Se ha denunciado esta presentación.
Utilizamos tu perfil de LinkedIn y tus datos de actividad para personalizar los anuncios y mostrarte publicidad más relevante. Puedes cambiar tus preferencias de publicidad en cualquier momento.

Lecture 6 aft

6.859 visualizaciones

Publicado el

  • Very nice tips on this. In case you need help on any kind of academic writing visit website ⇒ www.HelpWriting.net ⇐ and place your order
       Responder 
    ¿Estás seguro?    No
    Tu mensaje aparecerá aquí
  • Dating direct: ❤❤❤ http://bit.ly/2ZDZFYj ❤❤❤
       Responder 
    ¿Estás seguro?    No
    Tu mensaje aparecerá aquí
  • Dating for everyone is here: ❤❤❤ http://bit.ly/2ZDZFYj ❤❤❤
       Responder 
    ¿Estás seguro?    No
    Tu mensaje aparecerá aquí

Lecture 6 aft

  1. 1. <ul><li>รายวิชา 1101704: เทคโนโลยีการหมักขั้นสูง </li></ul><ul><li>(Advance Fermentation Technology) </li></ul><ul><li>อาจารย์ผู้รับผิดชอบรายวิชา </li></ul><ul><li>อาจารย์สาขาวิชาจุลชีววิทยา ภาควิชาวิทยาศาสตร์ชีวภาพ </li></ul><ul><li>คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี </li></ul>
  2. 2. <ul><li>Sterilization </li></ul><ul><li>วัตถุประสงค์ </li></ul><ul><li>- สามารถบอกถึงสมการการใช้อธิบายกระบวนการกำจัดเชื้อได้ </li></ul><ul><li>- สามารถบอกวิธีการกำจัดเชื้อในอาหารเลี้ยงเชื้อระดับอุตสาหกรรม </li></ul><ul><li>- สามารถบอกระบบการกำจัดเชื้อที่ใช้ในระดับอุตสาหกรรม </li></ul><ul><li>- สามารถบอกระบบการกำจัดเชื้อในอากาศที่ใช้ในระดับอุตสาหกรรม </li></ul>
  3. 3. <ul><li>6.1 ความหมายของ sterilization และวิธีการ sterilization </li></ul><ul><li>ความหมายของ sterile คือ devoid of life ดังนั้น sterilization หมายถึงวิธีการหรือกระบวนการที่ทำให้ปราศจากสิ่งมีชีวิต ซึ่งสามารถทำได้หลายวิธีโดยการใช้วิธีการต่างๆได้แก่ </li></ul><ul><li>- วิธีการทางกายภาพ (Physical method) : ความร้อน สารเคมี รังสี และการกรอง </li></ul><ul><li>- วิธีการทางเคมี (Chemical method) : การใช้ antiseptics และ disinfectants </li></ul><ul><li>- การใช้ Antibiotics </li></ul><ul><li>6.2 ความจำเป็นของกระบวนการ sterilization </li></ul><ul><li>จากที่ทราบมาแล้วว่าเราต้องการให้อาหารเลี้ยงเชื้อนั้นปราศจากเชื้อจุลินทรีย์ใดๆ ก่อนที่เราทำการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ที่เราต้องการ </li></ul>
  4. 4. <ul><li>คำถาม : ทำไมต้องให้อาหารเลี้ยงเชื้อนั้นปราศจากเชื้อจุลินทรีย์ใดๆ ก่อนที่เราทำการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ที่เราต้องการ ???? </li></ul><ul><li>คำตอบ : เพราะ ไม่ต้องการให้มีจุลินทรีย์ชนิดอื่นเจริญ ในอาหาร เพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ของเรา </li></ul><ul><li>คำถาม : ถ้า มีจุลินทรีย์ชนิดอื่นเจริญ ในอาหาร เพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ของเราแล้วมีผลเสียอะไรเกิดขึ้น ????? </li></ul><ul><li>คำตอบ : </li></ul><ul><li>1. เกิดการแย่งอาหาร ทำให้เกิดผลกระทบกับจุลินทรีย์ที่เราเพาะเลี้ยงโดยทำให้อัตราการเจริญของจุลินทรีย์ที่ต้องการลดลง ซึ่งจะส่งผลกระทบให้ผลผลิตที่ต้องการลดลง และการเกิดผลิตภัณฑ์ที่ไม่ต้องการ </li></ul>
  5. 5. <ul><li>2. เกิดการปนเปื้อนของจุลินทรีย์ที่ไม่ต้องการและสารที่จุลินทรีย์สร้างขึ้นปนเปื้อนในผลผลิตขั้นสุดท้าย </li></ul><ul><li>3. ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ต้องการนั้นอาจไม่สามารถแยกออกจากผลผลิตที่ต้องการได้หรือ ต้องเสียค่าใช้จ่ายเพิ่มในการแยกส่วนที่ไม่ต้องการออก </li></ul><ul><li>4. ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ต้องการนั้นอาจเป็นสารพิษที่เป็นอันตราย </li></ul><ul><li>5. จุลินทรีย์ที่ปนเปื้อนมีอาจ อัตราการเจริญที่สูงกว่า จุลินทรีย์ที่เราเพาะเลี้ยง และสามารถเจริญแทนที่จุลินทรีย์ของเราได้ </li></ul><ul><li>6. จุลินทรีย์ที่ปนเปื้อนบางชนิดเช่น bacteriophage สามารถทำลาย </li></ul><ul><li>จุลินทรีย์ที่เราเพาะเลี้ยงได้ </li></ul>
  6. 6. <ul><li>คำถาม : เราสามารถป้องกันการปนเปื้อนได้อย่างไร ??? </li></ul><ul><li>คำตอบ : </li></ul><ul><li>- ใช้ pure culture เป็น inoculum </li></ul><ul><li>- ทำการ sterile เครื่องมือ เครื่องใช้ อุปกรณ์ อาหารเลี้ยงเชื้อ สารเคมี ที่ใช้ในกระบวนการหมัก ( รวมทั้งตัว fermentor ด้วย ) </li></ul><ul><li>- พยายามรักษาสภาวะปลอดเชื้อ (aseptic condition) ให้ได้ตลอดการหมัก </li></ul><ul><li>** aseptic means uncontaminated ** </li></ul><ul><li>6.3 การกำจัดเชื้อในอาหารเลี้ยงเชื้อ </li></ul><ul><li>ดังที่กล่าวมาแล้วในข้างต้นว่าการหมักสามารถแบ่งตามวิธีการควบคุมการปนเปื้อนสามารถแบ่งออกเป็น 3 ชนิดคือ </li></ul>
