发酵工业的无菌技术.ppt

第四章发酵工业的无菌技术3、除菌：用过滤的方法除去空气或液体中的
微生物及其孢子。

二、常用的无菌技术和方法
1、干热灭菌法
2、湿热灭菌法
3、射线灭菌法
4、化学药剂灭菌法
5、过滤除菌法
4.2发酵培养基及设备管道灭菌
4.2.1湿热灭菌原理
一、微生物的热阻
1、致死温度：杀死微生物的极限温度
2、致死时间：在致死温度时，杀死全部微
生物所需的时间
3、热阻：指微生物在某一特定条件（温度
和加热方式）下的致死时间
表4-3几种微生物对湿热的相对抵抗力
微生物名称大肠杆菌细菌芽孢霉菌孢子病毒
相对抵抗力130000002～101～5

二、微生物的热死规律——对数残留定律
实验证明，微生物营养细胞的均相热死灭动力学符合化学反应的一级反应动力学，即：
N：任一时刻的活菌数（个）
t：灭菌时间（min）4.2.2培养基灭菌温度和时间的选择
高温短时灭菌

4.2.3培养基的灭菌方法
（1）分批灭菌
也称实消、实罐灭菌、间歇灭菌，是指将配制好的培养基输入发酵罐内，直接通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行灭菌的操作过程。在发酵罐中进行实罐灭菌，是典型的分批灭菌。全过程包括升温、保温、降温三个过程。
（2）连续灭菌
也称连消，指培养基在向发酵罐输送的同时，在罐外经过一套灭菌设备连续的加热灭菌，冷却后送入空消后的发酵罐的灭菌法。

连续灭菌的流程有3种：
（a）喷射加热连续灭菌流程（b）喷淋冷却连续灭菌流程（c）薄板换热器连续灭菌流程（3）固体培养基灭菌
固体培养基也和液体培养基一样，要先蒸煮灭菌，但固体培养基呈粒状、片状或粉状，流动性差不易翻动，吸水加热容易成团，冷却困难。针对这些特点设计的转鼓式灭菌机常用于酒厂、酱油厂。该设备能承受一定压力，装料后旋紧进出口盖，就如同密封容器。转鼓以0.5～1r/min徐徐转动，培养基得到翻动，蒸汽沿轴心通入加热培养基，达到一定温度后进行保温灭菌。灭菌完毕用真空泵沿空心轴抽真空，转鼓内压力降低，培养基冷却。连续灭菌与分批灭菌的比较（2）分批灭菌的优缺点4.2.4设备和管道的灭菌
1、种子罐、发酵罐、计量罐、补料罐等的
空罐灭菌及管道灭菌
2、空气总过滤器和分过滤器灭菌
3、种子培养基实罐灭菌
4、发酵培养基实罐灭菌
5、发酵培养基连续灭菌
6、补料实罐灭菌4.2.5影响培养基灭菌的其他因素
影响培养基灭菌除了所污染杂菌的种类、数量、灭菌时间和温度外，培养基成分、pH值、培养基中颗粒、泡沫等对培养基灭菌也有影响。
（1）培养基成分
油脂，糖类及一定浓度的蛋白质可增加微生物的耐热性，另一些物质，如高浓度的盐类，色素等可削弱其耐热性。（2）pH值
培养基pH为6.0～8.0时，微生物耐热性好，pH＜6.0时氢离子容易渗入微生物细胞内，从而改变细胞的生理反应促使其死亡，所以培养基的pH值越低，灭菌所需时间越短。
（3）培养基的物理状态
颗粒小灭菌容易，颗粒大灭菌难。当培养基中有直径大于1mm的颗粒物则明显影响灭菌效果，蒸汽很难渗透到颗粒内部，称为“灭菌不透”，应过滤除去。（4）泡沫
泡沫中的空气形成隔热层，使传热困难，热难穿透过去杀灭微生物。
（5）微生物细胞的含水量
含水越多，微生物越易死亡（蛋白质易
变性）
（6）微生物细胞的菌龄
菌龄越老则越不易死亡（蛋白质不易
变性）
（7）空气排除情况
空气排出越彻底，微生物越易死亡4.2.6灭菌时间的计算
（1）分批灭菌时间的计算
【例4-1】有一发酵罐内装40m3培养基，在121℃进行实罐灭菌。原污染程度为每1mL有2×105个耐热细菌芽孢，121℃时灭菌速率常数为1.8min－1。求灭菌失败机率为0.001时所需的灭菌时间。有一发酵罐，内装80m3培养基，在121℃温度下进行实罐灭菌。设每毫升培养基中含有耐热菌的芽孢数为1.25×107个，大肠杆菌为5×107个，霉菌为2.5×107个121℃时灭菌速率常数为0.0287s－1。试求灭菌失败几率为0.001时所需的灭菌时间。（2）连续灭菌时间的计算
【例4-2】若将例3-1中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度为131℃，此温度下灭菌速率常数为15min－1，求灭菌所需的维持时间。4.3空气除菌4.3.2空气过滤除菌的原理和介质
按照过滤除菌机理不同，过滤除菌分为：1、绝对过滤：尘埃或M直径＞过滤介质孔径
2、相对过滤：尘埃或M直径＜过滤介质孔径
这种相对过滤又称为深层介质过滤。
一、空气过滤除菌的原理
1.布朗扩散作用
2.拦截作用4.重力沉降
3.惯性碰撞5.静电吸引①当气流速度较大时，惯性撞击起主要作用，
除菌效率随气流速度增加而上升
②当气流速度较小时，布朗扩散起主要作用，
除菌效率随气流速度增加而降低
③当气流速度中等时，拦截起主要作用
④当气流速度过大时，已被捕集的微粒又被湍动的气流夹带返回气流中，