含淀粉的发酵培养基连续灭菌系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种含淀粉的发酵培养基连续灭菌系统，包括配料预热罐、一级高压蒸汽喷射器、二级低压蒸汽喷射器、恒温灭菌维持器、热水罐、冷却器和分配站，热水罐的底部出口通过增压泵与二级低压蒸汽喷射的料液进口相连，二级低压蒸汽喷射的料液出口与恒温灭菌维持器的料液进口相连，恒温料液维持器的料液出口与冷却器的料液进口相连；冷却器的料液出口通过阀门连接到热水罐的进口，构成高温热水空消灭菌的封闭循环回路；所述热水罐的底部出口通过热水循环泵与恒温维持器的热水进口相连，恒温维持器的热水出口与热水罐的另一个热水进口相连，构成维持器恒温控制封闭循环回路，在保护培养基营养成分和彻底灭菌的同时，大幅削减了灭菌工序的蒸汽消耗。

Continuous Sterilization System of Starch-Containing Fermentation Medium and Its Method

The invention discloses a starch-containing fermentation medium continuous sterilization system, which comprises a batching preheater, a first-stage high-pressure steam ejector, a second-stage low-pressure steam ejector, a constant-temperature sterilization maintainer, a hot water tank, a cooler and a distribution station. The bottom outlet of the hot water tank is connected with the feed liquid inlet of the second-stage low-pressure steam ejection through a booster pump, and the feed liquid outlet of the second-stage low-pressure steam ejection is connected with the feed liquid inlet The material and liquid inlets of the thermostatic sterilization maintainer are connected, and the material and liquid outlets of the thermostatic material and liquid maintainer are connected with the material and liquid inlets of the cooler; the material and liquid outlets of the cooler are connected to the inlets of the hot water tank through valves, forming a closed circulation circuit for sterilization of the high temperature hot water air; the bottom outlet of the hot water tank is connected with the hot water inlet of the thermostatic maintainer through a hot water circulating pump, and the thermostatic maintainer is connected with The hot water outlet is connected with another hot water inlet of the hot water tank, which forms a closed loop of constant temperature control of the maintainer. While protecting the nutrient composition of the culture medium and completely sterilizing, the steam consumption in the sterilization process is greatly reduced.

