CN103721274A - 一种利用蒸汽爆破高温灭菌的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
针对常规高压蒸汽灭菌存在的周期长，营养物质破坏较严重，同时易结块等缺陷，提供一种灭菌周期短，营养物质破坏率低，物料松散，易放大，生产效率高的利用蒸汽爆破高温灭菌的方法及设备。本发明通过提高灭菌温度，从而缩短灭菌时间，以此来尽可能减少对营养物质的破坏。同时，通过快速放料，使物料和蒸汽呈爆破状喷出，起到疏松培养基，同时缩短降温时间，从而缩短整个灭菌周期的作用。本发明通过提高生产效率和培养基发酵效果，可对固态发酵工业化生产起到促进作用。
Description
技术领域
本发明属于生物化工领域，特别涉及利用蒸汽爆破高温灭菌的方法及设备。
背景技术
发酵工业自从采用纯种培养以后，产物的产量和质量都有了很大的提高，同时对防止染菌的要求也更高了。目前的各种培养过程往往都要求在没有杂菌污染的条件下进行，由于培养过程中通常含有比较丰富的营养物质，且培养基中常常有各种微生物，因此很容易受到杂菌的污染，进而会产生各种不良的后果。
由此可见，培养基灭菌是否彻底直接关系到生产过程的成败，轻则导致所需要的产品产量锐减，质量下降，后处理困难，重则导致全部培养基变质，导致成吨的培养基报废，造成经济上的严重损失，这一点对大规模的生产过程更为突出。
灭菌是指利用物理或化学方法杀灭或除去物料及设备中一切有生命物质的过程。常用的灭菌方法主要有干热灭菌法，湿热灭菌法，射线灭菌法，化学试剂灭菌法等。湿热灭菌过程中，由于蒸汽冷凝时会释放出大量的潜热，并具有极大的穿透能力，在高温及存在水分的条件下，微生物细胞内的蛋白质极易变性或凝固而引起微生物的死亡，故湿热灭菌法在培养基灭菌中具有经济和快速的特点,在工业上常用。
但长时间的高温虽然能杀死培养基中的杂菌，同时也会破坏培养基中的营养成分，甚至会产生不利于菌体生长的物质。因此，在热灭菌过程中，同时会发生微生物死亡和培养基破坏这两种过程，且这两种过程的进行速度都随温度的升高而加速，但微生物的死亡速率随温度的升高更为显著。因此，可选择合适的灭菌温度和时间来调和二者之间的矛盾。此外，常规蒸汽灭菌由于存在降温时间，因此时间较长，同时培养基高温易结团。
发明内容
【发明目的】 本发明目的在于克服常规高压蒸汽灭菌存在的周期长，营养物质破坏较严重，同时易结块等缺陷，提供一种周期短，营养物质破坏率低，物料松散，易放大，生产效率高的利用蒸汽爆破高温灭菌的方法及设备。
【本发明的构思】常规高压蒸汽灭菌存在的营养物质破坏较严重，易结块等问题的根本原因是灭菌时间长，同时存在降温时间。本发明通过提高灭菌温度，从而缩短灭菌时间，以此来尽可能减少营养物质破坏。同时，通过快速放料，使物料和蒸汽呈爆破状喷出，起到疏松培养基，同时缩短降温时间，从而缩短整个灭菌周期的作用。
【本发明技术方案】本发明的基本构造如附图：蒸汽爆破设备的基本结构为一个圆柱体，高径比为1:0.25到1:10，蒸汽爆破设备采用不锈钢、碳钢或者内部使用不锈钢衬里外部使用碳钢加工制造。蒸汽爆破设备顶端的进料阀为合叶阀（1），罐体中部，下部布置有进蒸汽阀（2），（3）。温度和压力传感器（7）用于监控反应器内部温度和压力并配合蒸汽爆破设备自动控制系统对罐体的操作。罐体下方布置有手孔（4），出料阀（5）。
灭菌过程中，首先打开进蒸汽阀（2）或（3）和出料阀（5），由蒸汽发生器通入高温蒸汽，为蒸汽爆破设备及输料管道（6），接收罐（9），出料口（10）灭菌。
