滅菌工藝基礎(chǔ)知識(shí)

1、滅菌工藝基礎(chǔ)知識(shí)滅菌和消毒的目的與定義n消毒、滅菌的目的：抗生素發(fā)酵是純種培養(yǎng)過(guò)程，培養(yǎng)基在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加工、配制過(guò)程中不同程度污染了多種雜菌，需要通過(guò)嚴(yán)格的消毒、滅菌以徹底清除雜菌。n消毒的定義：消毒是指應(yīng)用消毒劑等方法殺滅物體表面和內(nèi)部的病原菌營(yíng)養(yǎng)體， 但不一定能殺死細(xì)菌芽孢的方法n滅菌的定義：用物理或化學(xué)方法殺滅或除掉物料及設(shè)備中所有的生命物質(zhì)的工藝過(guò)程。包括致病和非致病微生物以及芽孢。 滅菌比較徹底。n消毒、滅菌的重要性：消毒、滅菌工作在發(fā)酵車間占有舉足輕重的地位。滅菌的方法n1、化學(xué)滅菌法：使用化學(xué)藥劑如甲醛、苯酚、新潔爾滅、過(guò)氧乙酸、高錳酸鉀、漂白粉等進(jìn)行某些容器或物料及無(wú)菌區(qū)域的

2、滅菌。n2、物理滅菌：主要有射線滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌和過(guò)濾除菌。n3、按溫度劃分：100為常用消毒殺菌溫度，100-120為高溫滅菌，120-150為超高溫滅菌。n4、濕熱滅菌比干熱滅菌更有效，對(duì)芽胞的殺滅效果更佳。濕熱滅菌法濕熱滅菌法的原理n 通過(guò)飽和蒸汽加熱、加壓，使溫度上升到微生物致死范圍，菌體蛋白質(zhì)或核酸發(fā)生變性、凝固、繼而死亡。 消毒介質(zhì)-飽和蒸汽n 抗生素培養(yǎng)基通常以飽和蒸汽做為滅菌介質(zhì)。n 飽和蒸汽滅菌（濕熱滅菌）的優(yōu)點(diǎn)(題解1）： 1）本身無(wú)毒、無(wú)公害。 2）蒸汽具有很大潛熱，穿透力強(qiáng)，有利于徹底滅菌。 3）制備輸送容易，調(diào)節(jié)方便，操作上易管理。決定滅菌效果的主要因素n滅菌

3、效果取決于菌的種類與滅菌溫度。 微生物有一個(gè)共同的行為特征耐熱性。不同的微生物耐熱性（滅菌溫度）不同；相同溫度下，芽胞比生長(zhǎng)期細(xì)菌的耐熱性強(qiáng)。滅菌效果僅與菌的種類與滅菌溫度有關(guān)。細(xì)菌芽胞滅菌時(shí)間和溫度細(xì)菌芽胞細(xì)菌芽胞名稱名稱滅菌時(shí)間（滅菌時(shí)間（min）100105 110 120 125 炭疽桿菌2-5枯草桿菌數(shù)小時(shí)40韋氏梭菌4527151肉毒梭菌3001209020嗜熱桿菌400300358灰黃霉素的菌體形態(tài)（發(fā)酵液）決定滅菌效果的主要因素n由上表可以看出，芽胞比生長(zhǎng)期細(xì)菌的耐熱性強(qiáng)。n芽胞：是細(xì)菌抵抗外界不良環(huán)境（高溫、低溫、光線、干燥、化學(xué)品）的休眠體，具有很強(qiáng)的耐熱性。n因此，以殺滅

4、最耐熱的芽胞為標(biāo)準(zhǔn)，把121、30分鐘作為最安全的滅菌溫度和滅菌時(shí)間。滅菌對(duì)培養(yǎng)基的影響n濕熱滅菌屬于高溫滅菌，滅菌的時(shí)間越長(zhǎng)、溫度越高，營(yíng)養(yǎng)成分破壞也越嚴(yán)重。n滅菌是一把雙刃劍，在保證全部殺滅雜菌的同時(shí)為抗生素純種發(fā)酵提供無(wú)菌培養(yǎng)基，還不同程度地破壞培養(yǎng)基，同時(shí)發(fā)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)。n各車間根據(jù)培養(yǎng)基特點(diǎn)、工藝要求，在經(jīng)過(guò)理論計(jì)算、工藝驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，制定不同的滅菌溫度和滅菌時(shí)間。n此外，還要注意升溫階段、降溫階段，與保溫階段同樣有滅菌效果。滅菌溫度、時(shí)間對(duì)培養(yǎng)基的影響滅菌溫度（） 滅菌時(shí)間（min）破壞程度（%）10040099.3110306711515501204271300.508

