发酵工业无菌技术.ppt

发酵工程本章内容一、概念:灭菌、消毒、除菌、防腐二、发酵工业污染的防治策略1.染菌的不良后果2.染菌危害的具体分析（1）染菌对不同菌种发酵的影响B.霉菌
PenG：青霉素水解酶上升，PenG迅速破坏，发酵一无所获。
柠檬酸：pH2.0，不易染菌，主要防止前期染菌。
C.酵母菌:易污染细菌以及野生酵母菌
D.疫苗：无论污染的是活菌、死菌或内外毒素，都应全部废弃。
（2）染菌种类对发酵的影响（3）不同发酵时期染菌对发酵的影响（3）不同发酵时期染菌对发酵的影响（4）杂菌污染对发酵产物提取和产品质量的影响1.染菌的检查与判断2.污染原因分析从污染时间看：早期污染可能与①②④⑤→接种操作不当有关；后期污染可能与③⑤及中间补料有关。
从杂菌种类看：
耐热芽孢杆菌：与④有关
球菌、无芽孢杆菌：与①②③⑤有关
浅绿色菌落的杂菌：与水有关，即冷却盘管渗漏
霉菌：与④⑤有关，即无菌室灭菌不彻底或操作问题
酵母菌：糖液灭菌不彻底或放置时间较长
从染菌幅度看：各个发酵罐或多数发酵罐染菌，且所污染的是同一种杂菌，一般是空气系统问题，若个别罐连续染菌，一般是设备问题。
3.预防“死角”法兰连接不当造成的“死角”灭菌时蒸汽不易通达的“死角”及其消除方法培养基与设备灭菌不彻底的防治
原料性状：大颗粒的原料过筛除去。
实罐灭菌时要充分排除罐内冷空气。
灭菌过程中产生的泡沫造成染菌：添加消泡剂
防止泡沫升顶
连消不彻底：最好采用自动控制装置
灭菌后期罐压骤变
死角
操作不当造成染菌
噬菌体染菌及其防治

采取哪些措施能够保持无菌发酵？三、发酵工业的无菌技术——灭菌方法四、培养基及设备灭菌1.热阻
2.微生物热死定律：对数残留定律
3.灭菌温度和时间的选择
4.影响培养基灭菌的其它因素1.热阻当温度T一定时，k随微生物不同而不同，具体计算时，可取细菌芽孢的k值为标准。
当T变化时，k有很大变化，其变化遵从阿累尼乌斯定律
k=Aexp(-△E/RT)
∴k与微生物活化能及T有关

大肠杆菌在不同温度下
的残留曲线2.微生物热死定律：(1)对数残留定律(2)非对数残留定律培养基中含有大量的不耐热的微生物和相当数量的耐热性微生物时的灭菌残留曲线
∴在T相同时，对数与非对数定律的灭菌时间t不同。3.灭菌温度和时间的选择当T1→T2
㏑(k2/k1)/㏑(k2’/k1’)=ΔE/ΔE’>1(∵ΔE>ΔE’)
∴随着T上升，菌死亡速率增加倍数大于培养基成分分解速率增加倍数，故一般选择高温快速灭菌。
4.影响培养基灭菌的其它因素pH：pH6.0-8.0，微生物最耐热，pH<6.0，H+易渗入微生物细胞内，改变细胞的生理反应促使其死亡。∴培养基pH愈低，灭菌所需时间愈短。
培养基的物理状态
泡沫：泡沫中的空气形成隔热层，对灭菌极为不利，可加入少量消泡剂。
培养基中的微生物数量
分空气过滤器灭菌
并用空气吹干升温、冷却两阶段也有一定的灭菌效果，考虑到灭菌的可靠性主要在保温阶段进行，故可以简单地利用式
㏑(N/N0)=-kt
来粗略估算灭菌所需时间。2.灭菌时间的估算（三）连续灭菌（连消）例2．某发酵罐内装40m3培养基，采用连续灭菌，灭菌温度为1310C，原污染程度为每1ml含有2×105个杂菌，已知1310C时灭菌速度常数为15min-1，求灭菌所需的维持时间。
分批灭菌与连续灭菌的比较缺点：
对小型罐无优势，不方便，对设备要求高；
蒸汽波动时灭菌不彻底；
当培养基中含有固体颗粒或有较多泡沫时，以分批灭菌好，防止灭菌不彻底。
五、空气除菌（一）概述空气除菌方法
辐射杀菌：超声波、高能阴极射线，x射线、β射线、γ射线、紫外线(2265Å~3287Å)
加热杀菌：加热方法可用蒸汽、电和空气压缩机产生的热量
静电除菌：常用于洁净工作台、洁净工作室所需无菌无尘空气的第一次除尘，配合高效过滤器使用。
过滤除菌：采用定期灭菌的介质来阻截流过的空气所含的微生物而取得无菌空气。常用的过滤介质有棉花、活性炭、玻璃纤维、有机合成纤维、有机和无机烧结材料等等。
1.对空气过滤除菌流程的要求流程的制定应根据所在地的地理、气候环境和设备条件综合考虑
环境污染比较严重的地方，要考虑改变吸风的条件；
在温暖潮湿的南方，要加强除水设施；
压缩机耗油严重的设备流程中则要加强消除油雾的污染，也可采用无油润滑的往复式压缩机；
往复式压缩机，要配备前置粗过滤器及空气贮罐。
通常要求压缩空气的相对湿度Φ=50%~60%时通过过滤器为好。2.空气除菌流程的分析（三）空气预处理空气压缩和压缩空气的冷却例3：20oC的大气被压缩至表压2.5kg/cm2时温度是多少？
解：T1=20+273=293k
P2/P1=（2.5+1.033）/1.033=3.42
m=1.3
T2=T1(P2/P1)(m-1)/m=293×3.420