发酵培养基灭菌

1、1第三章 发酵工业原料及其处理p第一节 培养基的成分及来源p第二节 培养基的类型及选择p第三节 淀粉水解糖的制备p第四节 发酵培养基灭菌21 1、培养基如何分类？、培养基如何分类？ 在发酵生产中常用的固体还是液体培养基？在发酵生产中常用的固体还是液体培养基？2 2、说说培养基的六大营养要素？、说说培养基的六大营养要素？根据培养基的用途根据培养基的用途( (特殊用途特殊用途) )不同，可将培不同，可将培养基分成：养基分成：孢子孢子 种子种子 发酵发酵 增殖、选择和鉴别培养基增殖、选择和鉴别培养基 根据培养基状态不同，可将培养基分成：根据培养基状态不同，可将培养基分成： 固体、液体和半固体培养基固

2、体、液体和半固体培养基 根据营养物质的来源不同，培养基可分为：根据营养物质的来源不同，培养基可分为： 天然培养基、合成培养基和半合成培养基天然培养基、合成培养基和半合成培养基 3 1 1、由于杂菌的污染，使生物反应中的基质或产物、由于杂菌的污染，使生物反应中的基质或产物因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的下降；因杂菌的消耗而损失，造成生产能力的下降； 2 2、由于杂菌所产生的一些代谢产物，或在染菌后、由于杂菌所产生的一些代谢产物，或在染菌后改变了培养液的某些理化性质，使产物改变了培养液的某些理化性质，使产物 的提取和的提取和分离变得困难，造成收率降低或使产品的质量下降；分离变得困难，造成收率降低

3、或使产品的质量下降； 3 3、杂菌会大量繁殖，会改变反应介质的、杂菌会大量繁殖，会改变反应介质的PHPH值，从值，从而使生物反应发生异常变化；而使生物反应发生异常变化； 4 4、杂菌可能会分解产物，从而使生产过程失败；、杂菌可能会分解产物，从而使生产过程失败； 5 5、发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解，而使生、发生噬菌体污染，微生物细胞被裂解，而使生产失败，等等产失败，等等 在发酵生产中，为什么要进行灭菌操作？在发酵生产中，为什么要进行灭菌操作？ 问题问题14培养基、发酵设备、空气、菌种制作培养基、发酵设备、空气、菌种制作问题问题2灭菌的定义灭菌的定义 灭菌灭菌利用物理和化学的方法杀灭或除去利

4、用物理和化学的方法杀灭或除去物料及设备中一切生命物质的过程。物料及设备中一切生命物质的过程。 消毒消毒是指用物理或化学的方法杀死物料、是指用物理或化学的方法杀死物料、容器、器具内外的病源微生物，一般只容器、器具内外的病源微生物，一般只能杀死营养细胞而不能杀死芽孢。能杀死营养细胞而不能杀死芽孢。5发酵培养基灭菌发酵培养基灭菌 一、灭菌的原理和方法一、灭菌的原理和方法 二、湿热灭菌原理二、湿热灭菌原理 三、培养基的湿热灭菌方式三、培养基的湿热灭菌方式 四四、灭菌时间计算与影响因素、灭菌时间计算与影响因素6 消毒与灭菌在发酵工业中均有广泛应用。消毒与灭菌在发酵工业中均有广泛应用。 消毒是指用物理或化

5、学方法杀死物料、容消毒是指用物理或化学方法杀死物料、容器、器具内外的病源微生物。一般只能杀死营器、器具内外的病源微生物。一般只能杀死营养细胞而不能杀死细菌芽孢。养细胞而不能杀死细菌芽孢。例如，用于消牛例如，用于消牛奶、啤酒和酿酒原汁等的奶、啤酒和酿酒原汁等的巴氏消毒法巴氏消毒法，是将物，是将物料加热至料加热至6060维持维持30min30min，以杀死不耐高温的物，以杀死不耐高温的物料中的微生物营养细胞。料中的微生物营养细胞。 灭菌是用物理或化学方法杀死或除去环境灭菌是用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。子。 消毒不