5、1400.0821500.011發(fā)酵培養(yǎng)基各組分的性質(zhì)及作用n1、碳源：、碳源：為細(xì)胞生命活動(dòng)提供能量以及合成產(chǎn)物的碳架。淀粉、糊精、豆油、葡萄糖、魚(yú)油屬于碳源。n 2、氮源：、氮源：是構(gòu)成生物體的蛋白質(zhì)、核酸及其他氮素化合物的材料。黃豆餅粉、豆粕粉、玉米漿、酵母粉、硫酸銨、氨水屬于氮源。黃豆餅粉、酵母粉為有機(jī)氮源，硫酸銨為無(wú)機(jī)氮源。n3、無(wú)機(jī)鹽：、無(wú)機(jī)鹽：硫酸亞鐵、磷酸二氫鉀、碳酸鈣、硫酸鎂。n4、微量元素、微量元素：氯化鈷。n5、其它輔料、其它輔料：淀粉酶、抗生素 、消泡劑等。消毒、發(fā)酵指標(biāo)及常用參數(shù)n1、效價(jià)：抗生素是一種生理活性物質(zhì)，其活性常用特定的單位-“效價(jià)”來(lái)表示，它是衡量抗生素

6、有效成分的尺度，也是衡量其抗菌性能的標(biāo)志。常用單位/毫升（r/ml）或單位/毫克（u/mg）來(lái)表示。 n2、PH值 要想得到比較理想的發(fā)酵單位，必須重視消前、消后、發(fā)酵過(guò)程中PH值的控制，即應(yīng)將PH值控制在抗生素產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)繁殖及合成抗生素的最適合的PH值范圍內(nèi)。 3、發(fā)酵液體積 （一）理論放罐體積=發(fā)酵罐空罐體積裝料系數(shù) 空罐體積=內(nèi)半徑的平方罐體高度+下封頭容積 （二）放罐體積=（一、二級(jí)種子液+發(fā)酵罐消后體積+ 全程補(bǔ)料液體積）-蒸發(fā)量放罐總億和發(fā)酵指數(shù)n根據(jù)發(fā)酵效價(jià)、體積、與泡沫系數(shù)，計(jì)算發(fā)酵產(chǎn)物的總億效價(jià)n實(shí)體積虛體積=泡沫系數(shù)n虛體積泡沫系數(shù)=實(shí)體積n實(shí)體積放罐效價(jià)=發(fā)酵總億n發(fā)酵

7、指數(shù)是衡量發(fā)酵水平的技術(shù)指標(biāo)。n 平均發(fā)酵單位平均放罐體積n發(fā)酵指數(shù)= 平均發(fā)酵周期發(fā)酵罐空罐體積n發(fā)酵指數(shù)單位（發(fā)酵液總億/小時(shí)m3）消后體積的重要性n對(duì)于種子罐、發(fā)酵罐、補(bǔ)料罐消毒體積的要求，必須保證碳、氮比例協(xié)調(diào)，符合工藝規(guī)定的消后指標(biāo)。n對(duì)于種子罐的消后體積，體積過(guò)小，移入下級(jí)罐的接種量偏低，使產(chǎn)生菌生長(zhǎng)代謝緩慢，起步單位低；體積過(guò)大，容易起沫染菌，不利于正常生產(chǎn)。n對(duì)于補(bǔ)料罐的消后體積，主要控制計(jì)料液的含糖量。 發(fā)酵罐消后體積的重要性（題解2）n對(duì)于發(fā)酵罐的消后體積，除了要保證工藝條件外，還需考慮裝料系數(shù)（理論放罐體積）和全程補(bǔ)料量，過(guò)大的體積會(huì)造成許多不利之處： 1、體積過(guò)大，容易