  7. 7. <ul><li>- Septic fermentation </li></ul><ul><li>- Semi-septic fermentation </li></ul><ul><li>- Aseptic fermentation </li></ul><ul><li>ซึ่งใน septic fermentation นั้นไม่จำเป็นต้องมีการ sterile วัตถุดิบ หรืออาหารเลี้ยงเชื้อที่ใช้เช่น การผลิตอาหารหมัก การผลิตสุรากลั่น การผลิตแอลกอฮอล์จากน้ำทิ้ง และการผลิตเซลล์ยีสต์จากน้ำทิ้ง เป็นต้น การหมักแบบ septic นี้ใช้การปรับสภาวะและการใช้เชื้อเริ่มต้นในปริมาณมากๆ </li></ul><ul><li>การหมักแบบที่สองหรือ semi-septic fermentation นั้นเป็นกระบวนการหมักที่เรียกว่า กึ่งปลอดเชื้อเนื่องจากมีบางขั้นตอนที่ทำโดยไม่ใช้เทคนิคปลอดเชื้อ ตัวอย่างเช่นกระบวนการหมักเบียร์ที่ใช้ yeast cake ที่ลอยอยู่บนผิวหน้าจากการหมักครั้งก่อนเป็นเชื้อเริ่มต้นในการหมักครั้งต่อไป ( บทที่ 5) </li></ul>
  8. 8. <ul><li>สำหรับวิธีสุดท้ายคือ aseptic fermentation นั้นเป็นกระบวนการหมักที่ใช้กระบวนการกำจัดเชื้อ ใช้เชื้อ pure culture เป็นเชื้อตั้งต้น และรักษาสภาพปลอดเชื้อตลอดการหมักตั้งแต่ต้นจนจบกระบวนการ </li></ul><ul><li>วิธีการทำให้ปลอดเชื้อในระดับอุตสาหกรรมนิยมวิธีทางกายภาพคือการใช้ความร้อน ซึ่งใช้ทั้งความร้อนแห้ง ( โดยใช้หลักการถ่ายเทความร้อน ) และความร้อนชื้น ( ไอน้ำร้อน ) การกรอง การใช้รังสี และการใช้สารเคมี </li></ul><ul><li>การกำจัดเชื้อในระดับอุตสาหกรรมในอาหารเลี้ยงเชื้อนั้นนิยมใช้การให้ความร้อนเป็นหลักเพราะเป็นวิธีที่ง่าย สะดวก และมีประสิทธิภาพสูง </li></ul>
  9. 9. <ul><li>6.4 Theory of heat sterilization </li></ul><ul><li>The death of microorganisms (mos) occurs under thermal sterilization condition according to first-order kinetics as shown in equation 1 </li></ul><ul><li>dN/dt = - kN........................................ (1) </li></ul><ul><li>where N = the number of variable mos; k = reaction of death rate (min -1 ); and t = time. Eq. 1 may be integrated to obtain: </li></ul><ul><li>N = N 0 e -kt .............................................. (2) </li></ul><ul><li>where N 0 = the number of variable mos at time t = 0. It should be note that N may be considered as the total number of mos </li></ul>
  10. 10. <ul><li>present, or it may be a concentration of mos per unit volume. </li></ul><ul><li>Transform form base e (Eq. 2) to the base 10 log </li></ul><ul><li>N = N 0 10 - t/D ........................................... (3) </li></ul><ul><li>where D is called the D value and usually has unit of minutes </li></ul><ul><li>So when D = t the Eq. 3 turn to </li></ul><ul><li> N = N 0 10 - 1 or N = 0.1 N 0 ............................................... (4) </li></ul><ul><li>Therefore, the D value is defined as the time required at temperature to reduce the mos population by 90% or one order of magnitude. (see Table 2 and 3) </li></ul>
  11. 12. <ul><li>From Eq. 2 N = N 0 e -kt </li></ul><ul><li>N / N 0 = e -kt ....................................... (5) </li></ul><ul><li>take ln to Eq. 5 </li></ul><ul><li>ln ( N / N 0 ) = - kt .............................................. (6) </li></ul><ul><li>or </li></ul><ul><li>ln ( N 0 / N ) = kt .................................................. (7) </li></ul><ul><li>From Eq. (6) ln N / N 0 = - kt we can plot graft log N / N 0 against t as shown in next slide </li></ul>
  12. 13. N N 0 N N 0 ln time (min ) at 121 o C กราฟแสดงการเปลี่ยนแปลงของอัตราส่วนของจำนวนเซลล์ที่รอดชีวิตต่อจำนวนเซลล์เริ่มต้นที่ระยะเวลาต่างๆ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 time (min ) at 121 o C D
  13. 14. <ul><li>It was found form the plot that the number of mos declines exponentially over the treatment period. ค่าความชันของกราฟ (slope) มีค่าเท่ากับ - k ซึ่งค่านี้จะแตกต่างกันออกไปตามแต่ชนิดของจุลินทรีย์และอุณหภูมิที่ใช้ ( ดังแสดงใน slide หน้าถัดไป ) </li></ul><ul><li>Form Eq (7) ln ( N 0 / N ) = kt we replacing ln with 10 base log </li></ul><ul><li>log ( N 0 / N ) = ( k / 2.303) t................................... (8) </li></ul><ul><li>From Eq. (3) and (4) D = t ( D value) and (8) we can get </li></ul><ul><li> log ( N 0 / N ) = ( k / 2.303) D = log 10 ..............................(9) </li></ul><ul><li>( เพราะว่า N 0 ลดลง 90 % หรือ 1 log cycle นั่นเอง ) </li></ul>
  14. 16. <ul><li>Finally we can get </li></ul><ul><li>D = 2.303 / k .................................................... (10) </li></ul><ul><li>or we can solve from Eq. (3) N = N 0 10 -t/D N / N 0 = 10 -t/D </li></ul><ul><li>and then take a 10 base log and we will get </li></ul><ul><li>log ( N / N 0 ) = - t / D.............................................. (11) </li></ul><ul><li>so </li></ul><ul><li>log ( N 0 / N ) = t / D .............................................. (12) </li></ul>
