对好氧微生物发酵培养基或流加物连续消毒杀菌系统进行高温热水消毒工艺及设备管路配置

摘要

一种用于对好氧微生物发酵培养基或流加物连续消毒杀菌系统进行高温热水消毒工艺，它包括以下步骤：1)水消罐进水，将水加热，使热水通过整个维持罐对从连消泵到发酵罐或流加罐的入口阀门处之间的管路和设备进行消毒；2)从水消罐回水阀V11出来的高温水在回水消罐之前先进入换热器D，与水消罐出水进行热交换，提高了水消罐出水温度；3)从换热器D出来的高温水进入换热器E与进水消罐的补充水进行热交换，提高了水消罐的进水水温；4)当换热器A出水水温达到125℃～130℃时，开始记录循环时间并进行水消。本发明的优点是：常压水消工艺生产过程平稳、连续、可靠，提高了发酵工程培养基或流加物连消系统的安全性，常压水消采用了热能回收系统，减少了热能损失少，降低能源消耗。

说明书

技术领域

本发明涉及微生物工业发酵生产领域，特别是一种用于好氧微生物在工业生产中对发酵培养基或流加物连续消毒杀菌系统(简称连消系统)进行高温热水消毒(简称常压水消)的工艺及设备管路配置。 

背景技术

在以发酵工程为核心内容的生物技术在不断发展的今天，借助微生物培养进行产品生产已涉及医药、化工、轻工、能源、环保等领域，随着发酵工程趋向设备大型化、高效和自动化，对规模化的生产工艺操作和装备设计提出了更高的要求，其中非常重要的一个生产环节就是对发酵培养基等连消系统进行消毒的过程，特别是利用好氧微生物进行发酵生产时，对培养基和流加物的连消系统进行消毒是发酵过程的成败关键，如果连消系统消毒不彻底，将会引起在发酵过程中染菌，从而不能保证发酵产品的质量，甚至导致发酵过程失败，造成生产企业巨大的经济损失。 

在发酵工业生产企业对发酵培养基或流加物连消系统进行消毒时，一般根据杀菌热介质的状态分为蒸汽(125℃～130℃)消毒(简称汽消)和高温热水(125℃～130℃)消毒(简称水消)两类系统。 

汽消系统工艺的优点是升温快、时间短、加热效率高、操作相对简单；缺点是杀菌温度不好控制，在设备和管道中残留的物料易结 垢，影响消毒的效果，是造成发酵过程染菌的因素。而水消系统的优点是杀菌温度控制平稳；在消毒的同时清洗了设备和管道，杀菌效果更加安全可靠；缺点是目前国内发酵生产企业在使用水消系统工艺时，因为没能有效解决能量回收和系统平衡的难题，在高温水回到水罐前，为了维持系统的平衡，只能通过闪蒸和直接排放的方式，将125℃～130℃的高温热水降到100℃以下，故在循环消毒过程中需要不断地用蒸汽再将水消罐的水加热到125℃～130℃，造成能源浪费。 

基于上述两种消毒系统的特点，由于目前国内发酵生产企业无法解决对发酵培养基或流加物连消系统进行水消工艺中存在的问题，所以绝大多数企业采用的都是汽消系统工艺，使具有安全、平稳、容易控制等特点的水消系统却无法在发酵行业中广泛使用，极大的制约了这项技术在发酵行业中的推广和应用。而如何在保持水消系统的特点，又能够降低能源消耗，这是提出本发明的一个前题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种用于对好氧微生物发酵培养基或流加物连续消毒杀菌系统进行高温热水消毒工艺及设备管路配置，本工艺具有生产过程操作温度平稳、连续、可靠，提高了系统的安全性，控制系统简单，安全可靠，操作方便；热能进行了有效回收，使水消系统在发酵行业得到广泛应用，本工艺尤其适用于对现有发酵生产企业水消系统进行技术改造。 

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案： 

这种用于对好氧微生物发酵培养基或流加物连续消毒杀菌系统 进行高温热水消毒工艺，它包括以下步骤： 

1)水消罐进水，使水消罐的水通过连消泵直接进入换热器A，将水加热，开启发酵罐或流加罐进料阀门V9上部排水阀门V10和水消罐回水阀门V11，使热水通过整个维持罐对从连消泵到发酵罐或流加罐的入口阀门处之间的管路和设备进行消毒； 