6、一定能达到灭菌要求，而灭菌则可消毒不一定能达到灭菌要求，而灭菌则可达到消毒的目的达到消毒的目的 消毒与灭菌的区别消毒与灭菌的区别7一、灭菌的原理和方法一、灭菌的原理和方法（一）化学试剂灭菌法（一）化学试剂灭菌法 （二）射线灭菌法（二）射线灭菌法（三）干热灭菌法（三）干热灭菌法 化学试剂：化学试剂：甲醛、乙醇或新洁尔灭、甲醛、乙醇或新洁尔灭、高锰酸钾等高锰酸钾等 适用范围：适用范围：环境空气、皮肤及器械环境空气、皮肤及器械的表面消毒的表面消毒电磁波、电磁波、紫外线或放射性物质紫外线或放射性物质适用范围：适用范围：无菌室、接种箱无菌室、接种箱常用烘箱，灭菌条件为在常用烘箱，灭菌条件为在160160

7、下保温下保温1h1h 适用范围：适用范围：金属或玻璃器皿金属或玻璃器皿8消毒剂消毒剂用途用途常用浓常用浓度度使用方法使用方法1 1 氧化剂：氧化剂：高锰酸钾高锰酸钾漂白粉漂白粉皮肤消毒皮肤消毒发酵工厂环境消毒发酵工厂环境消毒0.1-0.25%0.1-0.25%2-5%2-5%环境消毒可直接环境消毒可直接用于粉体用于粉体2 2醇类：醇类：乙醇乙醇皮肤及器物的消毒皮肤及器物的消毒70-75%70-75%器物消毒浸泡器物消毒浸泡30 30 minmin3 3 酚类：酚类：石碳酸石碳酸来苏尔来苏尔浸泡衣物、擦拭房间桌面、浸泡衣物、擦拭房间桌面、喷雾消毒喷雾消毒皮肤、桌面、器械消毒皮肤、桌面、器械消毒1

8、-5%1-5%3-5%3-5%4 4 甲醛甲醛空气消毒空气消毒1-2%1-2%（10-10-15ml/m15ml/m3 3）加热熏蒸加热熏蒸4h4h5 5 铵盐铵盐新洁而灭新洁而灭皮肤、器械、环境消毒皮肤、器械、环境消毒0.1-0.25%0.1-0.25%浸泡浸泡30min30min常用化学消毒剂及其使用方法常用化学消毒剂及其使用方法9. 电磁波、射线灭菌法电磁波、射线灭菌法.原理：利用高能电磁波、紫外线或放射性物质原理：利用高能电磁波、紫外线或放射性物质产生的高能粒子可以起到灭菌的作用。产生的高能粒子可以起到灭菌的作用。 波长在波长在(2.1-3.1) (2.1-3.1) 1010-7 -7

9、 m m的紫外线的紫外线 表面或空表面或空气灭菌。气灭菌。 波长在波长在(0.06-1.4) (0.06-1.4) 1010-7 -7 m m的的 X X 射线射线/射线射线(Co60)(Co60) 在在 工业上还少采用。工业上还少采用。穿透力差穿透力差设备投资高设备投资高10（四）湿热灭菌法（四）湿热灭菌法 （五）过滤除菌法（五）过滤除菌法 （六）火焰灭菌法（六）火焰灭菌法 利用饱和蒸汽进行灭菌、条件为：利用饱和蒸汽进行灭菌、条件为：121，30min 。适用范围：广泛应用于生产设备及培适用范围：广泛应用于生产设备及培养基的灭菌养基的灭菌 。例：高压灭菌锅。例：高压灭菌锅利用过滤方法阻留微生

10、物利用过滤方法阻留微生物 适用范围：制备无菌空气适用范围：制备无菌空气 11接种针、试管口接种针、试管口皮肤表面皮肤表面无菌室、接种箱无菌室、接种箱培养基的灭菌培养基的灭菌空气空气过滤除菌法过滤除菌法火焰灭菌法火焰灭菌法湿热灭菌法湿热灭菌法射线灭菌法射线灭菌法化学试剂灭菌法化学试剂灭菌法营养细胞、芽孢、病毒或孢子营养细胞、芽孢、病毒或孢子？比较各种微生比较各种微生物对热的抵抗物对热的抵抗能力大小能力大小灭菌方法连线题灭菌方法连线题12二、湿热灭菌原理二、湿热灭菌原理湿热灭菌原理灭菌条件灭菌不利方面同时也会破坏培养基中的营养成分，甚同时也会破坏培养基中的营养成分，甚至会产生不利于菌体生长的物质。