  15. 17. <ul><li>From Eq. (8) and (12) </li></ul><ul><li>log ( N 0 / N ) = ( k / 2.303) t ................................................ (8) </li></ul><ul><li> log ( N 0 / N ) = t / D................................................................ (12) </li></ul><ul><li>we can get ( k / 2.303) t = t/D </li></ul><ul><li>Finally we can get D = 2.303 / k เหมือนกับ Eq. (10) </li></ul><ul><li>จากกราฟใน slide ที่ 12 นั้น เป็นกราฟแสดงการกำจัดจุลินทรีย์เพียงชนิดเดียว (pure culture of mos) ดังที่กล่าวมาแล้วว่าค่า k นั้นขึ้นกับชนิดของ mos และ อุณหภูมิที่ใช้ด้วยนั้น ยังมีปัจจัยอีกตัวหนึ่งที่มีผลต่อค่า k คือ physiological form ของจุลินทรีย์ตัวอย่างเช่น endospores ของ mos </li></ul><ul><li>ซึ่งเมื่ออยู่ในระยะของการเจริญจริงแล้วจะมีการปนกันของเซลล์ 2 แบบคือ vegetative cell และ endospore </li></ul>
  16. 18. <ul><li>endospore สามารถทนความร้อนได้สูงกว่า vegetative cell จึงมีผลกระทบรูปแบบของกราฟดังแสดงในภาพหน้าถัดไป (Fig 5.2a-c) การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของกราฟรูป 5.2a เกิดจากความร้อนในระยะแรกของกระบวนการ sterilization กระตุ้นให้เกิดการเจริญของ spore ที่สามารถพบการเพิ่มขึ้นของ ln ( N / N o ) ก่อนที่จะลดลงตามปรกติ </li></ul><ul><li>สำหรับกราฟรูป 5.2 b นั้นเกิดขึ้นเนื่องจากอัตราการงอกของ spore ( โดยการกระตุ้นด้วยความร้อน ) เท่ากับอัตราการถูกทำลายโดยความร้อน ดังนั้นจึงเป็นเส้นตรงในช่วงแรกของกราฟ และกราฟรูป 5.2 c ของ spore ( โดยการกระตุ้นด้วยความร้อน ) น้อยกว่าอัตราการถูกทำลายโดยความร้อนจึงมีเส้นกราฟที่ค่อยๆลดลง </li></ul>
  17. 19. อัตราการงอกของ spore ที่ได้รับการกระตุ้นโดยความร้อนเท่ากับอัตราการถูกทำลาย อัตราการงอกของ spore ที่ได้รับการกระตุ้นโดยความร้อนน้อยกว่าอัตราการถูกทำลาย อัตราการงอกของ spore ที่ได้รับการกระตุ้นโดยความร้อนมากกว่าอัตราการถูกทำลาย
  18. 20. <ul><li>สำหรับ Fig 5.3a เป็นผลของการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนของจุลินทรีย์ 2 ชนิด (mixed cultures) ที่ทนต่อความร้อนแตกต่างกัน คือจุลินทรีย์ที่ทนต่อความร้อนสูง ผสมกับจุลินทรีย์ที่ไม่ทนต่อความร้อน </li></ul><ul><li>จากกราฟรูปที่ 5.3 a เป็นกราฟที่มีจุลินทรีย์ ที่ไม่ทนต่อความร้อนมีจำนวนมากกว่า จุลินทรีย์ที่ทนต่อความร้อนสูง ดังนั้นจึงพบว่ามีการลดลงของจำนวนจุลินทรีย์อย่างรวดเร็วในช่วงแรก ( ดูจากเส้นกราฟที่ตกลงอย่างรวดเร็ว ณ ตำแหน่งที่ 1 ) เนื่องมาจาก จุลินทรีย์ที่ไม่ทนต่อความร้อนถูกทำลาย แต่หลังจากนั้น ความชันของกราฟเริ่มเปลี่ยนไป ( ความชันลดลง ) เนื่องจากเป็นช่วงที่จุลินทรีย์ที่ทนต่อความร้อนสูงถูกทำลาย ดังนั้นจึงใช้เวลาในการทำลายจุลินทรีย์มากขึ้น ซึ่งจะพบว่ากราฟที่ได้นั้นจะไม่เป็นเส้นตรง </li></ul>
  19. 22. <ul><li>ในทางกลับกันถ้ามีจุลินทรีย์ ที่ไม่ทนต่อความร้อนมีน้อยกว่า จุลินทรีย์ที่ทนต่อความร้อนสูงกราฟที่ได้แสดงดังรูป 5.3 b </li></ul><ul><li>จากรูป 5.3 b พบว่ากราฟที่ได้เป็นเส้นตรงซึ่งสามารถอธิบายได้ว่ากราฟเส้นนั้นเป็นกราฟที่ได้จากเกิดจากการทำลายจุลินทรีย์ที่ทนต่อความร้อนสูงเป็นหลัก โดยที่ จุลินทรีย์ที่ไม่ทนต่อความร้อนไม่มีอิทธิพล ใดๆทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเส้นกราฟ </li></ul><ul><li>ถ้าทำการกำจัดจุลินทรีย์ด้วยความร้อนภายใต้สภาวะคงที่เราจะพบว่าค่า reaction rate of constant จะแปรผันโดยตรงกับอุณหภูมิซึ่งสามารถอธิบายด้วย Arrhenius equation ได้ดังนี้ </li></ul>
  20. 24. <ul><li>k = Ae -E/RT ........................................................... (13) </li></ul><ul><li> โดยที่ </li></ul><ul><li>A = Arrhenius constant </li></ul><ul><li>E = activation energy for heat destruction, cal/mole </li></ul><ul><li>R = the gas constant = 1.987 cal/(mole)( o k) </li></ul><ul><li>T = absolute temperature ( o k) </li></ul><ul><li>take a natural log on Eq. (13) </li></ul><ul><li>ln k = ln A – E / RT........................................................... (14) </li></ul><ul><li>ถ้า plot ค่าของ ln k กับ 1 /T จะได้กราฟเส้นตรงโดยมี slope เท่ากับ – E / R ดังแสดงในรูป slide ถัดไป </li></ul>
  21. 25. <ul><li> </li></ul>
  22. 26. <ul><li>จาก Eq. (7) ln ( N 0 / N ) = kt </li></ul><ul><li>และจาก Eq. (13) k = Ae -E/RT </li></ul><ul><li>ดังนั้นจะได้ว่า ln ( N 0 / N ) = kt = Ate -E/RT ....................... (15) </li></ul><ul><li>ค่า ln ( N 0 / N ) นี้มีชื่อเรียกได้หลายแบบคือ Del factor, Nabla factor หรือ sterilization criteria ( ) ซึ่งจะใช้เป็นตัวกำหนดอุณหภูมิและเวลาในการ sterilization อาหารเลี้ยงเชื้อซึ่งทำให้ได้เปลี่ยนสมการที่ ( 16 ) เป็น </li></ul><ul><li>= Ate -E/RT ................................... .......... (16) </li></ul><ul><li>ซึ่งเป็นสมการที่ใช้ในการคำนวณหาระยะเวลาที่เหมาะสมในการ sterilization อาหารเลี้ยงเชื้อที่อุณหภูมิคงที่ และมี mos ชนิดเดียว </li></ul>∆ ∆
  23. 27. <ul><li>if we take natural log on Eq (16) </li></ul><ul><li>ln t = E/RT + ln A ................................. (17) </li></ul><ul><li>เมื่อ plot กราฟระหว่าง ln t กับ T จะได้กราฟเส้นตรงที่มี slope เท่ากับ E ดังแสดงในภาพที่ fig 5.4 </li></ul>∆
