發(fā)酵工業(yè)與發(fā)酵工程_04培養(yǎng)基滅菌與空氣凈化

1、第四章第四章 培養(yǎng)基滅菌與空氣凈化培養(yǎng)基滅菌與空氣凈化第一節(jié)第一節(jié) 培養(yǎng)基滅菌的目的、要求和方法培養(yǎng)基滅菌的目的、要求和方法 是指從培養(yǎng)基中殺滅有生活能力的細菌營養(yǎng)體是指從培養(yǎng)基中殺滅有生活能力的細菌營養(yǎng)體及其孢子，或從中將其除去。工業(yè)規(guī)模的液體及其孢子，或從中將其除去。工業(yè)規(guī)模的液體培養(yǎng)基滅菌，殺滅雜菌比除去雜菌更為常用。培養(yǎng)基滅菌，殺滅雜菌比除去雜菌更為常用。一、定義一、定義1、培養(yǎng)基滅菌的定義、培養(yǎng)基滅菌的定義 滅菌：滅菌：用物理或化學方法殺死或除去環(huán)境中所用物理或化學方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物，包括營養(yǎng)細胞、細菌芽孢和孢子。有微生物，包括營養(yǎng)細胞、細菌芽孢和孢子。 消毒：消毒：用物

2、理或化學方法殺死物料、容器、器用物理或化學方法殺死物料、容器、器皿內外的病源微生物。皿內外的病源微生物。2、滅菌與消毒的區(qū)別、滅菌與消毒的區(qū)別防防 腐腐 防腐防腐就是利用某種理化因素完全抑制霉就是利用某種理化因素完全抑制霉腐微生物的生長繁殖，從而達到防止食品等腐微生物的生長繁殖，從而達到防止食品等發(fā)生霉腐的措施。發(fā)生霉腐的措施。 （1 1）低溫）低溫 （4 4）高滲）高滲 （2 2）缺氧）缺氧 （5 5）高酸度）高酸度 （3 3）干燥）干燥 （6 6）防腐劑）防腐劑 二、培養(yǎng)基滅菌的目的二、培養(yǎng)基滅菌的目的1、在發(fā)酵過程中夾雜其它雜菌造成的后果：、在發(fā)酵過程中夾雜其它雜菌造成的后果： 消耗營養(yǎng)

3、消耗營養(yǎng) 合成新產物；合成新產物； 菌體自溶、發(fā)粘等造成分離困難菌體自溶、發(fā)粘等造成分離困難 改變改變pH 分解產物分解產物 噬菌體破壞極大噬菌體破壞極大1）使用的培養(yǎng)基和設備須經滅菌；）使用的培養(yǎng)基和設備須經滅菌；2）好氧培養(yǎng)中使用的空氣應經除菌處理；）好氧培養(yǎng)中使用的空氣應經除菌處理；3）設備應嚴密，發(fā)酵罐維持正壓環(huán)境；）設備應嚴密，發(fā)酵罐維持正壓環(huán)境；4）培養(yǎng)過程中加入的物料應經過滅菌；）培養(yǎng)過程中加入的物料應經過滅菌；5）使用無污染的純粹種子。）使用無污染的純粹種子。2、工業(yè)上具體措施包括：、工業(yè)上具體措施包括： 殺滅培養(yǎng)基中的微生物，為后續(xù)發(fā)酵過程殺滅培養(yǎng)基中的微生物，為后續(xù)發(fā)酵過程

4、創(chuàng)造無菌的條件。創(chuàng)造無菌的條件。3、培養(yǎng)基滅菌的目的、培養(yǎng)基滅菌的目的 達到要求的無菌程度（達到要求的無菌程度（10-3）；）； 盡量減少營養(yǎng)成分的破壞。盡量減少營養(yǎng)成分的破壞。4、培養(yǎng)基滅菌的要求、培養(yǎng)基滅菌的要求 化學法化學法 化學藥品滅菌法化學藥品滅菌法 物理法物理法 干熱滅菌法干熱滅菌法 濕熱滅菌法濕熱滅菌法 射線滅菌法射線滅菌法5、滅菌的方法、滅菌的方法1.化學試劑滅菌法化學試劑滅菌法 甲醛、乙醇或新潔爾滅、高錳酸鉀等甲醛、乙醇或新潔爾滅、高錳酸鉀等 適用范圍：環(huán)境、皮膚及器械的表面消毒適用范圍：環(huán)境、皮膚及器械的表面消毒2.射線滅菌法射線滅菌法3.干熱滅菌法干熱滅菌法 電磁波、紫外

5、線或放射性物質電磁波、紫外線或放射性物質適用范圍：無菌室、接種箱適用范圍：無菌室、接種箱常用烘箱，滅菌條件：常用烘箱，滅菌條件：160下保溫下保溫1h 適用范圍：金屬或玻璃器皿適用范圍：金屬或玻璃器皿4.濕熱滅菌法濕熱滅菌法 利用飽和蒸汽滅菌，條件：利用飽和蒸汽滅菌，條件：121，30min 適用范圍：生產設備及培養(yǎng)基滅菌適用范圍：生產設備及培養(yǎng)基滅菌5.過濾除菌法過濾除菌法 利用過濾方法阻留微生物利用過濾方法阻留微生物 適用范圍：制備無菌空氣適用范圍：制備無菌空氣 6.火焰滅菌法火焰滅菌法 火焰火焰 適用范圍：接種針、玻璃棒、三角瓶口適用范圍：接種針、玻璃棒、三角瓶口 三、培養(yǎng)基的濕熱滅菌三

