灭菌与除菌工艺及设备-培养基灭菌

第二节培养基灭菌一、湿热灭菌的操作原理（一）微生物的热阻•致死温度：杀死微生物的极限温度。•致死时间：在致死温度下，杀死全部微生物所需的时间。在致死温度以上，温度愈高致死时间愈短。•热阻：表示微生物对热的抵抗力。抵抗能力越强，热阻越大，是指微生物在某一特定条件(温度和加热方式)下的致死时间。•相对热阻：是指某一微生物在某一条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间之比。表3-2微生物对湿热灭菌条件下的相对热阻微生物名称营养细胞和酵母细菌芽孢霉菌孢子病毒和噬菌体相对热阻130000002-101-5●衡量灭菌是否彻底，一般以能否杀死细菌芽孢为标准。相对热阻越大微生物越耐热。●相对热阻的大小关系是：细菌芽孢>霉菌孢子>病毒和噬菌体>营养细胞和酵母（二）微生物热死定律——对数残留定律分子反应速度理论在微生物受热过程中，微生物不断地被杀死，活菌数目不断减少，其死亡速率－dN/dt与任何瞬间残存的活菌数N成正比，数学表达式：－dN/dt＝kNk——比死亡速率常数，灭菌速率常数，s－1，与微生物种类(微生物的耐热性)，及灭菌温度有关。由此可知，灭菌时间取决于？（1）一般只考虑细菌的芽孢作为计算依据；（2）实际生产中，常采用Nt=0.001，即在1000批次灭菌中有一次失败。（3）反应速率常数K是微生物耐热性的一种特征，它随微生物种类和灭菌温度而异。开始灭菌时，即t=0时，培养基中活菌数为N0

变换：t=（1/k）ln（N0/Nt）【例1】有一发酵罐内装50m3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。杂菌不同温度下的残留曲线温度升高，k↑，M易热死符合对数残留定律温度升高，k↑，芽孢菌易热死非对数热死动力学（三）培养基灭菌温度的选择培养基灭菌时，随着菌体的死亡，培养基的营养成分也随之受到破坏。能不能既达到培养基灭菌的目的，又尽可能减少营养成分的破坏？灭菌温度和灭菌时间对维生素B1破坏量的比较灭菌温度℃灭菌时间（min）VB1破坏率（%）10040099.3110366711515501204271300.581450.0821500.01<1液体灭菌分批灭菌连续灭菌二、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，通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行灭菌的操作过程。（1）灭菌前的准备（2）进料（3）灭菌①升温②保温③降温三路进气，四路出气夹套预热三路进气，四路出气关一路排气，再关一路进气引入无菌空气维持罐压，夹套冷却

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。培养基间歇灭菌过程中的温度变化情况240150120时间（min)050100150

各阶段对灭菌的贡献：20%75%5%升温→保温→降温温度保温冷却升温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：（1）喷淋冷却连续灭菌流程（2）喷射加热连续灭菌流程（3）薄板换热器连续灭菌流程60~75℃126~132℃20~30s5~7min40~50℃（1）喷淋冷却连续灭菌流程连消塔的构造套管式小孔：上疏下密，向小倾45℃培养液在管间保持15~20s（2）喷射加热连续灭菌流程

料液和蒸汽迅速接触，充分混合，加热是在瞬时内完成的。（3）薄板换热器连续灭菌流程90~120℃20~30s140℃30~120s20~30s连续灭菌流程类型预热加热维持保温降温1.连消塔-喷淋冷却连续灭菌

2.喷射加热连续灭菌3.薄板换热器连续灭菌3种连续灭菌流程比较调浆罐连消塔维持罐喷淋冷却器喷射式加热器维持管真空冷却器第1、3个热交换器维持管第2个热交换器第1个热交换器分批灭菌连续灭菌优点缺点分批灭菌与连续灭菌的比较①设备要求低，不需另外加热、冷却装置。②操作要求低，适合小批量生产规模③适合含大量固体物料的灭菌①高温短时灭菌，培养基营养成分损失少②发酵罐占用时间