  24. 28. <ul><li>6.5 batch sterilization </li></ul><ul><li>การทำ batch sterilization นั้นมีจุดประสงค์ที่จะให้ปราศจากเชื้อและมีการสูญเสียของธาตุอาหารน้อยที่สุด อุณหภูมิที่สูงสุดที่นิยมใช้คือ 121 o C การหาเวลาที่น้อยที่สุดในการฆ่าเชื้อนั้นสามารถทำโดยการคิดตั้งแต่เริ่มให้ความร้อน (heating period) การทำให้ความร้อนคงที่ (holding period) และช่วงเวลาที่ทำให้เย็นลง (cooling period) </li></ul><ul><li>ความสัมพันธ์ของการให้ความร้อนกับเวลาทั้ง 3 ช่วงสามารถแสดงดังกราฟใน slide หน้าถัดไปโดย </li></ul><ul><li>- heating period: แสดงดังช่วง a-b </li></ul><ul><li>- holding period: แสดงดังช่วง b-c </li></ul><ul><li>- cooling period: แสดงดังช่วง c-d </li></ul>
  25. 29. heating holding cooling t 1 t 2 t 3 a b c d Temperature (T) Time (t) ∆ Total = ln N o /N = heating + holding + cooling ∆ ∆ ∆
  26. 30. <ul><li>การออกแบบ batch sterilization นั้นจะต้องมีข้อมูลดังต่อไปนี้คือ </li></ul><ul><li>- รูปแบบการขึ้นและลดลงของอุณหภูมิของอาหารเลี้ยงเชื้อ ( ตั้งแต่เริ่มต้นจนเสร็จสิ้นกระบวนการ ) </li></ul><ul><li>- จำนวนจุลินทรีย์เริ่มต้นในอาหารเลี้ยงเชื้อ </li></ul><ul><li>- Thermal characteristic ของจุลินทรีย์ ( สมมุติว่าเป็นเชื้อ Bacillus stearothermophillus ) </li></ul><ul><li>- จำนวนจุลินทรีย์ที่เหลือในอาหารเลี้ยงเชื้อที่อยู่ในค่าที่ยอมรับได้ซึ่งโดยปรกติคือ N = 10 -3 หรือโอกาสที่จะมีจุลินทรีย์ 1 เซลล์รอดหลังจากการ sterilization คือ 1 ใน 1000 นั่นเอง </li></ul>
  27. 31. <ul><li>ตัวอย่างเช่นสมมุติว่าจำนวนจุลินทรีย์เริ่มต้นมีค่าเท่ากับ 10 11 สามารถคำนวณหาค่า ที่ทำให้ N = 10 -3 ได้โดยจากที่ทราบว่า </li></ul><ul><li>= ln ( N 0 / N ) </li></ul><ul><li>แทนค่า N 0 และ N ลงในสมการจะได้ว่า </li></ul><ul><li>= ln ( 10 11 / 10 -3 ) = ln 10 14 = 32.2....................(18) </li></ul><ul><li>แสดงว่า Total ที่ใช้ในการลดจำนวนจุลินทรีย์จาก 10 11 10 -3 คือ 32.2 </li></ul><ul><li>แต่ในทางปฏิบัติการหาค่า ของ heating และ cooling โดยการ integrate สมการที่ 16 คือ </li></ul><ul><li>= Ate -E/RT </li></ul>∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆
  28. 32. <ul><li>แต่ทำได้ยากทางปฏิบัติเพราะอุณหภูมิไม่คงที่และมีรูปแบบการเพิ่ม - ลดที่สำหรับอาหารเลี้ยงเชื้อแต่ละชนิดนั้นแตกต่างกันออกไป </li></ul><ul><li>6.5.1 การคำนวณหา holding time </li></ul><ul><li>การคำนวณหา holding time ในกระบวนการ sterilization สามารถทำได้โดย </li></ul><ul><li>Total = heating + holding + cooling </li></ul><ul><li>ดังนั้น </li></ul><ul><li>holding = Total - heating - cooling </li></ul>∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆
  29. 33. <ul><li>ตัวอย่างการคำนวณหา holding time </li></ul><ul><li>จาก Eq. (18) เราพบว่า Total ที่ใช้ในการลดจำนวนจุลินทรีย์จาก 10 11 10 -3 คือ 32.2 และสมมุติว่า heating = 9.8 และ </li></ul><ul><li>cooling = 10.1 </li></ul><ul><li>ดังนั้นจาก </li></ul><ul><li>holding = Total - heating - cooling </li></ul><ul><li>จะได้ว่า </li></ul><ul><li>holding = 32.2 – 9.8 – 10.1 = 12.3 </li></ul><ul><li>อุณหภูมิที่นิยมใช้คือ 121 o C ซึ่งสามารถหาค่า t ได้จากสมการ </li></ul>∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆
  30. 34. <ul><ul><ul><ul><li>Total = k t </li></ul></ul></ul></ul><ul><li>ดังนั้น t = Total / k = 32.2/2.54 = 12.68 นาที </li></ul><ul><li>ซึ่งดังที่กล่าวมาแล้วว่าการหาค่า ของ heating และ cooling ต้องทำการ integrate Eq. (16) และทางปฏิบัติจริงทำได้ยากเพราะรูปแบบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิไม่แน่นอนและมีรูปแบบการเพิ่ม - ลดที่สำหรับอาหารเลี้ยงเชื้อแต่ละชนิดนั้นแตกต่างกันออกไป </li></ul><ul><li>Richard (1968) ทำการ integrate Eq. (16) โดยแบ่งแกนเวลาออกเป็น 30 ส่วนเท่าๆกัน จากนั้นบันทึกอุณหภูมิที่จุดกึ่งกลางของแต่ละจุด และคำนวณหาค่า k ของแต่ละจุดจากจาก Eq.(13) โดยใช้ spore ของเชื้อ Bacillus stearothermophillus เป็นเชื้อที่ทำการศึกษา เพื่อหาค่า ของ heating และ cooling วิธีการศึกษาแสดงดังกราฟใน slide ถัดไป </li></ul>∆ ∆ ∆ ∆
  31. 36. <ul><li>จะเห็นได้ว่าเป็นวิธีที่ทำได้ยากและซับซ้อนดังนั้น Richard จึงเสนอวิธีการที่ง่ายในการหา heating และ cooling โดยสมมุติว่า </li></ul><ul><li>- spore ทั้งหมดถูกทำลายที่อุณหภูมิสูงกว่า 100 o C </li></ul><ul><li>- ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงในช่วง heating และ cooling นั้นเป็นเส้นตรง </li></ul><ul><li>จากนั้นเขาได้นำผลการทดลองตามสมมุติฐานของเขาเป็นตารางค่า k และ ( ใช้ spore ของเชื้อ B. stearothermophillus ) เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของ 1 o C / นาที ในช่วง 100-130 o C ตารางของ Richard แสดงดังตารางที่ 5.2 ใน slide ถัดไป </li></ul>∆ ∆ ∆
