滅菌與除菌工藝及設(shè)備-培養(yǎng)基滅菌

第二節(jié)培養(yǎng)基滅菌一、濕熱滅菌的操作原理（一）微生物的熱阻?致死溫度：殺死微生物的極限溫度。?致死時(shí)間：在致死溫度下，殺死全部微生物所需的時(shí)間。在致死溫度以上，溫度愈高致死時(shí)間愈短。?熱阻：表示微生物對熱的抵抗力。抵抗能力越強(qiáng)，熱阻越大，是指微生物在某一特定條件(溫度和加熱方式)下的致死時(shí)間。?相對熱阻：是指某一微生物在某一條件下的致死時(shí)間與另一微生物在相同條件下的致死時(shí)間之比。表3-2微生物對濕熱滅菌條件下的相對熱阻微生物名稱營養(yǎng)細(xì)胞和酵母細(xì)菌芽孢霉菌孢子病毒和噬菌體相對熱阻130000002-101-5●衡量滅菌是否徹底，一般以能否殺死細(xì)菌芽孢為標(biāo)準(zhǔn)。相對熱阻越大微生物越耐熱?！裣鄬嶙璧拇笮￡P(guān)系是：細(xì)菌芽孢>霉菌孢子>病毒和噬菌體>營養(yǎng)細(xì)胞和酵母（二）微生物熱死定律——對數(shù)殘留定律分子反應(yīng)速度理論在微生物受熱過程中，微生物不斷地被殺死，活菌數(shù)目不斷減少，其死亡速率－dN/dt與任何瞬間殘存的活菌數(shù)N成正比，數(shù)學(xué)表達(dá)式：－dN/dt＝kNk——比死亡速率常數(shù)，滅菌速率常數(shù)，s－1，與微生物種類(微生物的耐熱性)，及滅菌溫度有關(guān)。由此可知，滅菌時(shí)間取決于？（1）一般只考慮細(xì)菌的芽孢作為計(jì)算依據(jù)；（2）實(shí)際生產(chǎn)中，常采用Nt=0.001，即在1000批次滅菌中有一次失敗。（3）反應(yīng)速率常數(shù)K是微生物耐熱性的一種特征，它隨微生物種類和滅菌溫度而異。開始滅菌時(shí)，即t=0時(shí)，培養(yǎng)基中活菌數(shù)為N0

變換：t=（1/k）ln（N0/Nt）【例1】有一發(fā)酵罐內(nèi)裝50m3培養(yǎng)基，在121℃進(jìn)行實(shí)罐滅菌。原污染程度為每1mL有2×105個(gè)耐熱細(xì)菌芽孢，121℃時(shí)滅菌速率常數(shù)為1.8min－1。求滅菌失敗機(jī)率為0.001時(shí)所需的滅菌時(shí)間。雜菌不同溫度下的殘留曲線溫度升高，k↑，M易熱死符合對數(shù)殘留定律溫度升高，k↑，芽孢菌易熱死非對數(shù)熱死動力學(xué)（三）培養(yǎng)基滅菌溫度的選擇培養(yǎng)基滅菌時(shí)，隨著菌體的死亡，培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分也隨之受到破壞。能不能既達(dá)到培養(yǎng)基滅菌的目的，又盡可能減少營養(yǎng)成分的破壞？滅菌溫度和滅菌時(shí)間對維生素B1破壞量的比較滅菌溫度℃滅菌時(shí)間（min）VB1破壞率（%）10040099.3110366711515501204271300.581450.0821500.01<1液體滅菌分批滅菌連續(xù)滅菌二、分批滅菌也稱實(shí)消、實(shí)罐滅菌、間歇滅菌，是指將配制好的培養(yǎng)基輸入發(fā)酵罐內(nèi)，通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進(jìn)行滅菌的操作過程。（1）滅菌前的準(zhǔn)備（2）進(jìn)料（3）滅菌①升溫②保溫③降溫三路進(jìn)氣，四路出氣夾套預(yù)熱三路進(jìn)氣，四路出氣關(guān)一路排氣，再關(guān)一路進(jìn)氣引入無菌空氣維持罐壓，夾套冷卻

在發(fā)酵罐中進(jìn)行實(shí)罐滅菌，是典型的分批滅菌。全過程包括升溫、保溫、降溫三個(gè)過程。培養(yǎng)基間歇滅菌過程中的溫度變化情況240150120時(shí)間（min)050100150

各階段對滅菌的貢獻(xiàn)：20%75%5%升溫→保溫→降溫溫度保溫冷卻升溫2、連續(xù)滅菌也稱連消，指培養(yǎng)基在向發(fā)酵罐輸送的同時(shí)，在罐外經(jīng)過一套滅菌設(shè)備連續(xù)的加熱滅菌，冷卻后送入空消后的發(fā)酵罐的滅菌法。連續(xù)滅菌的流程有3種：（1）噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程（2）噴射加熱連續(xù)滅菌流程（3）薄板換熱器連續(xù)滅菌流程60~75℃126~132℃20~30s5~7min40~50℃（1）噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程連消塔的構(gòu)造套管式小孔：上疏下密，向小傾45℃培養(yǎng)液在管間保持15~20s（2）噴射加熱連續(xù)滅菌流程

料液和蒸汽迅速接觸，充分混合，加熱是在瞬時(shí)內(nèi)完成的。（3）薄板換熱器連續(xù)滅菌流程90~120℃20~30s140℃30~120s20~30s連續(xù)滅菌流程類型預(yù)熱加熱維持保溫降溫1.連消塔-噴淋冷卻連續(xù)滅菌

2.噴射加熱連續(xù)滅菌3.薄板換熱器連續(xù)滅菌3種連續(xù)滅菌流程比較調(diào)漿罐連消塔維持罐噴淋冷卻器噴射式加熱器維持管真空冷卻器第1、3個(gè)熱交換器維持管第2個(gè)熱交換器第1個(gè)熱交換器分批滅菌連續(xù)滅菌優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)分批滅菌與連續(xù)滅菌的比較①設(shè)備要求低，不需另外加熱、冷卻裝置。②操作要求低，適合小批量生產(chǎn)規(guī)模③適合含大量固體物料的滅菌①高溫短時(shí)滅菌，培養(yǎng)基營養(yǎng)成分損失少②發(fā)酵罐占用時(shí)間