2)从水消罐回水阀V11出来的高温水在回水消罐之前先进入换热器D，与水消罐出水进行热交换，提高了水消罐出水温度； 

3)从换热器D出来的高温水进入换热器E与进水消罐的补充水进行热交换，提高了水消罐的进水水温； 

4)当换热器A出水水温达到125℃～130℃时，开始记录循环时间并进行水消，水消过程完成后，水消罐停止出水，使物料进入连消系统。 

水消罐的水通过连消泵打到换热器A，使水升温到125℃～130℃，高温水经过维持罐后沿着培养基或流加物的进料管路，在进发酵罐或流加罐之前返回水消罐，如此循环，在发酵培养基或流加物进行连消之前，对从连消泵到发酵罐或流加罐的入口阀门处之间的管路和设备进行消毒；而消毒杀菌后的高温水在回水消罐之前先经过换热器D、换热器E，与水消罐出水和水消罐的进水进行热能交换，将回水温度降低至100℃以下，充分回收了热能。 

消毒完成后，关闭水消罐出水阀和回水阀，打开配料罐出料阀和发酵罐或流加罐进料阀，开始对物流进行连消。 

本工艺亦可用于多套发酵培养基连消系统和多套流加物连消系 统同时进行常压水消操作。 

本发明的优点是：水消生产过程操作温度平稳、连续、可靠，提高了系统的安全性，对管路进行了清洗，防止物料在设备罐壁和管壁上结垢、提高了连消系统的可靠性；控制系统简单，安全可靠，操作方便，热能进行了有效回收。本工艺尤其适用于对现有发酵生产企业水消系统进行技术改造。 

附图说明

图1：本发明高温热水消毒的设备管路配置示意图 

图1中，V1为进水阀门，V2为进水阀门，V3为出料阀门，V4为出水阀门，V5为进料阀门，V6为进水阀门，V7为蒸汽阀门，V8为进水阀门，V9为进料阀门，V10为排水阀门，V11回水阀门。 

具体实施方式

本发明用于高温热水消毒工艺的设备管路配置包括：它包括：水消罐，水消罐设两路进水，一路接进水阀门V2，阀门V2另一端接补水管路，另一路进水为接补水管路上串接一阀门V1，阀门V1另一端接换热器E进水口，换热器E出水口接水消罐进水口，水消罐出口接换热器D的进水口，换热器D出水口接出水阀门V4，阀门V4另一端连接连消泵；连消泵进口还连接一进料阀门V3，阀门V3另一端连接配料罐，连消泵出口接一进水阀门V6，阀门V6另一端连接换热器A物料通道进口，换热器A出口接维持罐，维持罐的出口接换热器B，换热器B的出口接换热器C，换热器C出口接进料阀门V9，阀门V9另一端连接发酵罐或流加罐，阀门V9上段连接一排水阀门V10，阀门V10另一端连接水消罐； 换热器C出口接一回水阀门V11，阀门V11另一端连接换热器D的高温水进口，换热器D的高温水出口接换热器E高温水进口，换热器E高温水出口接水消罐的回水口。 

换热器B进料阀门5，该阀门一端连接进料管道，另一端连接换热器B物料通道进口； 

换热器A进汽阀门7，该阀门一端连接进蒸汽管道，另一端连接换热器蒸汽通道进口； 

换热器C进水阀门V8，该阀门一端连接冷却水进水管道，另一端连接螺旋板换热器C冷却水通道进口。 

本配置中，换热器A用于升温，换热器B用于预热，换热器C用于降温，可采用螺旋板换热器，所述的换热器D、换热器E可以是独立的，也可以是二段型板式换热器D/E。 

高温热水消毒工艺包括以下步骤： 

1)打开水消罐进水阀门V1，水消罐进水； 

2)进水到水消罐一定液位时，依次开启水消罐出水阀门V4、连消泵、进水阀V6，使水消罐的水通过连消泵直接进入换热器A，同时开启蒸汽阀V7，使蒸汽进入换热器A，将水加热，开启发酵罐或流加罐进料阀V9上部小排水阀V10和水消罐回水阀V11，使热水通过整个维持罐和换热器B、换热器C，直到进料阀9上部，对其进行消毒，并返回水消罐；此时配料罐出料阀V3、换热器B进料阀V5、换热器C的冷却水进水阀V8、发酵罐或流加罐进料阀V9均为关闭状态； 

3)高温水在回水消罐之前先进入换热器D，与水消罐出水进行 交换，提高了水消罐出水温度； 

4)当高温水进入换热器时，打开阀门1，关闭阀门2，高温水进入换热器E段与进水消罐的补充水进行热交换，提高了水消罐的进水水温。通过二次交换充分回收了高温水的热能； 

5)当换热器A出水水温达到125℃～130℃时，开始记录循环时间； 

6)水消过程完成后，关闭阀门V4，水消罐出水停止，同时开启阀门V3，使物料进入连消系统；关闭阀门V11、阀门V10，打开阀门V9，使热水不回水消罐而进到发酵罐内；关闭阀门V6，同时打开阀门V5，使物料进入换热器B进行预热；开启阀门V8，冷却水进入换热器C，对物料进行冷却，这时物料连消系统开始运行，并把管道中剩余的水顶到发酵罐中，水消过程结束。