  32. 38. <ul><li>ตัวอย่างการใช้ค่าจากจากตารางหาค่า heating และ cooling จากการทำให้อาหารเลี้ยงเชื้อมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 100 o C เป็น 121 o C ภายในเวลา 25 นาที และทำให้เย็นลงจาก 121 o C เป็น 100 o C ภายใน 12 นาที จงหาค่า heating และ cooling </li></ul><ul><li>ดังนั้นจะได้ว่า </li></ul><ul><li> heating = (12.549 X 25 ) / 21 = 14.939 </li></ul><ul><li> cooling = (12.549 X 12 ) / 21 = 7.1708 </li></ul><ul><li>จากนั้นนำค่า heating และ cooling ที่ได้ไปหา holding ได้ ( โดยคำนวณ Total จากการกำหนดค่า ln ( N 0 / N ) ) </li></ul>∆ ∆ ∆ 21 องศา ในเวลา 25 นาที 21 องศา ในเวลา 12 นาที ∆ ∆ ∆ ∆
  33. 39. <ul><li>6.5.2 The scale up of batch sterilization processes </li></ul><ul><li>การคำนวณหาค่า นั้นไม่นำเทอมที่เกี่ยวกับปริมาตรเช่นความเข้มข้นของ mos มาเกี่ยวข้อง แต่จะใช้ปริมาณ mos ทั้งหมดในการคิดคำนวณดังนั้นเมื่อมีปริมาณของอาหารเลี้ยงเชื้อมากขึ้นปริมาณของจุลินทรีย์ก็จะมากขึ้นด้วย ( ปริมาณของ N o มากขึ้นตามปริมาตรของอาหาร ) แต่ ปริมาณของจุลินทรีย์หลังการ sterilization ( N ) จะต้องเท่าเดิมคือ (10 -3 ) ดังนั้นค่า Total จะต้องมากขึ้นด้วยตัวอย่างเช่น </li></ul><ul><li>อาหารเลี้ยงเชื้อ 1 , 000 ลิตร มีจุลินทรีย์เริ่มต้น ( N o ) เท่ากับ 10 6 เซลล์ต่อมิลลิลิตร ถ้าต้องการทำให้เหลือจุลินทรีย์หลังการ sterilization เหลือเท่ากับ 10 -3 เซลล์จะได้ค่า Total เท่ากับ </li></ul><ul><li> Total = ln {(10 6 X 10 3 X 10 3 ) / 10 -3 } </li></ul><ul><li>= ln (10 12 / 10 -3 ) = ln 10 15 = 34.5 </li></ul>∆ ∆ ∆ 1 , 000 ml X 1000 ลิตร
  34. 40. <ul><li>แต่ถ้าขยายขนาดเป็นอาหารเลี้ยงเชื้อ 1 0, 000 ลิตร มีจุลินทรีย์เริ่มต้น ( N o ) เท่ากับ 10 6 เซลล์ต่อมิลลิลิตร ถ้าต้องการทำให้เหลือจุลินทรีย์หลัง sterilization เหลือเท่ากับ 10 -3 เซลล์จะได้ค่า Total เท่ากับ </li></ul><ul><li> Total = ln {(10 6 X 10 3 X 10 4 ) / 10 -3 } </li></ul><ul><li>= ln (10 13 / 10 -3 ) = ln 10 16 = 36.8 </li></ul><ul><li> จากนั้นนำไปหาค่า heating และ cooling ที่ได้ไปหา holding และ holding time โดยวิธี integrate หรือใช้ตารางของ Richard ได้ </li></ul><ul><li>6.5.2 Method of batch sterilization </li></ul><ul><li>การ sterilization แบบ batch สามารถทำการฆ่าเชื้ออาหารเลี้ยงในถังหมัก โดยตรง </li></ul>∆ ∆ 10 , 00 ml X 10 , 000 ลิตร ∆ ∆
  35. 41. <ul><li>โดยตรงหรือทำการฆ่าเชื้ออาหารเลี้ยงเชื้อใน sterilization vessel ก่อนที่จะถ่ายลง ในถังหมักก็ได้ ข้อดีของการฆ่าอาหารเลี้ยงเชื้อใน sterilization vessel สามารถสรุปได้ดังนี้ </li></ul><ul><li>- สามารถทำการฆ่าเชื้ออาหารจำนวนมาก ใน sterilization vessel ขนาดใหญ่เพียงครั้งเดียว ก็สามารถถ่ายลงในถังหมักหลายถังได้ และในขณะที่สามารถทำการ ฆ่าเชื้ออาหารเลี้ยงใน sterilization vessel นั้น สามารถทำความสะอาดถังหมักไปพร้อมกันได้ซึ่งเป็นการประหยัดเวลา </li></ul><ul><li>- สามารถเชื้อในอาหารที่เข้มข้นใน sterilization vessel ขนาดเล็ก และเมื่อนำไปใช้ก็เจือจางให้ได้ความเข้มข้นที่เหมาะสมในถังหมัก </li></ul>
  36. 42. sterilization sterilized medium fermentation vessels sterilization vessel fermentation vessels sterilization vessel
  37. 43. <ul><li>- อาหารเลี้ยงเชื้อบางชนิดมีความหนืดสูง และในขณะที่ทำการฆ่าเชื้อจะต้องมีการกวน ( ให้ความร้อนกระจายทั่วถึงทั้งถัง ) ซึ่งจะต้องใช้มอเตอร์ที่มีกำลังสูง ดังนั้นถ้าทำการฆ่าเชื้อใน sterilization vessel ขนาดใหญ่ที่มีมอเตอร์กำลังสูงเพียงครั้งเดียว ก็สามารถถ่ายลงในถังหมักหลายถังได้ โดยไม่จำเป็นที่จะต้องมีมอเตอร์กำลังสูงในถังหมักทุกถัง </li></ul><ul><li>- อาหารเลี้ยงเชื้อบางชนิดที่อุณหภูมิสูงสามารถทำให้กัดกร่อนโลหะที่ใช้ทำถังได้ </li></ul><ul><li>แต่อย่างไรก็ตามการ การฆ่าอาหารเลี้ยงเชื้อใน sterilization vessel ก็มีข้อเสียที่สามารถสรุปได้ดังนี้ </li></ul>
  38. 44. <ul><li>- ราคาของ sterilization vessel นั้นแพงเท่าๆกับถังหมัก </li></ul><ul><li>- การถ่าย / ส่งผ่านอาหารเลี้ยงเชื้อจาก sterilization vessel ไปยังถังหมักนั้นต้องมีระบบท่อ ซึ่งทำให้มีโอกาสเสี่ยงต่อการปนเปื้อนสูงกว่าการทำการฆ่าเชื้ออาหารเลี้ยงเชื้อในถังหมักโดยตรง </li></ul><ul><li>- ในกรณีที่ระบบท่อหรือ sterilization vessel ไม่สามารถทำงานได้ จะทำให้ไม่สามารถทำงานได้ทั้งระบบ </li></ul><ul><li>การตัดสินใจเลือกระบบการฆ่าเชื้อแบบใดนั้นขึ้นอยู่กับความเหมาะสมของ ลักษณะของอาหารเลี้ยงเชื้อ ราคาการก่อสร้าง และขนาดของโรงงาน เป็นส่วนประกอบในการตัดสินใจและวางระบบของโรงงาน </li></ul>
  39. 45. <ul><li>การฆ่าเชื้อในอาหารเลี้ยงเชื้อแบบ batch sterilization นั้นวิธีนิยมใช้ในระดับอุตสาหกรรม ไอน้ำมีด้วยกัน 2 วิธีได้แก่ direct steam injection และ indirect steam injection ซึ่งมีวิธีการดังนี้ </li></ul><ul><li>direct steam injection: ทำโดยการ sterilized ถังหมักก่อนแล้วจึงใส่อาหารเลี้ยงเชื้อลงในถังพร้อมกับพ่นไอน้ำร้อนให้ผสมโดยตรงกับอาหารเลี้ยงเชื้อ สิ่งที่ต้องคำนึ่งถึงคือไอน้ำร้อนทำให้อาหารเลี้ยงเชื้อเจือจางลง ดังนั้นจะต้องคำนวณความเข้มข้นตั้งต้นของอาหารเลี้ยงเชื้อเผื่อไว้ ซึ่งโดยปรกติแล้วปริมาณไอน้ำที่ใช้ในการฆ่าเชื้อประมาณ 10-20 % ของปริมาตรทั้งหมด </li></ul>
