01dG KC F 1 tt12Td-tt
冷凝水
16
间接加热时间： 1 GC1lnTt1
第三章 培养基的制备设备
主要内容：第一节 培养基的灭菌设备 第二节 原料的蒸煮与糖化设备 第三节 麦芽汁的制备设备 第四节 淀粉水解制糖设备
学习要求：掌握培养基的分批灭菌计算、连 续灭菌流程和设备的结构及设计 了解培养基制备设备的结构和设计
1
第一节 培养基的灭菌设备
一、灭菌的基本理论 二、分批灭菌过程与计算 三、连续灭菌流程与设备
❖ 降温：冷却到发酵温 度后接种发酵
10
加热升温阶段
❖ 间接加热：打开各 排气阀，将蒸汽引 入夹套或蛇管进行 间接加热，待罐温 升至80~90℃，将 排气阀逐渐关小
❖ 直接加热：将蒸汽
从进气口温上升到
118~120℃
11
维持保温阶段
实罐灭菌的进汽和排汽原则
“非进即出”，所有与发酵
E
k Ae RT
式中： E—活化能
T—加热温度
R—气体常数
A—常数
6
（六）灭菌温度
加热温度和受热时间与灭菌程度和营养成分的破坏都有关系
细菌死亡的活化能与培养基营养成分破坏的活化能
活化能E
细菌死亡(kJ/mol) 4.187×(50～100)
酶、蛋白质或维生素破坏 4.187×(2～26)
葡萄糖破坏 4.187×24
第二篇第一章第二节液体培养基制备及灭菌
耕糟机：由双速电机、减速器、油压升降轴、耕糟臂、耕糟刀等组成。 耕糟转速0.4~0.5 ，排糟转速3~4 r/min。
耕糟臂有2、3、4臂（根据投料量），耕糟臂上每隔20~30cm装有垂直于 筛板的耕糟刀或波形切割刀。大型槽还有排糟臂，装挂可旋转角度的出 糟刀。
操作：泵送糖化醪后，开动耕糟机转3~5r，使糖化醪在槽内均
（一）淀粉质原料蒸煮糖化目的
1、糊化：由于淀粉质原料中含有的淀粉是存在于原料的细胞之
中，受到细胞壁的保护，难以溶解。蒸煮的目的是使植物组织 细胞膜破裂，淀粉受热、吸水膨胀，破坏晶状结构（未糊化前 对酶作用的抵抗力较强难以糖化），成为凝胶状态，此过程称 为糊化。 2、液化：通过添加液化酶，使长链淀粉转化为糊精、低聚糖。 糊化和液化常同时进行 3、糖化：通过添加糖化酶再将糊精、低聚糖转化为可发酵性糖。
第二节
一 二 三 四
培养基灭菌
培养基灭菌的目的、要求和方法 湿热灭菌的理论基础 影响灭菌的因素 培养基灭菌的流程及设备
一、 培养基灭菌的目的、要求和方法
1.培养基灭菌的定义 是指从培养基中杀灭有生活能力的细菌营养体及 其孢子，或从中将其除去。工业规模的液体培养 基灭菌，杀灭杂菌比除去杂菌更为常用。 2.灭菌与消毒的区别 灭菌：用物理或化学方法杀死或除去环境中所有 微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子 消毒：用物理或化学方法杀死物料、容器、器皿 内外的病源微生物
纤维素半纤维素水解
一、糖蜜原料的稀释与澄清
糖蜜是制糖厂的一种副产品，里面含有大量 的可发酵性糖，这些糖分在目前制糖工业技 术或经济核算上已不宜用结晶方法加以回收。
糖蜜浓度一般在80° Bx ，酵母不能直接利用， 需进行稀释、酸化、灭菌和增加营养盐等处 理过程。 35 Bx——1151（kg/m3) 80Bx——1412 （kg/m3)
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一般真空冷却器的径高比为为：1：1.5～2，现取D：H=1：1.5，则真空 冷却器的圆柱部分高H：
H 1 .5 D 1 .5 1 .2 1 .8 m
液体培养基的制备及杀菌设备
（3）醪液下降管（排醪管）的直径：设糊化醪液密度＝1090kg/m3，取醪 液在排醪管内下降为1m/s，则醪液下降管管径D:
液体培养基的制备及杀菌设备
➢ 真空冷却器
3
4 2
1 5
真空冷却装置图
为了更完全地从料液中分离蒸汽，真空冷却器中蒸 汽上升速度不应超过1m／s，醪液在下降管中流速 为0.8～0.5m／s。
液体培养基的制备及杀菌设备
真空冷却器的计算
例题：已知从汽液分离器排除顶糊化醪量为12000kg/h,其比热容为3.6kJ/（ kg.K）,温度为100℃，要求冷却至65℃，计算真空冷却器的基本尺寸。 解：（1）真空冷却器内产生的二次蒸汽量：
液体培养基的制备及杀菌设备
➢ 啤酒生产中麦芽汁的制备
• 糊化锅
• 球形锅中麦芽汁的循环图
h1
h2
f1
f2
液体培养基的制备及杀菌设备
➢ 啤酒生产中麦芽汁的制备
• 糖化锅
使麦芽糖与水混合，并 保持一定温度进行蛋白质 分解和淀粉糖化。
液体培养基的制备及杀菌设备
➢ 啤酒生产中麦芽汁的制备
• 麦芽汁煮沸锅
D 4 36 1 0 110 3 .0 85 9140 0.06m 07
