第3章滅菌與除菌工藝及設(shè)備-2

1、第三章第三章 滅菌與除菌工藝及設(shè)備滅菌與除菌工藝及設(shè)備主講：程愛(ài)芳（發(fā)酵工程教研室）主講：程愛(ài)芳（發(fā)酵工程教研室15327164582 學(xué)習(xí)群：學(xué)習(xí)群：2761821452761821451第一節(jié)第一節(jié) 有害微生物的控制有害微生物的控制23第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基滅菌培養(yǎng)基滅菌第三節(jié)第三節(jié) 無(wú)菌空氣制備無(wú)菌空氣制備第三章第三章 滅菌與除菌工藝及設(shè)備滅菌與除菌工藝及設(shè)備1濕熱滅菌的原理濕熱滅菌的原理23培養(yǎng)基滅菌的方法培養(yǎng)基滅菌的方法培養(yǎng)基滅菌時(shí)間的計(jì)算培養(yǎng)基滅菌時(shí)間的計(jì)算第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基滅菌培養(yǎng)基滅菌4影響培養(yǎng)基滅菌的因素影響培養(yǎng)基滅菌的因素上節(jié)課已講上節(jié)課已講52大

2、規(guī)模的工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基如何滅菌？實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)基的滅菌是如何實(shí)現(xiàn)的？ 第二節(jié)第二節(jié) 培養(yǎng)基滅菌培養(yǎng)基滅菌二、培養(yǎng)基的滅菌方法二、培養(yǎng)基的滅菌方法液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基：固體培養(yǎng)基：分批滅菌分批滅菌連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌轉(zhuǎn)鼓滅菌機(jī)滅菌轉(zhuǎn)鼓滅菌機(jī)滅菌P551、分批滅菌、分批滅菌 也稱實(shí)消、實(shí)罐滅菌，也稱實(shí)消、實(shí)罐滅菌，是指將配制好的培養(yǎng)基輸入是指將配制好的培養(yǎng)基輸入發(fā)酵罐內(nèi)，通入蒸汽發(fā)酵罐內(nèi)，通入蒸汽將培養(yǎng)將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起基和所用設(shè)備一起進(jìn)行滅菌進(jìn)行滅菌的操作過(guò)程的操作過(guò)程 。二、培養(yǎng)基的滅菌方法二、培養(yǎng)基的滅菌方法 P55（1）滅菌前的準(zhǔn)備）滅菌前的準(zhǔn)備 （2）進(jìn)料）進(jìn)料（3）滅菌）滅菌 升溫

3、升溫 保溫保溫 降溫降溫升溫升溫保溫保溫降溫降溫p實(shí)罐滅菌過(guò)程：夾套預(yù)熱夾套預(yù)熱三路進(jìn)汽，四路出汽三路進(jìn)汽，四路出汽三路進(jìn)汽，四路出汽三路進(jìn)汽，四路出汽關(guān)進(jìn)汽閥、排氣閥關(guān)進(jìn)汽閥、排氣閥夾套冷卻，夾套冷卻，引入無(wú)菌空氣維持罐壓引入無(wú)菌空氣維持罐壓p實(shí)罐滅菌過(guò)程Flash動(dòng)畫(huà)： 在發(fā)酵罐中進(jìn)行實(shí)罐滅菌，是典型的分批滅菌。全過(guò)在發(fā)酵罐中進(jìn)行實(shí)罐滅菌，是典型的分批滅菌。全過(guò)程包括程包括升溫、保溫、降溫升溫、保溫、降溫三個(gè)過(guò)程。三個(gè)過(guò)程。培養(yǎng)基間歇滅菌過(guò)程中的培養(yǎng)基間歇滅菌過(guò)程中的溫度變化情況溫度變化情況240150120時(shí)間（時(shí)間（min)050100150p 各階段對(duì)滅菌的貢獻(xiàn)：各階段對(duì)滅菌的貢獻(xiàn)：

4、 20% 75% 5%升溫升溫 保溫保溫 降溫降溫溫度溫度保溫保溫冷卻冷卻升溫升溫 2 2、連續(xù)滅菌、連續(xù)滅菌 也稱連消，指培養(yǎng)基也稱連消，指培養(yǎng)基在向發(fā)酵罐在向發(fā)酵罐輸送輸送的同時(shí)，的同時(shí)，在罐外在罐外經(jīng)過(guò)一套滅菌設(shè)備經(jīng)過(guò)一套滅菌設(shè)備連續(xù)的連續(xù)的加熱滅菌加熱滅菌，冷卻后，冷卻后送入已送入已空消空消的發(fā)酵罐的滅的發(fā)酵罐的滅菌法。菌法。 連續(xù)滅菌的連續(xù)滅菌的3 3種流程：種流程： 010203連消塔連消塔- -噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程噴射加熱連續(xù)滅菌流程噴射加熱連續(xù)滅菌流程薄板換熱器連續(xù)滅菌流程薄板換熱器連續(xù)滅菌流程60751261322030s57min4050（1 1）連消塔