8、造成逃液。2、容易污染雜質(zhì)，影響發(fā)酵水平。3、空氣利用不好，影響溶氧。 相反，體積過(guò)小，使放罐體積變小，發(fā)酵總億達(dá)不到要求，產(chǎn)量偏低，設(shè)備利用率差，成本偏高。無(wú)菌空氣系統(tǒng)n1、無(wú)菌空氣在發(fā)酵生產(chǎn)中的作用： 產(chǎn)生抗生素的微生物大多數(shù)是好氧菌（需氧菌），整個(gè)發(fā)酵過(guò)程需要不斷通入無(wú)菌壓縮空氣，為微生物生長(zhǎng)代謝持續(xù)供氧，并維持罐壓防止外界雜菌侵入。n2、無(wú)菌空氣的重要性： 空氣系統(tǒng)帶菌造成的染菌約占染菌總數(shù)的20%，合理設(shè)計(jì)、安裝空氣凈化設(shè)備，嚴(yán)格按無(wú)菌制度和操作規(guī)程使用空氣，是保證空氣無(wú)菌的關(guān)鍵。n3、無(wú)菌空氣的預(yù)處理： 空氣中含有水分、塵埃、細(xì)菌，需要經(jīng)過(guò)除水、多級(jí)過(guò)濾除菌等處理過(guò)程，方可用于發(fā)酵

9、生產(chǎn)。 無(wú)菌空氣系統(tǒng)工作流程空氣冷卻器旋風(fēng)分離器空氣加熱器總 過(guò) 濾 器空氣冷卻器旋風(fēng)分離器空氣加熱器總 過(guò) 濾 器無(wú)菌空氣的制備壓縮 空氣經(jīng)空壓機(jī)壓縮后，壓強(qiáng)和溫度提高，相對(duì)濕度下降，但濕含量不變，露點(diǎn)比壓縮前提高，也就是下一步空氣經(jīng)冷卻后很容易達(dá)到露點(diǎn)而析出水。如下表：溫度溫度表壓表壓相對(duì)濕度相對(duì)濕度濕含量濕含量壓縮前壓縮前20200MPa0MPa80.00%80.00%0.0298kg/kg0.0298kg/kg壓縮后壓縮后1041042.0MPa2.0MPa5.60%5.60%0.0298kg/kg0.0298kg/kg無(wú)菌空氣的制備冷卻 壓縮空氣經(jīng)冷卻后，壓強(qiáng)不變、溫度降低，相對(duì)濕度

10、提高，濕含量降低，且溫度降低到露點(diǎn)以下、相對(duì)濕度100%時(shí)，水分析出。如下表：溫度溫度表壓表壓相對(duì)濕度相對(duì)濕度濕含量濕含量壓縮前壓縮前20200MPa0MPa80.00%80.00%0.0298kg/kg0.0298kg/kg壓縮后壓縮后1041042.0MPa2.0MPa5.60%5.60%0.0298kg/kg0.0298kg/kg冷卻后冷卻后3030（T T露）露）2.0MPa2.0MPa100.00%100.00%0.0048kg/kg0.0048kg/kg無(wú)菌空氣的制備除水和加熱n壓縮空氣冷卻到露點(diǎn)以下后，空氣中水分析出，由于空氣在管道中流速較大，水滴或霧滴被空氣所夾帶，通常采用旋風(fēng)

11、分離器利用離心力除掉水滴及較重微粒。無(wú)菌空氣的制備加熱器n從除水設(shè)備中出來(lái)的空氣，相對(duì)濕度仍達(dá)100%，直接進(jìn)行過(guò)濾會(huì)浸濕過(guò)濾介質(zhì)，影響過(guò)濾效果。因此需將空氣進(jìn)行加熱升溫，降低相對(duì)濕度，保證空氣以較干燥狀態(tài)進(jìn)入過(guò)濾器。無(wú)菌空氣的制備過(guò)濾 空氣中含有細(xì)菌、霉菌孢子、酵母菌、噬菌體、病毒等微生物，其中細(xì)菌芽胞和霉菌孢子較多，大小為0.5-1m，附著在塵埃和霧沫上，因此只要將大于0.5m的塵埃粒子除去，即可達(dá)到無(wú)菌要求。 一般經(jīng)兩級(jí)總過(guò)濾器、一級(jí)預(yù)過(guò)濾器、一級(jí)精過(guò)濾器的分級(jí)過(guò)濾，可獲得符合要求的無(wú)菌空氣。典型發(fā)酵罐及管道、閥門組成？（題解3）n典型的發(fā)酵罐包括罐體、上下封頭、人孔、傳動(dòng)裝置（包括減速