  40. 46. <ul><li>indirect steam injection: เป็นการฆ่าเชื้อโดยการพ่นไอน้ำร้อนลงใน jacket หรือในท่อทีพันรอบภายในถังหมัก การฆ่าเชื้อเกิดจากการส่งถ่ายความร้อนซึ่งแตกต่างจากวิธีการแรกที่ใช้ความร้อนจากไอน้ำร้อนโดยตรง </li></ul><ul><li>การฆ่าเชื้อแบบ batch sterilization นี้ทำให้เกิดการสูญเสียคุณค่าทางอาหารของอาหารเลี้ยงเชื้อเนื่องมาจากความร้อนที่ใช้ในการฆ่าเชื้อโดยเฉพาะสารประกอบในกลุ่ม vitamin amino acid และ น้ำตาลซึ่งในส่วนนี้จะบรรยายในส่วนหลังเรื่องการสูญเสียคุณค่าทางอาหารของอาหารเลี้ยงเชื้อเนื่องมาจากความร้อนที่ใช้ในการฆ่าเชื้อ </li></ul>
  41. 47. <ul><li> 6.7 หลักการของ continuous sterilization </li></ul>ภาพจาก http :// www . rpi . edu / dept / chem - eng / Biotech - Environ / FERMENT / sterilizp . htm
  42. 48. <ul><li>การฆ่าเชื้อแบบ continuous sterilization ที่นิยมใช้ในระดับนั้นมีอยู่ 2 วิธีด้วยกันคือ </li></ul><ul><li>6.7.1 continuous plate heat exchanger (CPHE) </li></ul><ul><li>6.7.2 continuous injector flash cooler </li></ul><ul><li>6.7.1 continuous plate heat exchanger </li></ul><ul><li>คำถาม : heat exchanger คืออะไร ??? </li></ul><ul><li>คำตอบ : กระบวนการส่งถ่ายความร้อน / กระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อน </li></ul><ul><li>คำถาม : ส่งถ่ายความร้อนไปไหน ??? แลกเปลี่ยนกับอะไร </li></ul><ul><li>คำตอบ : ส่งถ่ายไปยังส่วนที่เย็นกว่า / แลกเปลี่ยนความร้อนกับความเย็น </li></ul>
  43. 49. <ul><li>ภาพแสดงการแลกเปลี่ยนความร้อน </li></ul><ul><li>จากภาพจะเห็นว่ามีการไหลผ่านของของเหลวที่มีอุณหภูมิแตกต่างกันโดยมีผนังบางๆกั้น ดังนั้นจึงเกิดการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างของเหลวทั้งสองขึ้น ดังนั้นอุณหภูมิของของเหลวทั้งสองที่จุดทางเข้ากับกับจุดทางออกจะไม่เท่าเดิม อุณหภูมิของของเหลวจะเปลี่ยนไปดังแสดงในรูปใน slide ที่ 50 และแสดงกราฟใน slide ที่ 51 </li></ul>ที่มา : http :// www . rpi . edu / dept / chem - eng / Biotech - Environ / FERMENT / index . html
  44. 50. http :// www . rpi . edu / dept / chem - eng / Biotech - Environ / FERMENT / sandwich . gif การแลกเปลี่ยนความร้อนแบบ Sandwich plate
  45. 51. ที่มา : http :// www . rpi . edu / dept / chem - eng / Biotech - Environ / FERMENT / index . html
  46. 52. <ul><li>ประกอบด้วย steam heated plate ที่เรียงต่อกัน ( ดังรูป ) </li></ul>Dairy Processing Handbook . Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. pg. 86.
  47. 53. <ul><li>CPHE ประกอบด้วย heat exchanger 3 ส่วนด้วยกันคือ Pre-heat heat exchanger, Heating heat exchanger และ Cooling heat exchanger การต่อกันของทั้ง 3 ส่วนแสดงดังรูปที่ 5.9 ใน slide ถัดไป การทำงานเริ่มจากอาหารเลี้ยงเชื้อถูก pump เข้าสู่ Pre-heat heat exchanger เพื่อทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นระดับหนึ่งก่อนผ่านสู่ Heating heat exchanger ซึ่งเป็นส่วนที่ทำให้อุณหภูมิของอาหารเลี้ยงเชื้อสูงขึ้นถึงระดับที่ต้องการ จากนั้นจึงส่งผ่านอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีอุณหภูมิสูงไปยัง holding part ซึ่งจะเป็นส่วนที่รักษาอุณหภูมิของอาหารเลี้ยงเชื้อให้คงที่ระยะหนึ่งก่อนเข้าสู่ส่วน Pre-heat heat exchanger เพื่อทำให้อุณหภูมิของอาหารเลี้ยงเชื้อลดลง ( โดยการแลกเปลี่ยนความร้อนกับอาหารที่เข้ามาใหม่ ) ก่อนจะถูกทำให้เย็นลงถึงอุณหภูมิที่ต้องการ โดยการแลกเปลี่ยนความร้อนกับน้ำเย็น ) ในส่วน Cooling heat exchanger </li></ul>
  48. 54. <ul><li>แล้วจึงส่งไปสู่ถังหมัก การต่อกันของระบบ CPHE แสดงดังรูป </li></ul>PHE
  49. 55. <ul><li>- continuous injector flash cooler: มีวิธีการเพิ่มอุณหภูมิโดยการพ่นไอน้ำร้อนให้กับอาหารเลี้ยงเชื้อโดยตรงและรักษาอุณหภูมินั้นไว้ให้ได้ตามเวลาที่กำหนดก่อนที่จะทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว </li></ul><ul><li>ส่วนประกอบที่สำคัญจะมีด้วยกัน 3 ส่วนได้แก่ </li></ul><ul><li>- steam injector: ทำหน้าที่ฉีดไอน้ำร้อนให้กับอาหาร </li></ul><ul><li>- holding section: ซึ่งจะเป็นส่วนที่รักษาอุณหภูมิของอาหารเลี้ยงเชื้อให้คงที่ตามเวลาที่กำหนด </li></ul><ul><li>- vacuum chamber: บริเวณที่ทำให้อุณหภูมิของอาหารลดลงจนได้ตามที่กำหนดไว้อย่างรวดเร็ว </li></ul><ul><li>รูปของการต่อระบบ continuous injector flash cooler แสดงดัง slide หน้าถัดไป </li></ul>
  50. 56. วิธีการผสมกันของไอน้ำร้อนกับอาหารเลี้ยงเชื้อ ที่มา : http :// www . foodsci . uoguelph . ca / deicon / uht2 . html
  51. 57. <ul><li>แล้วจึงส่งไปสู่ถังหมัก การต่อกันของระบบแสดงดังรูปที่ 5.9 </li></ul>
  52. 58. ภาพ holding section และ รูปแบบการลดลงของอุณหภูมิอย่างรวดเร็วโดย vacuum chamber ภาพจาก : http :// www . rpi . edu / dept / chem - eng / Biotech - Environ / Projects00 / sterilize / continuous . html
