液体培养基的制备及杀菌设备
? 糖蜜原料的稀释与澄清
间歇式稀释器
通常为一敞口容器，内安有搅拌装置或用通风代替搅拌，
使糖蜜与水达到均匀稀释。
糖蜜稀释器
对糖蜜进行稀释、酸化、灭菌和增加营养盐等处理所用的
设备。
?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
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
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。
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
? 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。
? 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 。
液体培养基的制备及杀菌设备
罐式连续蒸煮糖化流程蒸煮罐
? 罐式连续蒸煮
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。
液体培养基的制备及杀菌设备
?真空冷却器
液体培养基的制备及杀菌设备
?真空冷却器
真空冷却装置图
1
2
3
4
5
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：
? ? ? ?hkJQ /1 5 1 2 0 0 0651006.31 2 0 0 0 ????
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,
? ?hkgm /2.6454.23431 5 1 2 0 0 0 ??
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：
? ?hmq v /40051611.0 2.645 3??
? ?hkg /8.1 1 3 5 42.6 4 51 2 0 0 0 ＝器内排出的醪液量为＝经真空冷却后，从冷却 ?
（ 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：
? ?mvqD
s
2.13 6 0 04 0 0 544 V ????? ??
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：
? ?mDH 8.12.15.15.1 ????
（ 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
? ?mD 0 6 0 7.011 0 9 03 6 0 0 8.1 1 3 5 44 ???? ?? ?
可选用 φ 68mm× 4mm的无缝钢管。
（ 4）醪液下降管的长度：
? ?mL 77.7760 57233.10 ???
选用 L=8m。
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。
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
? 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
f1 f2
h1 h
2
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
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 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；
（ 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
微生物的受热死灭过程属于一级反应，所以,kNN ??
?d
d
上式积分：
???? ?? 0 dd
0
kNNSNN
得：
SS N
N
kN
N
k
00 lg3 0 3.2ln1 ???
k
303.2
9.0 ?? ?
? 对数残留公式与理论灭菌时间
? 培养基热灭菌的动力学
液体培养基的制备及杀菌设备
? 灭菌温度与菌死亡的反应速率常数的关系
RT
E
Aek ??
S
RT
E
N
Ne
A
0ln1??
将上式代入
SN
N
k
0ln1??,得：
? 培养基热灭菌的动力学
液体培养基的制备及杀菌设备
? 细菌死亡的活化能与培养基营养成分破坏的活化能
细菌死亡 (kJ/mol) 酶、蛋白质或维生素破坏 葡萄糖破坏
活化能 E 4.187× (50～ 100) 4.187× (2～ 26) 4.187× 24
可见，细胞死亡的活化能比培养基中营养成分破坏的活化能
大得多，所以细菌的死亡速率要比营养成分的破坏速率快得多。
采用湿热法对液体培养基进行灭菌时，采用高温短时间的灭
菌方法，以减少营养成分的破坏。
液体培养基的制备及杀菌设备
? 影响培养基灭菌的因素
1.灭菌效果和营养成分的保持
2.pH的影响
3.培养基成分的影响
4.起泡
5.颗粒
液体培养基的制备及杀菌设备
? 培养基及发酵设备的灭菌
分批灭菌（实罐灭菌或实消）
空罐灭菌（空消）
连续灭菌（连消）
过滤器及管道灭菌
液体培养基的制备及杀菌设备
? 分批灭菌（实罐灭菌）
实罐灭菌,将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热,
达到预定灭菌温度后, 维持一定时 间, 再冷却到发
酵温度, 然后接种发酵, 又称分批灭菌 。
液体培养基的制备及杀菌设备
? 分批灭菌（实罐灭菌）
要保证分批灭菌的成功，必须有：
1.内部结构合理，焊缝及轴封装置
可靠，蛇管无穿孔现象的发酵罐；
2.压力稳定的蒸汽；
3.合理的操作方法。
液体培养基的制备及杀菌设备
? 分批灭菌（实罐灭菌）
? 灭菌时间的计算
例,有一发酵罐，内装培养基 40m2，在 121℃ 的温度下进行实罐灭菌。设
每毫升培养基含有耐热菌的芽孢 2× 107个，在 121 ℃ 时的灭菌速率常数为
0.0287s-1。试求灭菌失败的机率为 0.001所需的时间。
解：
( m i n )9.23ln
1
)(0287.0
(001.0
)(1081021040
0
1
1476
0
??
?
?
??????
?