11、因此，至会产生不利于菌体生长的物质。因此，在工业培养过程中，除了尽可能杀死培在工业培养过程中，除了尽可能杀死培养基中的杂菌外，还要尽可能减少培养养基中的杂菌外，还要尽可能减少培养基中营养成分的损失基中营养成分的损失 。由于蒸汽具有很强的穿透能力，而且在由于蒸汽具有很强的穿透能力，而且在冷凝时会放出大量的冷凝热冷凝时会放出大量的冷凝热( (潜热潜热) ) ，很容易使蛋白质凝固而杀死各种微生物。很容易使蛋白质凝固而杀死各种微生物。 121121，30min30min。 131、衡量热灭菌指标、衡量热灭菌指标 致死温度：致死温度：杀死微生物的极限温度。杀死微生物的极限温度。致死时间：致死时间：在此温

12、度下，杀死全部微生物所需要的时间。在此温度下，杀死全部微生物所需要的时间。热阻：热阻：对热的抵抗力，指微生物在某一特定条件对热的抵抗力，指微生物在某一特定条件（主要是温度和加热方式）下的致死时间。（主要是温度和加热方式）下的致死时间。相对热阻：相对热阻：几种微生物对热的几种微生物对热的相对抵抗能力相对抵抗能力。指微生物在。指微生物在某一特定条件下某一特定条件下的致死时间与另一微生物在的致死时间与另一微生物在相同条件下相同条件下的的致死时间的比值。致死时间的比值。 1415某些微生物的相对热阻。某些微生物的相对热阻。灭菌方式灭菌方式大肠杆菌大肠杆菌霉菌孢子霉菌孢子细菌芽孢细菌芽孢噬菌体或噬菌体或

13、病毒病毒干热灭菌干热灭菌12-1010001湿热灭菌湿热灭菌12-1031051-5苯酚苯酚11-2110930甲醛甲醛12-102502紫外线紫外线15-1002-55-10说说芽孢或孢子的热阻要比营养细胞的热阻大的原因？说说芽孢或孢子的热阻要比营养细胞的热阻大的原因？从表中可看出从表中可看出16芽孢或孢子的热阻要比生长芽孢或孢子的热阻要比生长期营养细胞的热阻大得多，期营养细胞的热阻大得多，这是由于芽孢或孢子内这是由于芽孢或孢子内吡啶吡啶二羧酸二羧酸含量对热阻的增加有关。含量对热阻的增加有关。另外，芽孢子中另外，芽孢子中蛋白质含水蛋白质含水量较量较营养细胞营养细胞低低（特别是游（特别是游离水

14、分少），也是芽孢耐热离水分少），也是芽孢耐热强的一个原因。图强的一个原因。图FS7954FS7954芽芽孢杆菌的芽孢在不同温度下孢杆菌的芽孢在不同温度下的死亡情况。的死亡情况。 10t (min)N/N010-110-210-310-4510152025121116110108105嗜热脂肪芽孢杆菌芽嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢在不同温度下的死孢在不同温度下的死亡曲线亡曲线17受热时间如何确定？受热时间如何确定？181 1、 微生物的死亡速率：对数残留定律微生物的死亡速率：对数残留定律 微生物受热死亡的原因，主要是因高温微生物受热死亡的原因，主要是因高温使微生物体内的一些重要蛋白质，如酶等，使微生物体

15、内的一些重要蛋白质，如酶等，发生凝固、变性，从而导致微生物无法生存发生凝固、变性，从而导致微生物无法生存而死亡。微生物受热而丧失活力，但而死亡。微生物受热而丧失活力，但其物理其物理性质不变。性质不变。 19 在一定温度下，微生物的受热死亡遵照分在一定温度下，微生物的受热死亡遵照分子反应速度理论。在灭菌过程中，微生物子反应速度理论。在灭菌过程中，微生物的死亡速率与任一瞬时残存的活菌数成正的死亡速率与任一瞬时残存的活菌数成正比比, ,20 =( 2.303 logN0/N )/ - dN/d = NlnN/N0 = - 2.303logN0/N = or21各种微生物在同样的温度各种微生物在同样的

16、温度下下K K值是不同的，值是不同的，K K值愈小，值愈小，则此微生物愈耐热则此微生物愈耐热。上式是计算灭菌的基本公式，上式是计算灭菌的基本公式，灭菌速度常数灭菌速度常数K K是判断微生物受热死亡难易程度的基本依据。是判断微生物受热死亡难易程度的基本依据。10t (min)N/N0大肠杆菌在不同温大肠杆菌在不同温度下的死亡曲线度下的死亡曲线10-110-210-310-424681060585654 = (2.303 logN0/N) / 22 = (2.303 logN0/N) / 23例：有一发酵罐内装例：有一发酵罐内装40m40m3 3培养基，在培养基，在121121温度下进行实罐灭菌。