可选用φ68mm×4mm的无缝钢管。
（4）醪液下降管的长度：
选用L=8m。
L1.0 3 35727.77m
760
液体培养基的制备及杀菌设备
➢ 糖化设备
• 连续糖化罐
把已将温至60～62℃的糊化醪，与糖化醪液或曲乳液混合，将60℃下 维持30～45min，保持流动状态，使淀粉在酶的作用下变成可发酵性糖。
2.灭菌：借助蒸汽的高温高压作用，把存在于原料中的大 量微生物进行灭菌，以保证发酵过程中原料无杂菌污染，使 酒精发酵能顺利进行。
液体培养基的制备及杀菌设备
❖ 淀粉质原料的蒸煮糖化设备
➢ 蒸煮设备
多采用连续式蒸煮，有低温长时间的罐式连续蒸煮，中温 的柱式连续蒸煮和高温短时间的管式连续蒸煮。
• 罐式连续蒸煮 蒸煮温度可高可低，节约能耗；设备简单，操作容易，
液体培养基的制备及杀菌设备
➢ 糖化设备
• 真空糖化装置
优点：真空糖化器既
是蒸发冷却器，又是糖 化器，简化了设备。
液体培养基的制备及杀菌设备
➢ 啤酒生产中麦芽汁的制备
两器组合：仅由糖化锅兼麦汁过滤槽和糊化锅兼煮沸锅两 锅组成。用于小型啤酒厂； 四器组合：四器为糊化锅、糖化锅、过滤槽和麦汁蒸煮锅； 六器组合：在四器的基础上，增加一只过滤槽和一只麦汁 煮沸锅；或两只糖化－糊化两用锅，两只过滤槽和两只麦 汁蒸煮锅。
液体培养基的制备 及杀菌设备1
精品
液体培养基的制备及杀菌设备
❖ 糖蜜原料的稀释与澄清
➢ 糖蜜连续稀释器
水平式连续稀释器：主体为一圆筒形水平管，沿管长在管 内装有若干隔板和筛板，将其分成若干空段。
液体培养基的制备及杀菌设备
❖ 糖蜜原料的稀释与澄清
➢ 糖蜜连续稀释器
• 立式连续稀释器
• 错板式连续稀释器
Q 12 3 .0 6 10 0 6 0 0 5 15k 1/h J 2 000
查水蒸气表和二次蒸汽在65℃时的汽化潜热 r＝2343.4kJ/kg, 故真空冷却器内产生的二次蒸汽量为 ：
m1512 6 04 0 .25 k 0g /h
23.4 43
液体培养基的制备及杀菌设备
与65℃相对应的真空度为76.3kPa（572mmHg）,在此温度下蒸汽的密度 为0.1611kg/m3,则二次蒸汽的体积流量为：
制造方便。
液体培养基的制备及杀菌设备
• 罐式连续蒸煮
蒸煮罐
罐式连续蒸煮糖化流程
液体培养基的制备及杀菌设备
➢ 真空冷却器
真空冷却：物料在一定真空度下蒸发部分水，
需要汽化潜热，取自料液本身，因而料液很快被 冷却到真空相应的温度。
真空冷却器中真空度产生：一般要借助于水力 喷射泵或蒸汽喷射泵，连续地抽去真空冷却器中 的二次蒸汽。
煮沸锅与外加热 器的组合方式2
液体培养基的制备及杀菌设备
• 糖化醪过滤槽
平底筛过虑槽
快速过虑槽
液体培养基的制备及杀菌设备
啤酒酿造工艺流程
液体培养基的制备及杀菌设备
➢ 液体培养基的灭菌
灭菌：指用物理或化学方法杀灭或除去物料及设备中所有有生命物质的 技术或工艺过程。
常用的灭菌方法有： (1)化学试剂灭菌：常用试剂有甲醛、氯、高锰酸钾、环氧乙烷等；
液体培养基的制备及杀菌设备
❖ 糖蜜原料的稀释与澄清
➢ 糖蜜连续稀释器
• 膨缩式连续稀释器
• 变管径式连续稀释器
液体培养基的制备及杀菌设备
❖ 淀粉质原料的蒸煮糖化设备
➢ 淀粉质原料蒸煮糖化的目的
1.糊化：原料吸水后，借助于蒸煮时的高温高压作用，使 原料的淀粉细胞膜和植物组织破裂，即破坏原料中淀粉颗粒 的外皮，使其内容物质流出，呈溶解状态变成可溶性淀粉， 以便糖化剂作用，使淀粉变成可发酵性糖。采用的方法是用 加热蒸汽加热蒸煮。
又称煮沸锅或称浓缩锅， 用于麦汁的煮沸和浓缩， 把麦汁中多余水分蒸发， 使麦汁达到要求浓度，并 加入酒花，浸出酒花中的 苦味及芳香物质；还有加 热凝固蛋白质、灭菌、灭 酶的作用。
液体培养基的制备及杀菌设备
• 麦芽汁煮沸锅
有列管式内加 热器的煮沸锅
具两段内加 热器的煮沸锅
煮沸锅与外加热 器的组合方式1
k NS k NS
0.9
2.303 k
液体培养基的制备及杀菌设备
（2）射线灭菌：x-射线、 β-射线、紫外线；
（3）干热灭菌； （4）湿热灭菌； （5）过滤除菌
液体培养基的制备及杀菌设备
• 培养基热灭菌的动力学
▪ 对数残留公式与理论灭菌时间
微生物的受热死灭过程属于一级反应，所以： dN kN d
上式积分：
NS dNk d30l3gN0
qv06.14.6 25 1410m 03/5h
经真空器 冷内 却排 后1 出 ， 2 6 0 的 从 .0 4 2 ＝ 1 0 5 醪 冷 1.8 3 k液 却 /g 5 h 4
（2）真空冷却器的直径和高度：取器内二次蒸汽的上升速度不超过1m/s， 则真空冷却器的直径D：
D
4qV
vs
4 430600501.2m