5、連消塔- -噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程圖2-7 連 消 塔 的 構(gòu) 造 培 養(yǎng) 液蒸 汽培 養(yǎng) 液連消塔的構(gòu)造連消塔的構(gòu)造l套管式套管式l小孔：上疏下密，小孔：上疏下密，向小傾向小傾45l培養(yǎng)液在管間保持培養(yǎng)液在管間保持1520s140，23min真空閃急冷卻器真空閃急冷卻器 （2 2）噴射加熱連續(xù)滅菌流程）噴射加熱連續(xù)滅菌流程901202030s14030120s2030s（3 3）薄板換熱器連續(xù)滅菌流程）薄板換熱器連續(xù)滅菌流程續(xù)滅菌流程類續(xù)滅菌流程類型型預(yù)熱預(yù)熱加熱加熱維持保溫維持保溫降溫降溫1.1.連消塔連消塔- -噴淋?chē)娏芾鋮s連續(xù)滅菌冷卻連續(xù)滅菌 2.2.噴射加熱連噴射加

6、熱連續(xù)滅菌續(xù)滅菌3.3.薄板換熱器薄板換熱器連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌3 3種連續(xù)滅菌流程比較種連續(xù)滅菌流程比較調(diào)漿罐調(diào)漿罐連消塔連消塔維持罐維持罐噴淋冷卻噴淋冷卻器器噴射式噴射式加熱器加熱器維持管維持管真空冷卻器真空冷卻器第第2個(gè)熱交個(gè)熱交換器換器維持管維持管第第2個(gè)熱個(gè)熱交換器交換器第第1個(gè)熱交個(gè)熱交換器換器分批滅菌分批滅菌連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)缺缺 點(diǎn)點(diǎn)分批滅菌與連續(xù)滅菌的比較分批滅菌與連續(xù)滅菌的比較設(shè)備要求低，不需另外加熱、設(shè)備要求低，不需另外加熱、 冷卻裝置。冷卻裝置。操作要求低，適合小批量生操作要求低，適合小批量生 產(chǎn)規(guī)模產(chǎn)規(guī)模適合含大量固體物料的滅菌適合含大量固體物料的滅菌高溫短時(shí)滅菌

7、，培養(yǎng)基營(yíng)高溫短時(shí)滅菌，培養(yǎng)基營(yíng) 養(yǎng)成分損失少養(yǎng)成分損失少發(fā)酵罐占用時(shí)間縮短，利發(fā)酵罐占用時(shí)間縮短，利 用率高用率高 培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失大，培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失大， 滅菌后培養(yǎng)基質(zhì)量下降滅菌后培養(yǎng)基質(zhì)量下降發(fā)酵罐的利用率較低發(fā)酵罐的利用率較低不適合大規(guī)模生產(chǎn)的滅菌不適合大規(guī)模生產(chǎn)的滅菌設(shè)備復(fù)雜，操作麻煩，染設(shè)備復(fù)雜，操作麻煩，染 菌機(jī)會(huì)多菌機(jī)會(huì)多不適合含大量固體物料的不適合含大量固體物料的 滅菌滅菌 該設(shè)備能承受一定壓力，該設(shè)備能承受一定壓力，裝料后旋緊進(jìn)出口蓋，就如同密裝料后旋緊進(jìn)出口蓋，就如同密封容器。封容器。 轉(zhuǎn)鼓以轉(zhuǎn)鼓以0.51r/min徐徐轉(zhuǎn)動(dòng)，培養(yǎng)基得到翻動(dòng)，蒸汽徐徐轉(zhuǎn)動(dòng)，培養(yǎng)基

8、得到翻動(dòng)，蒸汽沿軸心通入加熱培養(yǎng)基，達(dá)到一定溫度后進(jìn)行保溫滅菌。沿軸心通入加熱培養(yǎng)基，達(dá)到一定溫度后進(jìn)行保溫滅菌。 滅菌完畢用真空泵沿空心軸抽真空，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壓力降低，滅菌完畢用真空泵沿空心軸抽真空，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壓力降低，培養(yǎng)基冷卻。培養(yǎng)基冷卻。 3 3、固體培養(yǎng)基滅菌、固體培養(yǎng)基滅菌 采用采用轉(zhuǎn)鼓式滅菌機(jī)轉(zhuǎn)鼓式滅菌機(jī)滅菌。滅菌。 三、滅菌時(shí)間的計(jì)算三、滅菌時(shí)間的計(jì)算1 1、分批滅菌時(shí)間的計(jì)算、分批滅菌時(shí)間的計(jì)算【例例3-13-1】 有一發(fā)酵罐內(nèi)裝有一發(fā)酵罐內(nèi)裝50m50m3 3培養(yǎng)基，在培養(yǎng)基，在121121進(jìn)行實(shí)進(jìn)行實(shí)罐滅菌。原污染程度為每罐滅菌。原污染程度為每1mL1mL有有2 210105 5個(gè)耐熱細(xì)菌芽孢，個(gè)耐熱細(xì)菌芽孢，121121時(shí)滅菌速率常數(shù)為時(shí)滅菌速率常數(shù)為2.0min2.0min1 1。求滅菌失敗機(jī)率為。求滅菌失敗機(jī)率為0.0010.001時(shí)所需的滅菌時(shí)間。時(shí)所需的滅菌時(shí)間。 2 2、連續(xù)滅菌時(shí)間的計(jì)算、連續(xù)滅菌時(shí)間的計(jì)算【例例3-23-2】 若將例若將例3-13-1中的培養(yǎng)基采用連續(xù)滅菌，滅菌溫中的培養(yǎng)基采用連續(xù)滅菌，滅菌溫度為度為131131，此溫度下滅菌速率常數(shù)為，此溫度下滅菌速率常數(shù)為15min15min1 1