S
S
N
N
k
t
sk
N
N
个）
个
液体培养基的制备及杀菌设备
培养基的连续灭菌有以下优点：
（ 1） 提高产量, 设备利用率高 。
（ 2） 与分批灭菌比较, 培养液受热时间短, 培养基中营养
成分破坏较少 。
（ 3） 产品质量较容易控制；蒸汽负荷均衡, 操作方便 。
（ 4） 降低了劳动强度, 适用于自动控制 。
? 连续灭菌流程
液体培养基的制备及杀菌设备
? 连续灭菌流程
液体培养基的制备及杀菌设备
? 连续灭菌流程
? 灭菌时间的计算
例,有一发酵罐，内装培养基 40m2，在 131℃ 的温度下进行连续灭菌。设
每毫升培养基含有耐热菌的芽孢 2× 107个，在 131 ℃ 时的灭菌速率常数为
0.25s-1。试求灭菌失败的机率为 0.001所需的时间。
解：
液体培养基的制备及杀菌设备
? 连续灭菌流程
( m i n )7.2ln
1
)(25.0
(0 0 1.0
)(1081021040
0
1
1476
0
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个
? 糖蜜原料的稀释与澄清
间歇式稀释器
通常为一敞口容器，内安有搅拌装置或用通风代替搅拌，
使糖蜜与水达到均匀稀释。
糖蜜稀释器
对糖蜜进行稀释、酸化、灭菌和增加营养盐等处理所用的
设备。
?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
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
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。
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
? 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。
? 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 。
液体培养基的制备及杀菌设备
罐式连续蒸煮糖化流程蒸煮罐
? 罐式连续蒸煮
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。
液体培养基的制备及杀菌设备
?真空冷却器
液体培养基的制备及杀菌设备
?真空冷却器
真空冷却装置图
1
2
3
4
5
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：
? ? ? ?hkJQ /1 5 1 2 0 0 0651006.31 2 0 0 0 ????
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,
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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：
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? ?hkg /8.1 1 3 5 42.6 4 51 2 0 0 0 ＝器内排出的醪液量为＝经真空冷却后，从冷却 ?
（ 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：
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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：
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（ 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
? ?mD 0 6 0 7.011 0 9 03 6 0 0 8.1 1 3 5 44 ???? ?? ?
可选用 φ 68mm× 4mm的无缝钢管。
（ 4）醪液下降管的长度：
? ?mL 77.7760 57233.10 ???
选用 L=8m。
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。
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
? 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
f1 f2
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2
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
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 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；
（ 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
微生物的受热死灭过程属于一级反应，所以,kNN ??
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上式积分：
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0
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得：
SS N
N
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303.2
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? 对数残留公式与理论灭菌时间
? 培养基热灭菌的动力学
液体培养基的制备及杀菌设备
? 灭菌温度与菌死亡的反应速率常数的关系
RT
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? 培养基热灭菌的动力学
液体培养基的制备及杀菌设备
? 细菌死亡的活化能与培养基营养成分破坏的活化能
细菌死亡 (kJ/mol) 酶、蛋白质或维生素破坏 葡萄糖破坏
活化能 E 4.187× (50～ 100) 4.187× (2～ 26) 4.187× 24
可见，细胞死亡的活化能比培养基中营养成分破坏的活化能
大得多，所以细菌的死亡速率要比营养成分的破坏速率快得多。
采用湿热法对液体培养基进行灭菌时，采用高温短时间的灭
菌方法，以减少营养成分的破坏。
液体培养基的制备及杀菌设备
? 影响培养基灭菌的因素
1.灭菌效果和营养成分的保持
2.pH的影响
3.培养基成分的影响
4.起泡
5.颗粒
液体培养基的制备及杀菌设备
? 培养基及发酵设备的灭菌
分批灭菌（实罐灭菌或实消）
空罐灭菌（空消）
连续灭菌（连消）
过滤器及管道灭菌
液体培养基的制备及杀菌设备
? 分批灭菌（实罐灭菌）
实罐灭菌,将培养基置于发酵罐中用蒸汽加热,
达到预定灭菌温度后, 维持一定时 间, 再冷却到发
酵温度, 然后接种发酵, 又称分批灭菌 。
液体培养基的制备及杀菌设备
? 分批灭菌（实罐灭菌）
要保证分批灭菌的成功，必须有：
1.内部结构合理，焊缝及轴封装置
可靠，蛇管无穿孔现象的发酵罐；
2.压力稳定的蒸汽；
3.合理的操作方法。
液体培养基的制备及杀菌设备
? 分批灭菌（实罐灭菌）
? 灭菌时间的计算
例,有一发酵罐，内装培养基 40m2，在 121℃ 的温度下进行实罐灭菌。设
每毫升培养基含有耐热菌的芽孢 2× 107个，在 121 ℃ 时的灭菌速率常数为
0.0287s-1。试求灭菌失败的机率为 0.001所需的时间。
解：
( m i n )9.23ln
1
)(0287.0
(001.0
)(1081021040
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液体培养基的制备及杀菌设备
培养基的连续灭菌有以下优点：
（ 1） 提高产量, 设备利用率高 。
（ 2） 与分批灭菌比较, 培养液受热时间短, 培养基中营养
成分破坏较少 。
（ 3） 产品质量较容易控制；蒸汽负荷均衡, 操作方便 。
（ 4） 降低了劳动强度, 适用于自动控制 。
? 连续灭菌流程
液体培养基的制备及杀菌设备
? 连续灭菌流程
液体培养基的制备及杀菌设备
? 连续灭菌流程
? 灭菌时间的计算
例,有一发酵罐，内装培养基 40m2，在 131℃ 的温度下进行连续灭菌。设
每毫升培养基含有耐热菌的芽孢 2× 107个，在 131 ℃ 时的灭菌速率常数为
0.25s-1。试求灭菌失败的机率为 0.001所需的时间。
解：
液体培养基的制备及杀菌设备
? 连续灭菌流程
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)(1081021040
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