12、機(jī)或皮帶輪、軸承箱、軸封、傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器、拉筋、攪拌漿）、蛇管或夾層、燈孔、視鏡孔、接種口、壓力表等儀表接口、溫度計(jì)管（溫度傳感器）、電極座（PH、）、擋板等。n發(fā)酵罐附屬的管道按功能分為進(jìn)放料管道、進(jìn)氣排氣管道、取樣管道、沖視鏡管道、間接冷卻加熱管道、消泡劑管道、移種管道、補(bǔ)料管道、通氨管道等系統(tǒng)。截止閥特點(diǎn)：n也叫球心閥，截閥。優(yōu)點(diǎn)：密封面摩擦力小、耐用；嚴(yán)密性能好、易于開(kāi)關(guān)、維修方便；開(kāi)啟高度可以使用絲扣拉桿控制，易于調(diào)節(jié)流量；耐受高溫及壓力，不易損壞。缺點(diǎn)：截止閥閥芯阻力大，影響流量和流速；截止閥不易于在黏稠的物料中使用，這樣會(huì)造成閥門的密封面不嚴(yán)密而泄漏；截止閥安裝時(shí)有方向性，逆向安

13、裝會(huì)造成阻力更大，但在發(fā)酵罐的連接上，必須注意與發(fā)酵罐為正向，與管路流向?yàn)槟嫦虬惭b。針形閥特點(diǎn)n一般是用來(lái)控制微量調(diào)節(jié)的小型閥門，它的一般通徑有15mm和10mm兩種。n優(yōu)點(diǎn)：耐受高溫、高壓、不易腐蝕；易于控制微量流速和流加、滴加補(bǔ)料；操作方便，易于更換。缺點(diǎn)：易于損壞，尤其是閥頭容易掉頭；因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)小，通道小，所以容易被堵塞。旋塞閥特點(diǎn)n也稱考克，是一種不耐受高溫和高壓，但又易于操作的閥門。材質(zhì)一般以鑄鐵為主，這就決定了它不能耐受高溫（一般要求小于等于100 ）和高壓，不能猛力開(kāi)關(guān)，以免扭斷、變形。 球形閥特點(diǎn)n也稱球閥。特點(diǎn)：流體阻力小，流量大，極小有壓差的表現(xiàn)；不受安裝的方向性的制約；能耐

14、受高溫高壓，耐腐蝕，嚴(yán)密性好，閥體本身不存在死角，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，極少有滲漏點(diǎn)。缺點(diǎn)：不能做微量調(diào)節(jié)使用，最好是全開(kāi)或全閉；盡管能耐受高溫，也不要在長(zhǎng)期高溫管路上使用。 手動(dòng)隔膜閥特點(diǎn)n也稱隔閥，它是依靠橡膠隔膜和聚四氟隔膜，通過(guò)手動(dòng)拉桿的緊密壓合而達(dá)到開(kāi)啟和密閉的。特點(diǎn)：流體阻力小，流速不受影響；可以在黏稠或有顆粒的介質(zhì)上；介質(zhì)不會(huì)于閥頭部分接觸，因此不存在閥頭填料密封處泄漏的弊端；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單耐受腐蝕。缺點(diǎn)：除特制的耐高溫高壓的隔膜閥外，一般的手動(dòng)隔膜閥不耐受高溫高壓，一般公稱壓力在6Kgf/cm2 ，溫度為80，最高耐受溫度180；容易損壞，滲漏，變形；必須定期更換隔膜閥墊。止回閥特點(diǎn)n又稱止逆閥

15、、單向閥等。止回閥是依靠液體本身的動(dòng)力自動(dòng)啟閉閥門，它的作用是阻止介質(zhì)的逆向流動(dòng)。 n特點(diǎn)：介質(zhì)在閥體內(nèi)單向流動(dòng)，阻止介質(zhì)倒流；耐受高溫、高壓，不易變形。缺點(diǎn)：不能使用在黏稠和有顆粒的物料介質(zhì)上，因?yàn)橹够亻y的密封面一旦有黏稠物或有顆粒物的時(shí)候，止回閥就會(huì)失去單向的意義，起不到防止物料倒流的作用；不能使用在有腐蝕性介質(zhì)的管路上。 染菌率的計(jì)算染菌率的計(jì)算n以發(fā)酵總罐批為基準(zhǔn), 染菌罐批應(yīng)包括染菌重消后的重復(fù)染菌的罐批。發(fā)酵總過(guò)程(全周期)無(wú)論前期或后期染菌,均作“染菌”論處。 發(fā)酵罐染菌罐批染菌率()X100% 總投罐批題解4-設(shè)備造成染菌的原因n空氣分布管安裝不合理 。n排氣與排污管道相互串聯(lián)