【技术实现步骤摘要】
含淀粉的发酵培养基连续灭菌系统及其方法
本专利技术属于生物发酵
，涉及发酵培养基连续灭菌系统，尤其针对一种含淀粉类的发酵培养基连续灭菌系统及其方法。
技术介绍
在生物发酵行业，为了定向培养微生物发酵，需要对发酵培养基进行无菌化处理。培养基的无菌化处理一般采用湿法灭菌。湿法灭菌采取的方式主要有分批灭菌法（又称“实消”）和连续灭菌法(又称“连消”)。随着生物发酵技术的进步和工业实践的检验，发酵培养基的灭菌，能采用“连消”的，绝不愿意采用“实消”，个中缘由，诸多研究及文献资料可查，这里就不赘述。在实际生产中，有这么一类发酵品种，它们的发酵培养基不能以葡萄糖为碳源而是直接以淀粉为碳源（如果以葡萄糖作培养基会产生葡萄糖效应），所以它们的发酵培养基中会含有一定比例的淀粉。目前，对于这种含淀粉的发酵培养基灭菌，绝大多数企业虽然知道“连消”的好处，也只能无可奈何地选择“实消”灭菌。这是因为淀粉水溶液加热到一定温度其胶束结构全部崩溃，淀粉分子形成单分子，并为水所包围而成为溶液状态，这种溶液是有粘性的糊状溶液，这种现象称为糊化。淀粉糊化温度必须达到一定程度才会发生，不同淀粉的糊化温度也不一样。慢慢糊化的淀粉，粘度值很大，传热速率会很慢，一方面容易出现颗粒包裹现象，造成消毒不彻底；另一方面，容易堵塞管道和换热器，造成传统“连消”系统无法正常运行。所以，针对含淀粉的发酵培养基的灭菌，如果只是简单套用传统连消系统，淀粉糊化现象必然会出现，颗粒包裹造成灭菌不彻底和设备管道堵塞情况就会相伴而生。这也是大多数发酵企业一直沿用“实消”灭菌，不敢用“连消”系统来给含淀粉的培养基进行灭菌的根本原因。针对含淀粉的发酵培养基，现有的“实消”灭菌的方法，就是将配制好的含淀粉的发酵培养基全部输送至发酵罐，通入蒸汽与料液直接混合加热，或者蒸汽通入发酵罐内盘管（或夹套）利用间壁传热使料液加热，当料液达到灭菌所需温度（121℃~126℃）后，为确保灭菌彻底，会维持此温度一定的时间（至少30分钟以上），再通入冷却水间壁传热降温至发酵所需温度（28℃~42℃）的灭菌过程。针对含淀粉的发酵培养基，采用“实消”的缺点和不足阐述如下：一、培养基营养破坏大，影响发酵水平的提高。发酵罐中配制好的含淀粉的培养基，在蒸汽的直接或者间接加热下，温度从常温缓慢上升到灭菌所需的温度（121℃~126℃），高温（121℃~126℃）维持至少30分钟后，通入冷却水间壁传热降温至发酵所需温度（35℃~45℃），整个过程培养基处于80℃以上的高温时间要长达60分钟以上，造成培养基在长时间高温下发生了复杂的物理变化和化学变化，培养基的外观都会发红或者呈现褐色，营养物质被破坏，甚至产生对定向培养菌有毒害的物质，影响发酵水平的提高。二、糊化的淀粉培养基容易被烧焦，在设备壁，留下灭菌死角，清理困难，增加了员工劳动强度；发酵罐中通入高温高压蒸汽，无论是直接混合加热还是间壁传热升温，都容易让糊化的淀粉及辅助培养基在罐壁凹凸点或盘管上烧焦，留下许多灭菌死角，非常难以清理干净。给员工的洗罐工作，带来了繁重的劳动强度，而且增加了下一批次灭菌不彻底的风险。三、发酵罐灭菌工序占用时间长，设备利用率不高。从配制好的培养基抽入发酵罐，要经历缓慢的升温阶段、维持高温阶段、缓慢降温阶段等，这一“实消”间歇阶段性操作，耗时较长，占用发酵罐时间也就较长，设备利用率不高。发酵罐越大，“实消”的这一缺点就越突出。四、蒸汽消耗大，不节能。实罐灭菌，整个升温、维持阶段发酵罐及其附属管道阀门都要保持一定开度排气，大量蒸汽被直接排出系统外，造成蒸汽消耗大，不节能。五、污染大气环境。实罐灭菌，整个升温、维持阶段发酵罐及其附属管道阀门都要保持一定开度排气，大量蒸汽被直接排出系统外；培养基溶液里的其他气体和长时间高温发生复杂化学反应所生成的刺激性气体，也会一并排出，对大气环境造成污染破坏。六、设备管道振动大，噪音大，容易给设备管道造成破坏。由于高温高压的蒸汽与冷的料液直接混合接触，汽水冲击剧烈，造成设备管道有很大的振动，同时发出不和谐的冲击声音，容易造成发酵罐及其附属管道的焊缝、紧固件等发生泄露和松脱，存在设备安全隐患。
技术实现思路