17、温度下进行实罐灭菌。原污染程度为每原污染程度为每1mL1mL有有2 2* *10105 5个耐热细菌芽孢，个耐热细菌芽孢，121121度时灭菌速度时灭菌速度常数为度常数为1.8min1.8min-1-1。求灭菌失败机率为。求灭菌失败机率为0.0010.001时所需要的灭菌时所需要的灭菌时间。时间。 解：解： N0=40 106 2 105=8 1012（个）（个） Ns=0.001（个）（个） K= 1.8min-1NsNKNsNKt00lg303. 2ln1(min)34.20)108lg(8 . 1303. 2lg303. 2150NsNKt24连续灭菌（连消）连续灭菌（连消）NtNKNt

18、NKt00lg303. 2ln125【例】若将上例中的培养基采用连续灭菌，灭菌温【例】若将上例中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度为度为131，此温度下灭菌速率常数为，此温度下灭菌速率常数为15min-1，求，求灭菌所需的维持时间。灭菌所需的维持时间。解解26 实践证明，在高压加热的情况下，培养基中实践证明，在高压加热的情况下，培养基中的氨基酸和维生素极易被破坏，如在的氨基酸和维生素极易被破坏，如在121121，仅，仅20min20min，就有，就有59%59%的赖氨酸和精氨酸及其他碱性氨的赖氨酸和精氨酸及其他碱性氨基酸被破坏，蛋氨酸和色氨酸也有相当数量被破基酸被破坏，蛋氨酸和色氨酸也有相当数量被

19、破坏。因此，必须选择一个既能满足灭菌需要，又坏。因此，必须选择一个既能满足灭菌需要，又可使培养基的破坏尽可能养活的灭菌工艺条件。可使培养基的破坏尽可能养活的灭菌工艺条件。 27微生物的受热死亡属于单分子反应，其灭菌速率微生物的受热死亡属于单分子反应，其灭菌速率常数常数K与温度之间的关系可用阿累尼乌斯公式表示：与温度之间的关系可用阿累尼乌斯公式表示： = A eR TE28 = A eR TE29 1= A eR T1E 2= A eER T2相除取对数相除取对数ln 2 1= E 1 1R T1 T2 ln 2 1 = R T1 T2E 1 130ln( 2 / 1)ln( 2 / 1)EE3

20、132）（）（1212lnlnKKKKlnln1212EEKKKK）（）（3310040099.31103667.01151550.0120427.01300.58.01450.082.01500.011.034353 3、影响灭菌的因素、影响灭菌的因素u培养基中氢离子浓培养基中氢离子浓度对灭菌的影响度对灭菌的影响培养基中氢离培养基中氢离子浓度直接影响灭子浓度直接影响灭菌的效果。培养基菌的效果。培养基的的酸碱度越大，所酸碱度越大，所需杀灭微生物的温需杀灭微生物的温度越低。度越低。温度温度/孢子孢子数数/（个（个/ml）灭菌时间灭菌时间/minpH值值6.1pH值值5.3pH值值5.0pH值值4

21、.7pH值值4.5120100008753311510000252512131311010000706535302410010000740720180150150pH 6.0 8.0 ，微生物，微生物最耐热；最耐热；pH 6.0 ，氢，氢离子易渗入微生物细胞离子易渗入微生物细胞内，从而改变细胞的生内，从而改变细胞的生理反应，促使其死亡。理反应，促使其死亡。所以，培养基所以，培养基pH值愈低，值愈低，灭菌所需的时间愈短。灭菌所需的时间愈短。3637 为什么说培养基中脂肪、糖分和蛋白质的含量越为什么说培养基中脂肪、糖分和蛋白质的含量越 高，灭菌温度就得相应高些高，灭菌温度就得相应高些 ？问题问题问