  53. 59. <ul><li>ข้อดีและข้อเสียของการใช้ steam injection ในการฆ่าเชื้อ </li></ul><ul><li>ข้อดี </li></ul><ul><li>1. ต้นทุนต่ำ </li></ul><ul><li>2. สามารถใช้ในการฆ่าเชื้ออาหารเลี้ยงเชื้อที่มีของแข็งแขวนลอย </li></ul><ul><li>3. ดูแลรักษาและทำความสะอาดเครื่องมือได้ง่าย </li></ul><ul><li>4. เวลาทีใช้ในการให้ความร้อนและทำให้เย็นสั้น </li></ul><ul><li>5. เป็นวิธีที่ใช้ไอน้ำร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ </li></ul><ul><li>ข้อเสีย </li></ul><ul><li>1. การเกิดฟองในอาหารเลี้ยงเชื้อระหว่างการทำให้ร้อน - เย็น </li></ul><ul><li>2. ไอน้ำร้อนที่ใช้ต้องปราศจากการปนเปื้อนของสารเคมี </li></ul>
  54. 60. <ul><li>สำหรับอุณหภูมิและเวลาที่ใช้ในการฆ่าเชื้อนั้นจะแตกต่างกันออกไปขึ้นอยู่กับชนิด องค์ประกอบ ความเข้มข้น ปริมาตร ความหนืด สิ่งแขวนลอย ฯลฯ ของอาหารเลี้ยงเชื้อซึ่งจะความแตกต่างกันในมีช่วงที่กว้างมาก </li></ul><ul><li>6.8 สิ่งที่ต้องคำนึงถึงในการ sterilization </li></ul><ul><li>วัตถุประสงค์ในการ sterilization คือต้องการให้อาหารเลี้ยงเชื้อปราศจากสิ่งมีชีวิตใดๆ ซึ่งเรานิยมใช้ความร้อนในการทำลาย แต่สิ่งที่ต้องคำนึงคือ </li></ul><ul><li>- สารอาหารบางส่วนนั้นก็ถูกทำลายด้วย </li></ul>
  55. 61. <ul><li>- อาหารบางชนิดเกิดการเปลี่ยนแปลงทางการภาพและ / ทางเคมีด้วยความร้อน เช่นการเกิดสีเข้มขึ้น การเกิดสารโมเลกุลใหญ่ การตกตะกอน </li></ul><ul><li>- การเกิดปฏิกิริยาขององค์ประกอบของอาหารเนื่องจากความร้อน </li></ul><ul><li>ดังนั้นจึงมีความจำเป็นที่จะต้องทราบคุณสมบัติ องค์ประกอบ และข้อจำกัดของอาหารเลี้ยงเชื้อเพื่อจะได้ใช้อุณหภูมิ เวลา และวิธีการที่เหมาะสมในการ sterilization </li></ul><ul><li>แต่อย่างไรก็ตามค่าของอุณหภูมิ และ เวลาในการกำจัดเชื้อนั้นจะต้องอยู่ในช่วงที่กำหนดเพราะถ้าต่ำกว่าที่กำหนดไว้จะไม่สามารถกำจัดเชื้อได้ ตัวอย่างของกราฟแสดงรูปแบบของอุณหภูมิ และ เวลาในการกำจัดเชื้อ ( ในน้ำนม ) แสดงดังรูปกราฟใน side ถัดไป </li></ul>
  56. 62. ที่มา : http :// www . foodsci . uoguelph . ca / dairyedu / TDT . html
  57. 63. <ul><li>จากกราฟ และสมการที่ได้กล่าวมาเบื้องต้นพบว่า อัตราการตายของ </li></ul><ul><li>จุลินทรีย์เป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิ ดังนั้นเทคนิคที่ดีในการ sterilization นั้นควรเลือกใช้อุณหภูมิที่สูงและคงที่ไว้ในเวลาสั้นและทำให้เย็นลงในเวลาอันรวดเร็ว ซึ่งจะเหมาะสมกับการ sterilize อาหารเลี้ยงเชื้อ ( และอาหารประเภทอื่น เช่นน้ำนม ) เพราะสามารถทำลาย </li></ul><ul><li>จุลินทรีย์แต่ไม่ทำลายสารอาหารในอาหารเลี้ยงเชื้อ </li></ul><ul><li>ข้อดีของ batch sterilization </li></ul><ul><li>1. ต้นทุนในการลงทุนด้านเครื่องจักรและอุปกรณ์ต่างๆในกระบวนต่ำ </li></ul><ul><li>2. โอกาสในการปนเปื้อนน้อยกว่า continuous sterilization </li></ul><ul><li>3. ควบคุมง่าย </li></ul>
  58. 64. <ul><li>4. ใช้ได้ดี สะดวก กับอาหารที่มีปริมาณของแข็งเจือปนสูง </li></ul><ul><li>ข้อดีของ continuous sterilization </li></ul><ul><li>1. คงคุณภาพของอาหารเลี้ยงเชื้อ ( อาหารอื่นๆ ) ไว้ได้ดีกว่าการฆ่าเชื้อแบบ batch </li></ul><ul><li>2. ขยายขนาดได้ง่าย </li></ul><ul><li>3. มีระบบควบคุมกระบวนการที่ดี </li></ul><ul><li>4. อาหารเลี้ยงเชื้อ ( อาหารอื่นๆ ) ได้รับความร้อนอย่างสม่ำเสมอและคงที่ </li></ul><ul><li>5. ใช้เวลาสั้น </li></ul>
  59. 65. <ul><li>6.9 การ sterilization โดยวิธีการกรอง (filtration) </li></ul><ul><li>คำถาม : การกรองคืออะไร ????? </li></ul><ul><li>คำตอบ : .................................................................................. </li></ul><ul><li>คำถาม : กรองเพื่ออะไร ????? </li></ul><ul><li>คำตอบ : - แยกส่วนที่ไม่ต้องการออก </li></ul><ul><li> - แยกส่วนที่ต้องการเก็บไว้ </li></ul><ul><li>หลักของการกรอง : รูกรองต้องมีขนาดเล็กกว่าของที่ต้องการกรองแต่มีขนาดใหญ่เพียงพอที่จะให้ของไหลนั้นผ่านไปได้ </li></ul><ul><li> คำถาม : ของไหลคืออะไร ??? </li></ul><ul><li>คำตอบ : ของไหลมาจากภาษาอังกฤษว่า fluid </li></ul>
  60. 67. <ul><li>การ sterilization โดยการกรองนั้นนิยมใช้กับ </li></ul><ul><li>- อากาศ </li></ul><ul><li>- อาหารเลี้ยงเชื้อบางชนิดที่ไม่สามารถฆ่าเชื้อด้วยความร้อน </li></ul><ul><li>- ยาปฏิชีวนะ และสารเคมี - ชีวเคมีบางชนิดที่ไม่สามารถฆ่าเชื้อด้วยความร้อน </li></ul><ul><li>แต่โดยส่วนใหญ่ในอุตสาหกรรมการหมักนั้นนิยมใช้การกรองเพื่อการกำจัด </li></ul><ul><li>จุลินทรีย์ในอากาศก่อนที่จะเติมลงในถังหมักเพราะเป็นวิธีที่สะดวกและต้นทุนการ operate ต่ำ หลักของการกรองจุลินทรีย์ออกจากอากาศนั้นคือการแยก small particle ออกจากอากาศ ดังนั้นขนาดของรูกรองจะต้องเล็กกว่าขนาดของจุลินทรีย์ ความสัมพันธ์ระหว่างขนาดของรูกรองกับจุลินทรีย์แสดงดัง slide รูปถัดไป </li></ul>
  61. 69. http :// www . np . edu . sg / ~dept - io / biochemical_engineering / lectures / bioreact1 / bioreact2_3b2 . htm
