[发明专利]含淀粉的发酵培养基连续灭菌系统及其方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于生物发酵技术领域，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。

背景技术

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。