22、题问题 灭菌的彻底与否应以杀死营养细胞为准还是杀灭菌的彻底与否应以杀死营养细胞为准还是杀死细菌孢为标准，为什么？死细菌孢为标准，为什么？ 环境环境耐热性耐热性大肠杆菌大肠杆菌水水6065便死亡便死亡10糖液糖液70，4 46min6min30糖液糖液70，30min30min答：培养液中油脂、糖类及一定浓度的蛋白质会增加微生答：培养液中油脂、糖类及一定浓度的蛋白质会增加微生物的耐热性，高浓度有机物会包于细胞周围形成一层薄膜，物的耐热性，高浓度有机物会包于细胞周围形成一层薄膜，影响热的传递；因此，在固形物含量高的情况下，灭菌温影响热的传递；因此，在固形物含量高的情况下，灭菌温度可高些。高浓度盐类

23、、色素能削减其耐热性度可高些。高浓度盐类、色素能削减其耐热性 。38答：泡沫中的空气形成隔热层答：泡沫中的空气形成隔热层, ,使传热困难，热使传热困难，热难穿透过去杀灭微生物。难穿透过去杀灭微生物。因而有时需要在培养基中加入消泡沫剂以减少泡因而有时需要在培养基中加入消泡沫剂以减少泡沫的产生，或适当提高灭菌温度，延长灭菌时间。沫的产生，或适当提高灭菌温度，延长灭菌时间。问题问题 在灭菌过程中，为什么说培养基发生泡沫对灭在灭菌过程中，为什么说培养基发生泡沫对灭菌很不利？菌很不利？ 液膜液膜空气空气空气空气39问题问题答：蒸汽灭菌过程中，温度的控制是通过控制罐内的答：蒸汽灭菌过程中，温度的控制是通过

24、控制罐内的蒸汽压蒸汽压力力来实现。压力表显示的压力应与罐内蒸汽压力相对应，即来实现。压力表显示的压力应与罐内蒸汽压力相对应，即压力表的压力所对应的温度应是罐内的实际温度。但是如果压力表的压力所对应的温度应是罐内的实际温度。但是如果罐内空气排除不完全，压力表所显示的压力就不单是罐内蒸罐内空气排除不完全，压力表所显示的压力就不单是罐内蒸汽压力，汽压力，还包括了空气分压还包括了空气分压，因此，此时罐内的实际温度就，因此，此时罐内的实际温度就低于压力表显示压力所对应的温度，以致造成灭菌温度不够低于压力表显示压力所对应的温度，以致造成灭菌温度不够而灭菌不彻底而灭菌不彻底在灭菌过程中，为什么要排除罐内空气

25、？在灭菌过程中，为什么要排除罐内空气？蒸汽压力与温度的关系蒸汽压力与温度的关系 蒸 汽 压 力蒸 汽 压 力(atm)相 应 的 温 度相 应 的 温 度（）空气完全驱除空气完全驱除程度程度罐内实际温度罐内实际温度（）0.3107.7完全驱除完全驱除121.60.7115.5驱除驱除2/3115.01.0121.6驱除驱除1/2112.01.3126.6驱除驱除1/3109.01.5130.5全未驱除全未驱除100.040 培养基的培养基的PH值越低，灭菌所需的时间就愈短。（值越低，灭菌所需的时间就愈短。（ ）问题问题判断判断 在实际生产中，不宜采用严重霉腐的腐败的水质，是在实际生产中，不宜采

26、用严重霉腐的腐败的水质，是因为其微生物数量多，影响灭菌效果。（因为其微生物数量多，影响灭菌效果。（ ） 微生物含水量越多，灭菌时间就得越长。（微生物含水量越多，灭菌时间就得越长。（ ） 年轻细胞比年老细胞更易杀死。（年轻细胞比年老细胞更易杀死。（ ） 在灭菌过程中，充分搅拌更有利于灭菌。（在灭菌过程中，充分搅拌更有利于灭菌。（ ）41三、生产上培养基的灭菌方法三、生产上培养基的灭菌方法（一）分批灭菌（一）分批灭菌概念：概念：先将输料管内的污水放净并冲洗干净将先将输料管内的污水放净并冲洗干净将配制好的培养基输入发酵罐、种子罐或补料罐，配制好的培养基输入发酵罐、种子罐或补料罐，用用蒸汽直接加热蒸汽

