工业发酵灭菌与消毒

工业发酵灭菌与消毒第一页，共二十八页，2022年，8月28日第一节灭菌的概念和方法一、灭菌概念灭菌：是指用物理或化学因子杀灭有生活能力的细菌营养体、芽孢或孢子的方法。消毒：用物理或化学方法消除物料、容器、环境的病原微生物的措施。在工业中一般都笼统地称为杀菌或灭菌。第二页，共二十八页，2022年，8月28日培养基灭菌设备灭菌好氧培养中空气除菌培养过程中加入的物料要灭菌使用无污染的纯种设备严密，罐内保持正压环境灭菌工业上采取的措施:灭菌是为了保证进行纯培养（纯种）发酵。第三页，共二十八页，2022年，8月28日1.加热灭菌

火焰灭菌、干热灭菌、湿热灭菌2.射线灭菌

紫外线、阴极射线、X射线、γ射线3.化学药剂灭菌

0.2%~0.25%KMnO4溶液、0.5%~1%漂白粉溶液、75%酒精、0.25%新洁尔灭、10%甲醛溶液、苯酚溶液、来苏尔4.臭氧灭菌5.过滤除菌二、灭菌的方法第四页，共二十八页，2022年，8月28日2.灭菌方法：工业上培养基灭菌使用的方法是湿热灭菌。湿热灭菌简便、有效、经济。第二节工业发酵培养基灭菌1.培养基灭菌的目的：杀灭培养基中的微生物，为后续发酵过程创造无菌的条件。第五页，共二十八页，2022年，8月28日2.灭菌条件（灭菌温度和时间）的选择灭菌条件选择原则：选择一种即能达到灭菌要求又能减少营养成分被破坏的温度和受热时间，是提高培养基灭菌质量的重要措施。措施：高温短时灭菌法。一、培养基灭菌条件的选择1.培养基灭菌的要求：达到要求的无菌程度尽量减少营养成分的破坏第六页，共二十八页，2022年，8月28日

灭菌程度（残留菌数）：由于芽孢比较耐热，故一般只考虑将芽孢细菌和细菌的芽孢数作为计算的依据。完全彻底灭菌，一般取1000次灭菌中有一次失败。灭菌措施考核指标：灭菌程度第七页，共二十八页，2022年，8月28日灭菌效果取决于：灭菌时间灭菌温度培养基的pH、营养成分、杂菌浓度、泡沫。二、影响培养基灭菌的因素第八页，共二十八页，2022年，8月28日（1）pH温度（℃）孢子数（个/mL）灭菌时间（min）pH6.1pH5.3pH5.0pH4.7pH4.5120115110100100001000010000100008257074072565720512351803133015031324150培养基的pH为６.0－8.0时，微生物耐热性好pH＜6.0时氢离子容易渗透入微生物细胞内，从而改变细胞的生理反应使其死亡。所以pH低，湿热灭菌效果好。第九页，共二十八页，2022年，8月28日

培养基中的油脂、糖类、蛋白质等有机化合物，会在微生物细胞周围形成一层薄膜，影响热的传导，增加了灭菌难度。

（2）培养基成分第十页，共二十八页，2022年，8月28日

不同成分的培养基其含菌量是不同的，天然基质培养基，特别是营养丰富或变质的原料中含菌量远比化工原料的含菌量多，因此灭菌时间要适当延长。含芽孢杆菌多的培养基，要适当提高灭菌温度和延长时间。（3）培养基含菌量第十一页，共二十八页，2022年，8月28日

泡沫中的空气能形成隔热层，而影响热量发挥杀菌作用。因此灭菌前可适当加些消泡剂。操作时需注意排汽速度，尽量不引发泡沫。（4）泡沫第十二页，共二十八页，2022年，8月28日

培养基中有直径大于1mm的颗粒物质则明显影响灭菌效果。因此蒸汽很难渗透到颗粒内部，故称为“灭菌不透”。（5）培养基中颗粒物质第十三页，共二十八页，2022年，8月28日分批灭菌（实消）：将培养基置于反应器中用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后维持一定时间，再冷却到发酵温度，然后接种发酵，这叫分批灭菌。连续灭菌（连消）：将培养基在罐外连续进行加热、维持和冷却然后进入到灭菌反应器的灭菌方法就是连续灭菌。三、发酵培养基灭菌的操作第十四页，共二十八页，2022年，8月28日（1）分批灭菌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。第十五页，共二十八页，2022年，8月28日

实消的步骤：配料→夹套进蒸汽→液面以下进蒸汽入培养基→直接升温→液面以上排汽打开→恒温→通无菌空气→降温第十六页，共二十八页，2022年，8月28日第十七页，共二十八页，2022年，8月28日注意事项：经一段预热时间预热至90℃，使物料受热均匀，减少冷凝水量达到灭菌温度（120℃）时，开始计算维持时间（保温时间）。生产上采用30min采用快速冷却方式，减少营养成份的损失优点：设备投资少，操作简便，染菌机会少。缺点：蒸汽耗用大，发酵设备的利用率较低。第十八页，共二十八页，2022年，8月28日（2）连续灭菌直接蒸汽加热灭菌间接蒸汽加热灭菌第十九页，共二十八页，2022年，8月28日第二十页，共二十八页，2022年，8月28日优点保留较多的营养质量容易放大，较易自动控制糖受蒸汽的影响较少缩短灭菌周期在某些情况下，可使发酵罐的腐蚀减少发酵罐利用率高，蒸汽负荷均匀。缺点设备比较复杂，投资较大灭菌不易彻底。第二十一页，共二十八页，2022年，8月28日第三节发酵设备灭菌发酵罐灭菌：实罐灭菌时，与培养基一起灭菌连续灭菌时，发酵罐需在培养基灭菌前进行空消附属设备灭菌：空气过滤器补料系统消沫剂系统第二十二页，共二十八页，2022年，8月28日培养基采用连续灭菌时，发酵罐、种子罐、计量罐等需在培养基灭菌之前，直接用蒸汽进行空罐灭菌，灭菌压力为0.147~0.18MPa（127-131℃），维持45~60min。空消之后不能立即冷却，先用无菌空气保压，待灭菌的培养基或相关物料输入罐内后，才可以开冷却系统进行冷却。分空气过滤器在发酵罐灭菌之前进行灭菌，灭菌后用空气吹干备用。管路可与罐同时进行灭菌，但保温时间为1h。上述各种管路在灭菌之前，要进行严格检查，以防泄漏和“死角”的存在。第二十三页，共二十八页，2022年，8月28日一、加热空气常用压缩空气的方法,适用于无菌程度要求不高的发酵过程第四节空气除菌第二十四页，共二十八页，2022年，8月28日机制：空气在高压直流电场中电离，产生的离子使灰尘和微生物带电，被捕集于电极上优点：能耗低；空气压力损失小；除尘效率高缺点：高压技术，设备庞大二、静电除菌第二十五页，共二十八页，2022年，8月28日三、介质过滤除菌（一）绝对介质过滤机制：微生物大于孔径介质：微孔滤膜、微孔虑棒、折叠微孔膜滤心

(孔径0.2um)第二十六