6、、培養(yǎng)基的濕熱滅菌 1. 濕濕熱熱滅菌原理滅菌原理2.滅菌條件滅菌條件3.滅菌不利方面滅菌不利方面蒸汽具有很強的穿透能力，而且在冷蒸汽具有很強的穿透能力，而且在冷凝時會放出大量的冷凝熱，很容易使凝時會放出大量的冷凝熱，很容易使蛋白質凝固而殺死各種微生物。蛋白質凝固而殺死各種微生物。 121，30min。 同時會破壞培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分，甚同時會破壞培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分，甚至產生不利于菌體生長的物質。至產生不利于菌體生長的物質。 蒸汽來源容易，操作費用低，本身無毒；蒸汽來源容易，操作費用低，本身無毒； 蒸汽有強的穿透力，滅菌易于徹底；蒸汽有強的穿透力，滅菌易于徹底； 蒸汽有很大的潛熱；蒸汽有很大的潛

7、熱； 操作方便，易管理。操作方便，易管理。4、濕熱滅菌的優(yōu)點、濕熱滅菌的優(yōu)點1.設備費用高設備費用高2.不能用于怕受潮的物料滅菌不能用于怕受潮的物料滅菌5、濕熱滅菌的缺點、濕熱滅菌的缺點四、四、 影響培養(yǎng)基滅菌效果的因素影響培養(yǎng)基滅菌效果的因素 培養(yǎng)基成分培養(yǎng)基成分 pH 培養(yǎng)基成分的顆粒度培養(yǎng)基成分的顆粒度 培養(yǎng)基中的微生物性質與數(shù)量培養(yǎng)基中的微生物性質與數(shù)量 微生物細胞中水含量微生物細胞中水含量 微生物細胞的菌齡微生物細胞的菌齡 微生物的耐熱性微生物的耐熱性 空氣排除情況空氣排除情況 攪拌攪拌 泡沫泡沫 發(fā)酵工業(yè)應用的發(fā)酵工業(yè)應用的“無菌空氣無菌空氣”是指通過除是指通過除菌處理使空氣中含菌

8、量降低在一個極低的百分菌處理使空氣中含菌量降低在一個極低的百分數(shù)，從而能控制發(fā)酵污染至極小機會。此種空數(shù)，從而能控制發(fā)酵污染至極小機會。此種空氣稱為氣稱為“無菌空氣無菌空氣”。 無菌空氣的概念無菌空氣的概念 第二節(jié)第二節(jié) 空氣凈化（除菌）空氣凈化（除菌）一、空氣除菌的方法一、空氣除菌的方法 （一）（一） 輻射殺菌輻射殺菌（二）（二） 加熱殺菌加熱殺菌 （三）（三） 靜電除菌靜電除菌（四）（四） 過濾除菌過濾除菌 （一）空氣過濾除菌原理（一）空氣過濾除菌原理布朗擴散截留作用布朗擴散截留作用攔截滯留作用攔截滯留作用慣性碰撞滯留作用慣性碰撞滯留作用重力沉降作用重力沉降作用靜電吸引作用靜電吸引作用二、

9、空氣過濾除菌的原理與介質二、空氣過濾除菌的原理與介質（二）（二） 空氣過濾除菌介質空氣過濾除菌介質 棉花：棉花：常用，有彈性，纖維長度適中。常用，有彈性，纖維長度適中。 玻璃纖維：玻璃纖維：直徑小，不易折斷，過濾效果好。直徑小，不易折斷，過濾效果好。 活性炭：活性炭：要求質地堅硬，顆粒均勻。要求質地堅硬，顆粒均勻。 缺點：缺點：體積大，裝填費時費力，松緊度不易體積大，裝填費時費力，松緊度不易掌握，空氣壓降大。掌握，空氣壓降大。 （）纖維狀或顆粒狀過濾介質（）纖維狀或顆粒狀過濾介質（）紙類過濾介質（）紙類過濾介質超細玻璃纖維紙超細玻璃纖維紙 3 6張疊在一起使用，過濾效率高，壓降小。張疊在一起使

10、用，過濾效率高，壓降小。 缺點：缺點：強度不大（特別是受潮后）。強度不大（特別是受潮后）。三、介質過濾效率三、介質過濾效率介質過濾效率：介質過濾效率：指被過濾介質層捕集的塵埃指被過濾介質層捕集的塵埃顆粒數(shù)與空氣中原有顆粒數(shù)之比。顆粒數(shù)與空氣中原有顆粒數(shù)之比。影響過濾除菌效率的因素影響過濾除菌效率的因素介質填充厚度與過濾效率的關系；介質填充厚度與過濾效率的關系；介質填充密度與過濾效率的關系；介質填充密度與過濾效率的關系；空氣流速與過濾效率的關系?？諝饬魉倥c過濾效率的關系。四、提高過濾除菌效率的措施四、提高過濾除菌效率的措施減少進口空氣的含菌數(shù)量；減少進口空氣的含菌數(shù)量；設計和安裝合理的空氣過濾器