27、直接加热，达到灭菌要求的温度和压力，达到灭菌要求的温度和压力后后维持维持一定时间，再冷却至发酵要求的温度，一定时间，再冷却至发酵要求的温度，这一工艺过程称分批灭菌这一工艺过程称分批灭菌（实罐灭菌）（实罐灭菌）优点优点：设备要求低，操作简便：设备要求低，操作简便缺点缺点：营养成份有损失：营养成份有损失罐利用率低罐利用率低不能采用高温快速灭菌工艺不能采用高温快速灭菌工艺4243444546事故 2002年9月5日衡阳市某啤酒厂酿造车间一台容积100m3的不锈钢发酵糖在清洗过程中发生收缩变形而吸瘪，造成直接经济损失22万元的重大设备事故。4750m3发酵罐失稳事故分析 1事故情况 1998年安阳市某

28、化工厂车间一台50m3发酵罐在空罐消毒后水冷却过程中突然失稳。无伤亡事故，直接经济损失20余万元。 2事故原因分析1. 现场勘察发现，该罐进汽口和出汽门阀门关闭。冷却水阀门敞开。这说明，失稳是在冷却过程中发生的。2. 许用压力计算 100以下罐体就会承受外压。外压值等于大气压与水的饱和蒸汽压之差。70以下水的饱和蒸汽压与罐内负压值见附表。 实测筒体许用外压力0.0832MPa。 比较上表不难看出，当罐内温度降到60 以下后，罐体失稳随时都有可能发生。4849024016012080时间（时间（min)50100150温度温度升温升温冷却冷却保温保温50 RT2 (E 2RT)V 加热加热 =

29、t 加热加热 (T-T0)E2 RT2 (E 2RT)V 冷却冷却 = t 冷却冷却 (T-T0)E25152 RT2 (E 2RT)V 加热加热 = t 加热加热 (T-T0)E253 RT2 (E 2RT)V 冷却冷却 = t 冷却冷却 (T-T0)E25455565758问题问题家用土蒸锅对食用菌三级种进行灭菌？家用土蒸锅对食用菌三级种进行灭菌？59(二二)培养基的连续灭菌培养基的连续灭菌（连消）（连消）60l连续灭菌时，培养基可在连续灭菌时，培养基可在短短时间内加热到保温温度时间内加热到保温温度，并且，并且能能很快地被冷却很快地被冷却l因此可在比间歇灭菌因此可在比间歇灭菌更高的更高的温

30、度下温度下进行灭菌。进行灭菌。l而由于而由于灭菌温度很高灭菌温度很高，保温保温时间时间就相应地可以就相应地可以很短很短, ,极有极有利于减少培养基中的营养物质利于减少培养基中的营养物质的破坏。的破坏。 61 连续灭菌的基本设备有哪些连续灭菌的基本设备有哪些 ？问题问题62配料预热罐：配料预热罐：配料罐将培养基预热配料罐将培养基预热60-7060-70，防止培，防止培养基在杀菌时料液与蒸汽温度相差过大而产生水汽撞击养基在杀菌时料液与蒸汽温度相差过大而产生水汽撞击声。声。连消塔（加热塔）：连消塔（加热塔）：使高温蒸汽与培养基迅速接触使高温蒸汽与培养基迅速接触混和，使培养基迅速升高到灭菌温度（混和，

31、使培养基迅速升高到灭菌温度（126-132 126-132 ）。）。维持罐：维持罐：使培养基在灭菌温度下保持使培养基在灭菌温度下保持5-7min5-7min，以达到，以达到灭菌的目的；灭菌的目的； 冷却管：冷却管：将培养基迅速冷却到将培养基迅速冷却到40-50 40-50 ，输送到灭菌，输送到灭菌后的发酵罐内。后的发酵罐内。1、连消塔式灭菌流程、连消塔式灭菌流程63发酵罐蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽冷却水冷却水无菌培养基无菌培养基配料罐配料罐泵泵加热塔加热塔维持罐维持罐冷却管冷却管64656667686970 = V / FM7172 管式维持器在设计管式维持设备时，须采用在设计管式维持设备时，须采用停留

32、时间分布的概念，而不能采用单纯的停留的概念，而不能采用单纯的停留时间。时间。73圆管内不同流动形式流体的速度分布情况 湍流 Vaverage = 0.82 Vmax 活塞流 V Vaverageaverage = V = Vmaxmax 粘滞流 Vaverage = 0.5 Vmax74 在管式维持器中，若培养基流动为活塞流，可根在管式维持器中，若培养基流动为活塞流，可根据维持管的内径、培养基的流量求出管长。据维持管的内径、培养基的流量求出管长。 但实际上培养基不可能呈活塞流，当培养基处于但实际上培养基不可能呈活塞流，当培养基处于粘滞留状态时，管内速度呈抛物线，管中心部位的最粘滞留状态时，管内