16、在一起。n補(bǔ)料管道安裝不合理造成死角。n分蒸汽管路進(jìn)汽位置不合適，滅菌時(shí)“短路”。n管道中的閥門和法蘭、絲扣等滲漏。n罐體穿孔或罐內(nèi)冷卻管穿孔。n軸封泄漏。 題解5-空氣過(guò)濾器注意事項(xiàng)?n（1）加強(qiáng)預(yù)過(guò)濾器的檢查，加強(qiáng)蒸汽過(guò)濾器的檢查。n（2）壓降超標(biāo)停止使用。 n（3）安裝新過(guò)濾器濾芯前嚴(yán)格檢查濾層有無(wú)破損。n（4）保證空氣濕度在60%以下，防止?jié)窨諝庠斐蔀V芯過(guò)濾效果下降。n（5）嚴(yán)禁培養(yǎng)基倒流入空氣過(guò)濾器。n（6）滅菌時(shí)嚴(yán)禁空氣、蒸汽同時(shí)使用，嚴(yán)禁超溫超壓，送空氣時(shí)要緩慢。n（7）滅菌完要使蒸汽冷凝水徹底排凈、吹干后使用。n（8）總過(guò)濾器濾芯采用自凈方式處理，不得用蒸汽消毒。題解6-7n使

17、用蒸汽前必須排盡蒸汽管道內(nèi)的冷卻水？ 蒸汽管道內(nèi)的冷凝水夾帶著少量鐵銹及雜物，如不將其排盡，在通蒸汽時(shí)會(huì)直接引入罐內(nèi)，引起閥門開(kāi)啟失靈，另外還會(huì)使消后體積不準(zhǔn)，尤其是消空氣濾芯更應(yīng)排盡水。n滅菌操作中為什么要以溫度為主，壓力為輔進(jìn)行控制？ 一般情況下，滅菌時(shí)達(dá)到一定罐壓即表示溫度也到了，但是若僅控制罐壓，則并不安全可靠，因操作不當(dāng)可能會(huì)出現(xiàn)虛假罐壓，所以滅菌操作中必須要以溫度為主，壓力為輔進(jìn)行控制。題解8消毒前空罐的準(zhǔn)備包括哪些內(nèi)容？ n（1）罐內(nèi)外設(shè)備的檢查，罐內(nèi)傳動(dòng)設(shè)備、罐內(nèi)管路有無(wú)穿孔、堵塞、斷裂，罐外設(shè)備、管路檢查無(wú)泄露、堵塞、閥門換墊。n（2）罐內(nèi)死角的清除。 n（3）罐體焊縫、閥門

18、、法蘭的嚴(yán)密度檢查，防止泄露。題解9消毒工應(yīng)具備哪些能力？ n（）良好的身體素質(zhì)和心理素質(zhì)。n（）精細(xì)的操作能力和多工種綜合知識(shí)。n（）迅速反應(yīng)能力和敏捷的思維。n（）具備強(qiáng)烈的安全、環(huán)保意識(shí)以及無(wú)菌觀念。n（）團(tuán)隊(duì)意識(shí)強(qiáng)，具備合作能力。n（）學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，善于分析總結(jié)和文字語(yǔ)言表達(dá)。n（）能夠做到“三勤”即“腿勤、嘴勤、手勤” 題解10：簡(jiǎn)述濕熱滅菌的機(jī)理和影響因素？n滅菌機(jī)理：n濕熱滅菌法是借助于蒸汽釋放的熱能使微生物細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、酶和核酸分子內(nèi)部的化學(xué)鍵特別是氫鍵破壞，引起不可逆的變性，造成微生物死亡。n影響因素：n1、滅菌溫度：提高滅菌溫度，雜菌的死亡速度增加。n2、滅菌時(shí)間：適當(dāng)提高滅菌時(shí)間，可保證滅菌效果，對(duì)培養(yǎng)基破壞程度也隨之加大。n3、雜菌菌量：菌量增加，雜菌的耐熱性提高，滅菌難度加大。n4、PH值的影響：培養(yǎng)基