工業(yè)發(fā)酵滅菌與消毒

工業(yè)發(fā)酵滅菌與消毒第一頁，共二十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)滅菌的概念和方法一、滅菌概念滅菌：是指用物理或化學因子殺滅有生活能力的細菌營養(yǎng)體、芽孢或孢子的方法。消毒：用物理或化學方法消除物料、容器、環(huán)境的病原微生物的措施。在工業(yè)中一般都籠統(tǒng)地稱為殺菌或滅菌。第二頁，共二十八頁，2022年，8月28日培養(yǎng)基滅菌設備滅菌好氧培養(yǎng)中空氣除菌培養(yǎng)過程中加入的物料要滅菌使用無污染的純種設備嚴密，罐內保持正壓環(huán)境滅菌工業(yè)上采取的措施:滅菌是為了保證進行純培養(yǎng)（純種）發(fā)酵。第三頁，共二十八頁，2022年，8月28日1.加熱滅菌

火焰滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌2.射線滅菌

紫外線、陰極射線、X射線、γ射線3.化學藥劑滅菌

0.2%~0.25%KMnO4溶液、0.5%~1%漂白粉溶液、75%酒精、0.25%新潔爾滅、10%甲醛溶液、苯酚溶液、來蘇爾4.臭氧滅菌5.過濾除菌二、滅菌的方法第四頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.滅菌方法：工業(yè)上培養(yǎng)基滅菌使用的方法是濕熱滅菌。濕熱滅菌簡便、有效、經濟。第二節(jié)工業(yè)發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌1.培養(yǎng)基滅菌的目的：殺滅培養(yǎng)基中的微生物，為后續(xù)發(fā)酵過程創(chuàng)造無菌的條件。第五頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.滅菌條件（滅菌溫度和時間）的選擇滅菌條件選擇原則：選擇一種即能達到滅菌要求又能減少營養(yǎng)成分被破壞的溫度和受熱時間，是提高培養(yǎng)基滅菌質量的重要措施。措施：高溫短時滅菌法。一、培養(yǎng)基滅菌條件的選擇1.培養(yǎng)基滅菌的要求：達到要求的無菌程度盡量減少營養(yǎng)成分的破壞第六頁，共二十八頁，2022年，8月28日

滅菌程度（殘留菌數）：由于芽孢比較耐熱，故一般只考慮將芽孢細菌和細菌的芽孢數作為計算的依據。完全徹底滅菌，一般取1000次滅菌中有一次失敗。滅菌措施考核指標：滅菌程度第七頁，共二十八頁，2022年，8月28日滅菌效果取決于：滅菌時間滅菌溫度培養(yǎng)基的pH、營養(yǎng)成分、雜菌濃度、泡沫。二、影響培養(yǎng)基滅菌的因素第八頁，共二十八頁，2022年，8月28日（1）pH溫度（℃）孢子數（個/mL）滅菌時間（min）pH6.1pH5.3pH5.0pH4.7pH4.5120115110100100001000010000100008257074072565720512351803133015031324150培養(yǎng)基的pH為６.0－8.0時，微生物耐熱性好pH＜6.0時氫離子容易滲透入微生物細胞內，從而改變細胞的生理反應使其死亡。所以pH低，濕熱滅菌效果好。第九頁，共二十八頁，2022年，8月28日

培養(yǎng)基中的油脂、糖類、蛋白質等有機化合物，會在微生物細胞周圍形成一層薄膜，影響熱的傳導，增加了滅菌難度。

（2）培養(yǎng)基成分第十頁，共二十八頁，2022年，8月28日

不同成分的培養(yǎng)基其含菌量是不同的，天然基質培養(yǎng)基，特別是營養(yǎng)豐富或變質的原料中含菌量遠比化工原料的含菌量多，因此滅菌時間要適當延長。含芽孢桿菌多的培養(yǎng)基，要適當提高滅菌溫度和延長時間。（3）培養(yǎng)基含菌量第十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日

