第4章 灭菌与空气净化.ppt

1、第一个作业1，什么是发酵？什么是发酵工程？2.典型的好现成发酵的一般工艺过程3，菌种选育的目的是什么？具体有什么方法？4、菌种保存的原理是什么？有什么方法吗？5.设计了自然界中筛选高温淀粉酶菌株的实验方案，详细说明了主要步骤。第二项工作1，产业发酵常用的碳源是什么？经常使用的糖类有哪些？2、常用的无机氮源和有机氮源是什么？各种氮源在发酵培养基中起什么作用？3、种子扩张培养的一般过程是什么？4、影响种子质量的因素是什么？第四章发酵工业的无菌技术，4.1发酵工业的无菌技术1，几个茄子概念1，灭菌：用物理或化学方法杀死或去除材料或设备中的所有微生物。包括营养细胞、细菌孢子和孢子。2.消毒：用物理或化

2、学方法杀死空气、容器内外以及环境中的微生物通常只能杀死营养细胞。3，除菌：用过滤法去除空气或液体中的微生物及其孢子。第二，常用无菌技术和方法1，干热灭菌法2，湿热灭菌法3，射线灭菌法4，化学剂灭菌法5，过滤菌法4.2发酵培养基和设备管灭菌4.2.1湿热灭菌原理1，微生物的热阻1，致死温度：杀死微生物的极端温度2，致死时间杀死所有微生物表4-3多种微生物对湿热的相对抵抗力微生物名称大肠杆菌细菌真菌孢子病毒相对抵抗力1 3 000 000 210 15 2，微生物热死亡规律代数残留规律实验证明，微生物营养细胞平均热死亡动力学与化学反应的初级反应动力学一致。即N:任何时间的生菌数(狗)T:灭菌时间(

3、分钟)，K:比热死亡率常数(分钟-1)边界条件t0=0，4.2.2培养基灭菌温度和时间选择高温短时间灭菌4.2.3培养基的灭菌方法(1发酵罐中进行固体罐灭菌是典型的分批灭菌。整个过程包括加热、保温、冷却三个茄子过程。(2)连续灭菌也称为燃烧化，是指培养基输送到发酵桶的过程中，在罐外经过灭菌设备，持续加热灭菌，冷却后，空发酵罐的灭菌方法。连续灭菌过程包括：(a)喷雾加热连续灭菌过程，(b)喷雾冷却连续灭菌过程，(c)薄板换热器连续灭菌过程，(3)固体培养基灭菌固体培养基和液体培养基一样，必须先煮沸灭菌，但固体培养基为粒状、片状或粉末，流动性差，针对这些特征设计的鼓式灭菌机是酿酒牙齿设备能承受一定

4、的压力，充电后拧紧进出口盖子就像密封容器一样。滚筒以0.51r/min慢慢旋转，培养基翻转，蒸汽通过沿轴向加热培养基达到一定温度后保温灭菌。灭菌结束后，用真空泵沿空轴抽真空，滚筒压力降低，培养基冷却。连续灭菌与分批灭菌的比较，(1)连续灭菌的优缺点，优点保存较多的营养质量容易扩大，易于自动控制。缩短灭菌器。发酵罐利用率高。蒸汽负荷均匀。在某些情况下，可以减少发酵罐的腐蚀。缺点设备比较复杂，投资大，染菌多的概率高，对蒸汽的要求高，不适用于大量固体物质的灭菌。，(2)分批杀菌的优缺点，优点设备投资少、染色菌少的风险小的人工操作，在培养基中固体物质含量多的情况下更适合，在缺点灭菌过程中蒸汽用量大变化

5、，锅炉负荷波动大，一般仅限于中小型发酵装置。4.2.4设备和管道灭菌1、种子罐、发酵罐、发酵罐、补充罐等空罐灭菌和管道灭菌2、空气总过滤器和子过滤器灭菌3、种子培养基实际罐灭菌4、发酵培养基实际罐灭菌5、发酵培养基连续灭菌6、补充实际罐灭菌4 (1)培养基，(2)pH值培养基pH值为6.08.0时，微生物的耐热性好，在pH6.0中，氢离子容易渗透微生物细胞，通过改变细胞的生理反应促进死亡，因此培养基的pH值越低，灭菌所需的时间越短。(3)培养基物理状态颗粒灭菌容易，颗粒大灭菌难。培养基中有直径大于1毫米的颗粒，对灭菌效果影响很大，蒸汽难以渗入粒子内部，被称为“灭菌透”，需要过滤去除。(4)泡沫