11、，選用除菌效設計和安裝合理的空氣過濾器，選用除菌效率高的過濾介質；率高的過濾介質；針對不同地區(qū)，設計合理的空氣預處理工藝針對不同地區(qū)，設計合理的空氣預處理工藝流程，以達到除油、水和雜質的目的流程，以達到除油、水和雜質的目的 。降低進入空氣過濾器的空氣相對濕度降低進入空氣過濾器的空氣相對濕度穩(wěn)定壓縮空氣的壓力，采用合適容量的貯氣罐。穩(wěn)定壓縮空氣的壓力，采用合適容量的貯氣罐。提高壓縮前空氣的潔凈度提高壓縮前空氣的潔凈度去除壓縮后空氣中的油和水去除壓縮后空氣中的油和水五、空氣的預處理五、空氣的預處理目的目的:（1）提高空氣吸氣口的位置）提高空氣吸氣口的位置;（2）在空氣入口處設置粗過濾器。）在空氣入

12、口處設置粗過濾器。 捕集較大的灰塵顆粒，并保護空壓機。捕集較大的灰塵顆粒，并保護空壓機。1、提高壓縮前空氣的潔凈度、提高壓縮前空氣的潔凈度 為遠離地面幾十米的管子。為遠離地面幾十米的管子。 每升高每升高10米，空氣中雜菌降低米，空氣中雜菌降低一個數(shù)量級。因此從高空取氣一個數(shù)量級。因此從高空取氣要比從低空取氣有利得多。要比從低空取氣有利得多。 高效前置過濾器高效前置過濾器壓縮機壓縮機貯罐貯罐冷卻器冷卻器 絲網分離器絲網分離器加熱器加熱器過濾器過濾器 （1）空氣壓縮：克服輸送過程中過濾介質的阻）空氣壓縮：克服輸送過程中過濾介質的阻力并維持一定的氣流速度。力并維持一定的氣流速度。（2）壓縮后空氣溫度

13、顯著上升，需冷卻。）壓縮后空氣溫度顯著上升，需冷卻。2、空氣壓縮和壓縮空氣的冷卻、空氣壓縮和壓縮空氣的冷卻壓縮后的高溫空氣能引起過濾介質的炭化或燃燒壓縮后的高溫空氣能引起過濾介質的炭化或燃燒增大發(fā)酵罐的降溫負荷增大發(fā)酵罐的降溫負荷增加培養(yǎng)液水分的蒸發(fā)增加培養(yǎng)液水分的蒸發(fā) 一般用列管式冷卻器進行冷卻。一般用列管式冷卻器進行冷卻。 因為因為消除壓縮機排出空消除壓縮機排出空氣量的脈沖，維持氣量的脈沖，維持穩(wěn)定的空氣壓力。穩(wěn)定的空氣壓力。利用重力沉降作用利用重力沉降作用除去部分油霧。除去部分油霧。緊接空壓機安裝。緊接空壓機安裝。有些裝有冷卻管。有些裝有冷卻管。空氣貯罐空氣貯罐3. 壓縮空氣的除油除水壓

14、縮空氣的除油除水旋風分離器旋風分離器利用離心力進行沉降，對于利用離心力進行沉降，對于10 m以上的微粒分離效率較高。以上的微粒分離效率較高。絲網分離器絲網分離器利用慣性進行攔截，分離效利用慣性進行攔截，分離效率較高，能除去率較高，能除去25 m的細小顆粒。的細小顆粒。 兩類設備：兩類設備： 將除油水的空氣加熱（溫差在將除油水的空氣加熱（溫差在1015C 左右），降低相對濕度（達左右），降低相對濕度（達50%60%）后）后，輸入過濾器。輸入過濾器。 用列管換熱器。用列管換熱器。4. 空氣的加熱空氣的加熱空氣過濾除菌設備流程空氣過濾除菌設備流程2-空壓機空壓機3-儲罐儲罐4，6-冷卻器冷卻器8-加熱器加熱器9-空氣過濾空氣過濾1-粗過濾粗過濾7-絲網分離器絲網分離器5-旋風分離器旋風分離器兩極冷卻、加熱除菌流程兩極冷卻、加熱除菌流程180M180M3 3發(fā)酵罐車間發(fā)酵罐車間大型空氣壓縮機大型空氣壓縮機發(fā)酵車間的空氣過濾器發(fā)酵車間的空氣過濾器空氣凈化的流程空氣凈化的流程n 吸氣口吸入的空氣先經過壓縮前的過濾；吸氣口吸入的空氣先經過壓縮前的過濾；n 進入空氣壓縮機（進入空氣壓縮機（120 150C）n 冷卻（冷卻（20 25C），），除去油、水，再加熱至除去油、水，再加熱至30 35C。n 最后通過總過濾器和分過濾器，獲得潔凈度、最后通過總過濾器和分過濾器，獲