打开进料阀（1），投入占蒸汽爆破设备容积40%—80%的物料，关闭进料阀（1）。打开进蒸汽阀（2）或（3），由蒸汽发生器通入高温蒸汽，形成0.2到1.6MPa（表压）的正压，维持5到50min后，打开出料阀（5），物料通过输料管道（6）进入到接收罐（9）。此时，蒸汽爆破设备又可进行投料，依此循环，省去了降温时间。
【本发明优点】
1. 本发明公开了一种利用蒸汽爆破高温灭菌的方法及设备，缩短了灭菌周期，并且使灭菌后物料疏松。
2. 本发明公开的利用蒸汽爆破高温灭菌的方法及设备，采用提高灭菌温度的方法，缩短高温维持时间，减小了培养基营养物质破坏率。
3. 本发明公开的利用蒸汽爆破高温灭菌的方法及设备，由于省去灭菌后罐体降温时间，使得罐体温度仍较高，连续生产时不需再热罐，节省了蒸汽消耗量。
附图说明
图1：一种利用蒸汽爆破高温灭菌的设备
1 进料阀，2 中部进蒸汽口，3下部进蒸汽口，4，手孔，5 出料阀，6 输料管道，7温度、压力传感器，8 排气口，9 接收罐，10 出料口。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
利用蒸汽爆破高温灭菌的设备，对麸皮豆粕培养基进行灭菌，然后固态发酵生产饲料添加剂。
采用高径比为1:0.25，直径为1.2m，罐体圆柱体高度为4.8m的蒸汽爆破设备。培养基组成为麸皮和豆粕，其质量比为9:1，两者充分混合后加入,1.1倍（质量比）的无机盐溶液，无机盐溶液的组成是：(NH4)2SO2，,10 g/L，KH2PO4， 20 g/L，MnSO4，0.4 g/L，CaCO3 40 g/L，pH6.5-7.0。
培养基灭菌前，首先进行设备及管道的灭菌。打开进蒸汽阀（2）或（3）和出料阀（5），由蒸汽发生器通入高温蒸汽，为蒸汽爆破设备及输料管道（6），接收罐（9），出料口（10）灭菌。
然后进行培养基灭菌，打开进料阀（1），投入占蒸汽爆破设备容积40%—80%的物料，关闭进料阀（1）。打开进蒸汽阀（2）或（3），由蒸汽发生器通入高温蒸汽，形成0.2到1.6MPa（表压）的正压，维持5到50min后，打开出料阀（5），物料通过输料管道（6）进入到接收罐（9）。然后进行后续处理。此时，蒸汽爆破设备又可进行投料，依此循环，省去了降温时间。
实施例2
利用蒸汽爆破高温灭菌的设备，对汽爆玉米秸秆和麦麸培养基进行灭菌，然后固态发酵生产纤维素酶。
采用高径比为1:0.25，直径为1.2m，罐体圆柱体高度为4.8m的蒸汽爆破设备。培养基组成为汽爆玉米秸秆和麦麸，其质量比为4:1，两者充分混合后加入2.5倍（质量比）的无机盐溶液，无机盐溶液的组成是：(NH4)2SO4，15 g/L；MgSO4，6 g/L；KH2PO4，3 g/L。
培养基灭菌前，首先进行设备及管道的灭菌。打开进蒸汽阀（2）或（3）和出料阀（5），由蒸汽发生器通入高温蒸汽，为蒸汽爆破设备及输料管道（6），接收罐（9），出料口（10）灭菌。
然后进行培养基灭菌，打开进料阀（1），投入占蒸汽爆破设备容积40%—80%的物料，关闭进料阀（1）。打开进蒸汽阀（2）或（3），由蒸汽发生器通入高温蒸汽，形成0.2到1.6MPa（表压）的正压，维持5到50min后，打开出料阀（5），物料通过输料管道（6）进入到接收罐（9）。然后进行后续处理。此时，蒸汽爆破设备又可进行投料，依此循环，省去了降温时间，节省了蒸汽能耗。
实施例3
利用蒸汽爆破高温灭菌的设备，对汽爆小麦秸秆和麦麸培养基进行灭菌，然后固态发酵生产纤维素酶。