本专利技术结合淀粉水溶液受热到一定温度后会出现糊化现象，提供了一种含淀粉的发酵培养基连续灭菌系统及其方法，在保护培养基营养成分和彻底灭菌的同时，大幅削减了灭菌工序的蒸汽消耗。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种含淀粉的发酵培养基连续灭菌系统，包括配料预热罐、一级高压蒸汽喷射器、二级低压蒸汽喷射器、恒温灭菌维持器、热水罐、冷却器和分配站，其特征在于：所述配料预热罐的出口底阀通过供料泵与一级高压蒸汽喷射器的料液进口相连，一级高压蒸汽喷射器的料液出口通过增压泵与二级低压蒸汽喷射器的料液进口相连，二级低压蒸汽喷射器的料液出口与恒温灭菌维持器的料液进口相连；恒温料液维持器的料液出口与冷却器的料液进口相连；冷却器的料液出口与分配站进口通过阀门相连；分配站的料液出口连接灭菌好的发酵罐；所述热水罐的底部出口通过增压泵与二级低压蒸汽喷射的料液进口相连，二级低压蒸汽喷射的料液出口与恒温灭菌维持器的料液进口相连，恒温料液维持器的料液出口与冷却器的料液进口相连；冷却器的料液出口通过阀门连接到热水罐的进口，构成高温热水空消灭菌的封闭循环回路；所述热水罐的底部出口通过热水循环泵与恒温维持器的热水进口相连，恒温维持器的热水出口与热水罐的另一个热水进口相连，构成维持器恒温控制封闭循环回路。作为优选的，所述的含淀粉的发酵培养基连续灭菌系统还包括并列在一起的工艺水罐、CIP酸罐和CIP碱罐，所述工艺水罐、CIP酸罐和CIP碱罐的出口分别通过各自底阀与供料泵的进口相连。进一步的，本专利技术一种含淀粉的发酵培养基连续灭菌系统的灭菌方法，其特征在于，包括步骤：步骤一，高温热水空消连续灭菌；启动增压泵，将热水罐的高温热水抽出，进入二级低压蒸汽喷射器连续不断地进行温度补偿，得到设定的高温热水；高温热水进入恒温灭菌维持器，在恒温灭菌维持器中保温30~300秒，进入冷却器的灭菌通道，最后回到热水罐，持续15~25分钟的闭路循环；步骤二，对含淀粉的发酵培养基进行连续灭菌；在配料预热罐中配置淀粉和发酵培养基，并利用盘管或夹套的蒸汽预热到低于淀粉糊化的温度，确保淀粉没糊化，打开配料预热罐的底阀，启动供料泵，关闭高温热水进入系统的阀门，配料罐内准备好的待灭菌的流体物料被抽出，进入一级高压蒸汽喷射器，淀粉和发酵培养基被高压蒸汽高速切割并分散，极快地跨越糊化温度，达到100℃以上，再经过增压泵加压，进入二次低压蒸汽喷射器，被高温蒸汽快速混合升温，达到设定的灭菌温度，再进入恒温灭菌维持器的物料灭菌通道，恒温灭菌维持器的夹层通道循环流动的高温热水，不断地对在维持器中流动的灭菌物料进行温度补偿式保温，保温30~300秒后，进入冷却器的灭菌通道，与冷却器冷却通道的冷却水进行热量交换，被降温到40℃~45℃的消后无菌物料，通过消毒灭菌好的分配站，进入预先准备好的无菌发酵罐；步骤三，对工艺水连续灭菌，置换出系统内含淀粉的发酵培养基；配料预热罐的待灭菌物料被连消系统处理完后，打开工艺水罐的底阀，关闭配料预热罐的底阀，工艺水罐中的工艺水可以走步骤二的灭菌通道，将系统设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含淀粉的发酵培养基连续灭菌系统，包括配料预热罐（1）、一级高压蒸汽喷射器（3）、二级低压蒸汽喷射器（5）、恒温灭菌维持器（6）、热水罐（8）、冷却器（9）和分配站（10），其特征在于：所述配料预热罐（1）的出口底阀通过供料泵（2）与一级高压蒸汽喷射器（3）的料液进口相连，一级高压蒸汽喷射器（3）的料液出口通过增压泵（4）与二级低压蒸汽喷射器（5）的料液进口相连，二级低压蒸汽喷射器（5）的料液出口与恒温灭菌维持器（6）的料液进口相连；恒温料液维持器（6）的料液出口与冷却器（9）的料液进口相连；冷却器（9）的料液出口与分配站（10）进口通过阀门相连；分配站（10）的料液出口连接灭菌好的发酵罐；所述热水罐（8）的底部出口通过增压泵（4）与二级低压蒸汽喷射（5）的料液进口相连，二级低压蒸汽喷射（5）的料液出口与恒温灭菌维持器（6）的料液进口相连，恒温料液维持器（6）的料液出口与冷却器（9）的料液进口相连；冷却器（9）的料液出口通过阀门连接到热水罐（8）的进口，构成高温热水空消灭菌的封闭循环回路；所述热水罐（8）的底部出口通过热水循环泵（7）与恒温维持器（6）的热水进口相连，恒温维持器（6）的热水出口与热水罐（8）的另一个热水进口相连，构成维持器恒温控制封闭循环回路。...