  62. 70. <ul><li>คณิตศาสตร์ของการกรอง </li></ul><ul><li>จาก dN/dt = - kN........................................ (1) </li></ul><ul><li>เป็น dN/dL = - kN........................................ (19) </li></ul><ul><li>โดยที่ N = the number of variable mos; k = ค่าคงที่ของการกรอง ; and L = ความหนาของแผ่นกรอง ดังนั้น Eq. 19 may be integrated to obtain: </li></ul><ul><li> N = N 0 e -kL ............................................. (20) </li></ul><ul><li>where N 0 = the number of variable mos at time L = 0. It should be note that N may be considered as the total number of mos </li></ul>
  63. 71. <ul><li>From Eq. 20 we can get </li></ul><ul><li>N / N 0 = e -kL .......................................... (21) </li></ul><ul><li>take ln to Eq. 21 </li></ul><ul><li>ln ( N / N 0 ) = - kL ................................ (22) </li></ul><ul><li>or </li></ul><ul><li>ln ( N 0 / N ) = kL..................................... (23) </li></ul><ul><li>ดังที่กล่าวมาแล้วในข้างต้นว่า k เป็นค่าคงที่ของการกรองที่ขึ้นกับความเร็วของอากาศ ชนิด รูปร่าง ขนาด การอัดตัวของตัวกรอง และความหนาแน่นของจุลินทรีย์ ( จำนวน particle) โดยปรกติแล้วค่า k จะถูกกำหนดให้อยู่ในรูปความหนาของแผ่นกรองที่สามารถลดจำนวนจุลินทรีย์ลงได้ 90 % (L 90 ) จากจำนวนจุลินทรีย์เริ่มต้น </li></ul>
  64. 72. <ul><li>ดังนั้นจาก Eq. (23) จะได้ว่า </li></ul><ul><li> ln ( N 0 / N ) = ln (100 / 10) = kL 90 ....................... (24) </li></ul><ul><li>หรือ k = 2.303 / L 90 .................................................... (25) </li></ul><ul><li>ตัวอย่างการคำนวณ </li></ul><ul><li>โจทย์ : จากข้อมูลที่กำหนดให้ในตาราง ถ้า ต้องการแยก spore ของจุลินทรีย์ ออกจากอากาศที่มีความเร็ว 15.4 เมตร / วินาที โดยใช้แผ่นกรองใยแก้วที่ทีขนาด 16  m. จงคำนวณความหนาของแผ่นกรองเพื่อลดปริมาณของ spore ให้เหลือเท่ากับ </li></ul><ul><li>1 ) 1 , 000 : 1 </li></ul><ul><li>2) 10,000:1 </li></ul>
  65. 73. <ul><li>ตาราง : แสดงความสัมพันธ์ระหว่างขนาดของเส้นใย ความเร็วของอากาศ และค่า L 90 </li></ul><ul><li>ขนาดของเส้นใย ความเร็วของอากาศ L 90 </li></ul><ul><li>16  m 0.031 เมตร / วินาที 4.10 </li></ul><ul><li> 0.154 เมตร / วินาที 9.14 </li></ul><ul><li> 0.310 เมตร / วินาที 11.70 </li></ul><ul><li> 1.540 เมตร / วินาที 1.52 </li></ul><ul><li> 3.080 เมตร / วินาที 0.38 </li></ul><ul><li>จาก Eq. (25) k = 2.303 / L 90 </li></ul><ul><li> = 2.303 / 1.52 </li></ul>
  66. 74. <ul><li>ดังนั้น k = 1.515 </li></ul><ul><li>และจาก Eq (23) ln ( N 0 / N ) = kL </li></ul><ul><li>แทนค่าจากโจทย์ข้อ 1 ) 1,000:1 นั่นคือ N 0 = 1,000 และ N = 1 </li></ul><ul><li>ดังนั้น ln 1,000 = 1.515 L </li></ul><ul><li>จะได้ว่า L = 6.908 / 1.515 </li></ul><ul><li> = 4.56 เซนติเมตร </li></ul><ul><li>และแทนค่าจากโจทย์ข้อ 2 ) 10,000:1 นั่นคือ N 0 = 10,000 และ N = 1 </li></ul><ul><li>ดังนั้น ln 10,000 = 1.515 L </li></ul><ul><li>จะได้ว่า L = 6.08 เซนติเมตร </li></ul>
  67. 75. <ul><li>References </li></ul><ul><li>1. สมใจ ศิริโภค 2544. จุลชีววิทยาอุสาหกรรม ศูนย์สื่อส่งเสริมกรุงเทพ , ห้วยขวาง กรุงเทพฯ , 101-122 น . </li></ul><ul><li>4. อรไท สุขเจริญ 2545 วิศวกรรมชีวเคมี สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยรามคำแหง กรุงเทพฯ , 161-198 น . </li></ul><ul><li>3. Crueger, W and Crueger A., 1984. Biotechnology A Textbook of Industrial Microbiology , Science Tech, USA, pp. 83-90 </li></ul><ul><li>4. Dairy Processing Handbook . Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden. p p . 86 </li></ul><ul><li>5. Stanbury, P.F. Whitaker, A. and Hall, S.J., 1984. Principle of Fermentation Technology (1 st edition), Pergamon press UK, pp. 91-107 </li></ul>
  68. 76. <ul><li>6. Stanbury, P.F. Whitaker, A. and Hall, S.J., 1995. Principle of Fermentation Technology (2 nd edition), Pergamon press UK, </li></ul><ul><li>pp. 123-145 </li></ul><ul><li>7. http :// www . foodsci . uoguelph . ca / deicon / uht2 . html </li></ul><ul><li>8. http :// www . foodsci . uoguelph . ca / dairyedu / TDT . html </li></ul><ul><li>9. http :// www . np . edu . sg / ~dept - io / biochemical_engineering / lectures / bioreact1 / bioreact2_3b2 . htm </li></ul><ul><li>10. http :// www . rpi . edu / dept / chem - eng / Biotech - Environ / Projects 00 / sterilize / continuous . html </li></ul><ul><li>11 http :// www . rpi . edu / dept / chem - eng / Biotech - Environ / FERMENT / sterilizp . htm </li></ul>
  69. 77. <ul><li>12. http :// www . rpi . edu / dept / chem - eng / Biotech - Environ / FERMENT / index . html </li></ul><ul><li>13. http :// www . rpi . edu / dept / chem - eng / Biotech - Environ / FERMENT / sandwich . gif </li></ul>

×