6、泡沫中的空气形成绝热层，使传热困难，热量穿透过去，使微生物难以杀死。(5)微生物细胞的水分含量越多，微生物就越容易死亡(蛋白质变性)(6)微生物细胞的菌龄越老，就越难死亡(蛋白质不易变质)(7)空气排放越彻底，微生物就越容易死亡。4.2.6灭菌时间计算(1原污染程度为每毫升2105个耐热细菌孢子，121时灭菌率常数为1.8min1)。灭菌时间以0.001求得灭菌失败概率。发酵罐，80 m3培养基，121温度下有室通灭菌。每毫升培养基中含有耐热菌的孢子数为1.25107个，大肠杆菌为5107个，霉菌为2.5107个，灭菌率常数为0.0287s1。灭菌失败概率为0.001时所需的灭菌时间。(2)连

7、续灭菌时间计算示例4-2如果使用3-1的培养基作为连续灭菌，则灭菌温度为131，牙齿温度下的灭菌率常数为15min1，以求得灭菌所需的维持时间。4.3.1空气杀菌，4 . 3 . 1空气杀菌方法1，加热杀菌2，静电杀菌3，介质过滤杀菌，4.3.2空气过滤杀菌原理和介质取决于过滤和杀菌机制。过滤和杀菌方法如下：1，绝对过滤：灰尘或m直径过滤介质气孔大小2 1。空气过滤器杀菌的原理1。布朗扩散作用2。阻断作用4。重力沉降3。惯性碰撞5拦截主要作用气流速度过高时，已被捕的微粒再次卷入湍流气流，返回气流，细菌清除效率下降，2，去除空气过滤菌的介质1。纤维或颗粒型介质棉玻璃活性炭等过滤介质，0.3m以下

8、的粒子过滤效率只有99%，难以满足工业发酵的无菌要求，需要多次过滤。缺点：体积大，占用空间大，操作困难，填充介质需要时间，松散，空气压力下降，介质灭菌和吹风机消耗大量蒸汽和空气。深层棉，活性炭过滤器的结构，2 .滤纸介质超细玻璃纤维纸：这种介质过滤效果好，对空气的阻力和压降小。缺点是强度不足，特别是湿气重，强度更差。石棉滤板：湿强度大，受潮时不会穿孔或折断，可以经受蒸汽反复杀菌，使用时间长的优点。缺点是纤维直径大，过滤效率不高，只适用于空气分过滤器。滤棒：3。烧结材料类介质烧结金属，烧结陶瓷，烧结塑料等，4 .新型过滤介质可以去除所有M，但不能去除噬菌体的过滤介质。主要是膜孔小于0.01um的

9、聚四氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)膜，在4.3.3空气过滤杀菌过程1，空气预处理：空气的粗滤器空气压缩和调节器压缩空气冷却压缩空气冷却压缩空气除油压缩空气再加热，2，空气净化的一般过程：进气口粗过滤器空气罐冷却器分离器加热器总过滤器冷气直接混合的杀菌过程，空气净化2。高效前过滤器除菌过程进气口粗过滤器高效前过滤器空气罐冷却器分离器加热器总过滤器，即，高空彩风对压缩前的空气使用粗滤处理，设计和安装合理的空气过滤器，使用除菌效率高的过滤介质，按地区设计合适的空气处理过程，降低进入过滤器的空气相对湿度，使过滤介质在干燥状态下工作。4.4发酵工业污染的预防战略，4.4.1污染的危害1，由于生产能力下降，产品产量低或产品质量下降，发酵变得异常，生产失败，整个发酵失败。第二，具体分析染色菌对其他菌种发酵的影响，根据细菌真菌酵母发酵时间的不同，染色菌对发酵的影响种子扩张时