泡沫中的空氣能形成隔熱層，而影響熱量發(fā)揮殺菌作用。因此滅菌前可適當加些消泡劑。操作時需注意排汽速度，盡量不引發(fā)泡沫。（4）泡沫第十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日

培養(yǎng)基中有直徑大于1mm的顆粒物質則明顯影響滅菌效果。因此蒸汽很難滲透到顆粒內部，故稱為“滅菌不透”。（5）培養(yǎng)基中顆粒物質第十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日分批滅菌（實消）：將培養(yǎng)基置于反應器中用蒸汽加熱，達到預定滅菌溫度后維持一定時間，再冷卻到發(fā)酵溫度，然后接種發(fā)酵，這叫分批滅菌。連續(xù)滅菌（連消）：將培養(yǎng)基在罐外連續(xù)進行加熱、維持和冷卻然后進入到滅菌反應器的滅菌方法就是連續(xù)滅菌。三、發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌的操作第十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日（1）分批滅菌在發(fā)酵罐中進行實罐滅菌，是典型的分批滅菌。全過程包括升溫、保溫、降溫三個過程。第十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日

實消的步驟：配料→夾套進蒸汽→液面以下進蒸汽入培養(yǎng)基→直接升溫→液面以上排汽打開→恒溫→通無菌空氣→降溫第十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日第十七頁，共二十八頁，2022年，8月28日注意事項：經一段預熱時間預熱至90℃，使物料受熱均勻，減少冷凝水量達到滅菌溫度（120℃）時，開始計算維持時間（保溫時間）。生產上采用30min采用快速冷卻方式，減少營養(yǎng)成份的損失優(yōu)點：設備投資少，操作簡便，染菌機會少。缺點：蒸汽耗用大，發(fā)酵設備的利用率較低。第十八頁，共二十八頁，2022年，8月28日（2）連續(xù)滅菌直接蒸汽加熱滅菌間接蒸汽加熱滅菌第十九頁，共二十八頁，2022年，8月28日第二十頁，共二十八頁，2022年，8月28日優(yōu)點保留較多的營養(yǎng)質量容易放大，較易自動控制糖受蒸汽的影響較少縮短滅菌周期在某些情況下，可使發(fā)酵罐的腐蝕減少發(fā)酵罐利用率高，蒸汽負荷均勻。缺點設備比較復雜，投資較大滅菌不易徹底。第二十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)發(fā)酵設備滅菌發(fā)酵罐滅菌：實罐滅菌時，與培養(yǎng)基一起滅菌連續(xù)滅菌時，發(fā)酵罐需在培養(yǎng)基滅菌前進行空消附屬設備滅菌：空氣過濾器補料系統(tǒng)消沫劑系統(tǒng)第二十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日培養(yǎng)基采用連續(xù)滅菌時，發(fā)酵罐、種子罐、計量罐等需在培養(yǎng)基滅菌之前，直接用蒸汽進行空罐滅菌，滅菌壓力為0.147~0.18MPa（127-131℃），維持45~60min?？障蟛荒芰⒓蠢鋮s，先用無菌空氣保壓，待滅菌的培養(yǎng)基或相關物料輸入罐內后，才可以開冷卻系統(tǒng)進行冷卻。分空氣過濾器在發(fā)酵罐滅菌之前進行滅菌，滅菌后用空氣吹干備用。管路可與罐同時進行滅菌，但保溫時間為1h。上述各種管路在滅菌之前，要進行嚴格檢查，以防泄漏和“死角”的存在。第二十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日一、加熱空氣常用壓縮空氣的方法,適用于無菌程度要求不高的發(fā)酵過程第四節(jié)空氣除菌第二十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日機制：空氣在高壓直流電場中電離，產生的離子使灰塵和微生物帶電，被捕集于電極上優(yōu)點：能耗低；空氣壓力損失小；除塵效率高缺點：高壓技術，設備龐大二、靜電除菌第二十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日三、介質過濾除菌（一）絕對介質過濾機制：微生物大于孔徑介質：微孔濾膜、微孔慮棒、折疊微孔膜濾心

(孔徑0.2um)第二十六