33、速度呈抛物线，管中心部位的最大流速为平均流速的大流速为平均流速的2 2倍；若以平均流速确定管长，倍；若以平均流速确定管长，则会造成边缘部分的培养基过热（加热过长）。则会造成边缘部分的培养基过热（加热过长）。 确定维持管的长度，应采用确定维持管的长度，应采用扩散模型 ( Dispersion model) . . （复杂，略）（复杂，略）757677喷射加热喷射加热- -真空冷却连续灭菌流程真空冷却连续灭菌流程78喷射加热连续灭菌流程喷射加热连续灭菌流程灭菌介质灭菌介质原料介质原料介质蒸汽蒸汽T=140度度保温段保温段真空真空 流程中采用了蒸汽喷射器，它使培养液与高温流程中采用了蒸汽喷射器，它使

34、培养液与高温蒸汽直接接触，从而在短时间内可将培养液急速升蒸汽直接接触，从而在短时间内可将培养液急速升温至预定的灭菌温度然后在该温度下维持一段时间温至预定的灭菌温度然后在该温度下维持一段时间灭菌，灭菌后的培养基通过一膨胀阀进入真空冷却灭菌，灭菌后的培养基通过一膨胀阀进入真空冷却器急速冷却，从图中可以看出，由于该流程中器急速冷却，从图中可以看出，由于该流程中培养培养基受热时间短，营养物质的损失也就不很严重，同基受热时间短，营养物质的损失也就不很严重，同时该流程保证了培养基物料先进先出，避免了过热时该流程保证了培养基物料先进先出，避免了过热或灭菌不彻底等现象或灭菌不彻底等现象。 2、喷射加热连续灭菌

35、流程、喷射加热连续灭菌流程798081薄板换热器连续灭菌流程薄板换热器连续灭菌流程进料进料 35100 120 维持罐维持罐120 蒸汽蒸汽147 120 55 出料出料35 水水20 31 流程中采用了薄板换热器作为培养液的加热和冷流程中采用了薄板换热器作为培养液的加热和冷却器，蒸汽在薄板换热器的加热段使培养液的温度升却器，蒸汽在薄板换热器的加热段使培养液的温度升高，经维持段保温一定时间后，培养基在薄板换热器高，经维持段保温一定时间后，培养基在薄板换热器的冷却段进行冷却，从而使培养基的预热、加热灭菌的冷却段进行冷却，从而使培养基的预热、加热灭菌及冷却过程可在同一设备内完成。及冷却过程可在同一

36、设备内完成。3.板式换热式连续灭菌流程板式换热式连续灭菌流程82 该流程的加热和冷该流程的加热和冷却时间比喷射加热却时间比喷射加热连续灭菌流程要长连续灭菌流程要长些，但由于在培养些，但由于在培养基的预热过程同时基的预热过程同时也起到了灭菌后培也起到了灭菌后培养基的冷却，因而养基的冷却，因而节约了蒸汽和冷却节约了蒸汽和冷却水的用量。水的用量。分别说出优点分别说出优点83848586871 1）连消前，应先进行空罐、维持罐（管）、冷）连消前，应先进行空罐、维持罐（管）、冷却系统的灭菌；却系统的灭菌；2 2）确保管路无渗漏；）确保管路无渗漏；3 3）当培养基含有较大固体颗粒或有较多泡沫时，）当培养基含有较大固体颗粒或有较多泡沫时，采用连消容易发生灭菌不彻底。采用连消容易发生灭菌不彻底。88可采用高温短时灭菌，培养基受热时间短，营养成分破可采用高温短时灭菌，培养基受热时间短，营养成分破坏少，有利于提高发酵产率。坏少，有利于提高发酵产率。发酵罐利用率高；发酵罐利用率高；蒸汽负荷均衡；蒸汽负荷均衡；采用板式换热器时，可节约大量能量；采用板式换热器时，可节约大量能量；适宜采用自动化控制，劳动强度小。适宜采用自动化控制，劳动强度小。89间歇灭菌或连续灭菌都有各自的优点和缺点，现比较如下间歇灭菌或连续灭菌都有各自的优点和缺点，现比较如下 ：灭菌方式灭菌方式优优 点点缺缺 点点连续连