采用高径比为1:0.25，直径为1.2m，罐体圆柱体高度为4.8m的蒸汽爆破设备。培养基组成为汽爆小麦秸秆和麦麸，其质量比为4:1，两者充分混合后加入2.5倍（质量比）的无机盐溶液，无机盐溶液的组成是：(NH4)2SO4，15 g/L；MgSO4，6 g/L；KH2PO4，3 g/L。
培养基灭菌前，首先进行设备及管道的灭菌。打开进蒸汽阀（2）或（3）和出料阀（5），由蒸汽发生器通入高温蒸汽，为蒸汽爆破设备及输料管道（6），接收罐（9），出料口（10）灭菌。
然后进行培养基灭菌，打开进料阀（1），投入占蒸汽爆破设备容积40%—80%的物料，关闭进料阀（1）。打开进蒸汽阀（2）或（3），由蒸汽发生器通入高温蒸汽，形成0.2到1.6MPa（表压）的正压，维持5到50min后，打开出料阀（5），物料通过输料管道（6）进入到接收罐（9）。然后进行后续处理。此时，蒸汽爆破设备又可进行投料，依此循环，省去了降温时间，节省了蒸汽能耗。
Claims (8)
1.一种利用蒸汽爆破高温灭菌的方法，其特征在于，培养基灭菌前，首先进行设备及管道的灭菌，首先打开进蒸汽阀（2）或（3）和出料阀（5），由蒸汽发生器通入高温蒸汽，为蒸汽爆破设备及输料管道（6），接收罐（9），出料口（10）灭菌，然后打开进料阀（1），投入占蒸汽爆破设备容积40%—80%的物料，关闭进料阀（1），打开进蒸汽阀（2）或（3），由蒸汽发生器通入高温蒸汽，形成0.2到1.6MPa（表压）的正压，维持5到50min后，打开出料阀（5），物料通过输料管道（6）进入到接收罐（9），此时，蒸汽爆破设备又可进行投料，依此循环，省去了降温时间。
2.一种利用蒸汽爆破高温灭菌的设备，其特征在于，蒸汽爆破设备的基本结构为一个圆柱体，高径比为1:0.25到1:10，蒸汽爆破设备采用不锈钢、碳钢或者内部使用不锈钢衬里外部使用碳钢加工制造，蒸汽爆破设备顶端的进料阀为合叶阀（1），罐体中部，下部布置有进蒸汽阀（2），（3），温度和压力传感器（7）用于监控反应器内部温度和压力并配合蒸汽爆破设备自动控制系统对罐体的操作，罐体下方布置有手孔（4），出料阀（5）。
3.如权利要求1所述，通入的高温蒸汽形成0.2到1.6MPa（表压）的正压，缩短灭菌时间。
4.如权利要求1所述，灭菌完成后，出料时快速开阀，使物料和蒸汽呈爆破状喷出。
5.如权利要求1所述，本发明出料后接着又可进行投料，依此循环，是一种半连续化灭菌方法。
6.如权利要求2所述，本发明进料阀采用的是合叶阀。
7.如权利要求2所述，本发明采用不锈钢、碳钢或者内部使用不锈钢衬里外部使用碳钢加工制造。
8.如权利要求2所述，本发明下方布置有手孔。
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|---|---|---|---|---|
| CN105924398A (zh) * | 2016-05-03 | 2016-09-07 | 芜湖宝瓶智能化服务外包有限公司 | 一种尿囊素的生产方法 |
| CN108371717A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-08-07 | 南方医科大学珠江医院 | 一种用于计算待监测物品高温灭菌后自然冷却时间的方法 |
| CN108450935A (zh) * | 2017-02-17 | 2018-08-28 | 北京中科百瑞能工程技术有限责任公司 | 一种药食两用类原料制作红曲的方法 |
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