【技术特征摘要】
1.一种含淀粉的发酵培养基连续灭菌系统，包括配料预热罐（1）、一级高压蒸汽喷射器（3）、二级低压蒸汽喷射器（5）、恒温灭菌维持器（6）、热水罐（8）、冷却器（9）和分配站（10），其特征在于：所述配料预热罐（1）的出口底阀通过供料泵（2）与一级高压蒸汽喷射器（3）的料液进口相连，一级高压蒸汽喷射器（3）的料液出口通过增压泵（4）与二级低压蒸汽喷射器（5）的料液进口相连，二级低压蒸汽喷射器（5）的料液出口与恒温灭菌维持器（6）的料液进口相连；恒温料液维持器（6）的料液出口与冷却器（9）的料液进口相连；冷却器（9）的料液出口与分配站（10）进口通过阀门相连；分配站（10）的料液出口连接灭菌好的发酵罐；所述热水罐（8）的底部出口通过增压泵（4）与二级低压蒸汽喷射（5）的料液进口相连，二级低压蒸汽喷射（5）的料液出口与恒温灭菌维持器（6）的料液进口相连，恒温料液维持器（6）的料液出口与冷却器（9）的料液进口相连；冷却器（9）的料液出口通过阀门连接到热水罐（8）的进口，构成高温热水空消灭菌的封闭循环回路；所述热水罐（8）的底部出口通过热水循环泵（7）与恒温维持器（6）的热水进口相连，恒温维持器（6）的热水出口与热水罐（8）的另一个热水进口相连，构成维持器恒温控制封闭循环回路。2.根据权利要求1所述的含淀粉的发酵培养基连续灭菌系统，其特征在于：所述的含淀粉的发酵培养基连续灭菌系统还包括并列在一起的工艺水罐（11）、CIP酸罐（12）和CIP碱罐（13），所述工艺水罐（11）、CIP酸罐（12）和CIP碱罐（13）的出口分别通过各自底阀与供料泵（2）的进口相连。3.一种根据权利要求2所述的含淀粉的发酵培养基连续灭菌系统的灭菌方法，其特征在于，包括步骤：步骤一，高温热水空消连续灭菌；启动增压泵（4），将热水罐（8）的高温热水抽出，进入二级低压蒸汽喷射器（5）连续不断地进行温度补偿，得到设定的高温热水；高温热水进入恒温灭菌维持器（6），在恒温灭菌维持器（6）中保温30~300秒，进入冷却器（9）的灭菌通道，最后回到热水罐（8），持续15~25分钟的闭路循环；步骤二，对含淀粉的发酵培养基进行连续灭菌；在配料预热罐（1）中配置淀粉和发酵培养基，并利用盘管或夹套的蒸汽预热到低于淀粉糊化的温度，确保淀粉没糊化，打开配料预热罐（1）的底阀，启动供料泵（2），关闭高温热水进入系统的阀门，配料罐（1）内准备好的待灭菌的流体物料被抽出，进入一级高压蒸汽喷射器（3），淀粉和发酵培养基被高压蒸汽高速切割并分散，极快...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐平，周智敏，
申请(专利权)人：肇庆市天臻生物化工技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44