生物工程設備

生物工程設備四、液體培育基的滅菌教學要求：掌握培育基和設備滅菌的意義和方法。分批滅菌和延續(xù)滅菌的優(yōu)缺陷比較。培育基滅菌的工程設計、培育基與設備、管道滅菌條件。重點：要求深化了解與熟練掌握的重點內(nèi)容有：1、常用的各種滅菌方法及在發(fā)酵工業(yè)中的選用。2、培育基滅菌原理，分批滅菌和延續(xù)滅菌的概念。難點：1、培育基滅菌方法的選用。2、培育基滅菌的實際根底。本節(jié)講述的內(nèi)容第一培育基滅菌的目的、要求和方法第二濕熱滅菌的實際根底第三培育基滅菌的工程設計第一培育基滅菌的目的、要求和方法一、定義1，培育基滅菌的定義是指從培育基中殺滅有生活才干的細菌營養(yǎng)體及其孢子，或從中將其除去。工業(yè)規(guī)模的液體培育基滅菌，殺滅雜菌比除去雜菌更為常用。2，滅菌與消毒的區(qū)別滅菌：用物理或化學方法殺死或除去環(huán)境中一切微生物，包括營養(yǎng)細胞、細菌芽孢和孢子消毒：用物理或化學方法殺死物料、容器、器皿內(nèi)外的病源微生物。二、培育基滅菌的目的1，在發(fā)酵過程中夾雜其它雜菌呵斥的后果：消費菌和雜菌同時生長，消費菌喪失消費才干；在延續(xù)發(fā)酵過程中，雜菌的生長速度有時會比消費菌生長得更快，結(jié)果使發(fā)酵罐中以雜菌為主；雜菌及其產(chǎn)生的物質(zhì)，使提取精制發(fā)生困難雜菌會降解目的產(chǎn)物；雜菌會污染最終產(chǎn)品，雜菌會污染最終產(chǎn)品；發(fā)酵時如污染噬菌體，可使消費菌發(fā)生溶菌景象。2，工業(yè)上詳細措施包括：1〕運用的培育基和設備須經(jīng)滅菌；2〕好氧培育中運用的空氣應經(jīng)除菌處置；3〕設備應嚴密，發(fā)酵罐維持正壓環(huán)境；4〕培育過程中參與的物料應經(jīng)過滅菌；5〕運用無污染的純粹種子。3，培育基滅菌的目的殺滅培育基中的微生物，為后續(xù)發(fā)酵過程發(fā)明無菌的條件。4，培育基滅菌的要求到達要求的無菌程度〔10-3〕盡量減少營養(yǎng)成分的破壞，在滅菌過程中，培育基組分的破壞，是由兩個根本類型的反響引起的：培育基中不同營養(yǎng)成分間的相互作用；對熱不穩(wěn)定的組分如氨基酸和維生素等的分解。5，滅菌的方法化學法化學藥品滅菌法物理法干熱滅菌法濕熱滅菌法射線滅菌法6，濕熱滅菌的原理每一種微生物都有一定的最適生長溫度范圍。當微生物處于最低溫度以下時，代謝作用幾乎停頓而處于休眠形狀。當溫度超越最高限制時，微生物細胞中的原生質(zhì)膠體和酶起了不可逆的凝固變性，使微生物在很短時間內(nèi)死亡，加熱滅菌即是根據(jù)微生物這一特性而進展的。7，濕熱滅菌的優(yōu)點蒸汽來源容易，操作費用低，本身無毒；蒸汽有強的穿透力，滅菌易于徹底；蒸汽有很大的潛熱；操作方便，易管理。第二濕熱滅菌的實際根底一，培育基濕熱滅菌需處理的工程問題將培育基中的雜菌總數(shù)N0殺滅到可以接受的總數(shù)N〔10-3〕，需求多高的溫度、多長的時間為合理。滅菌溫度和時間確實定取決于：雜菌孢子的熱死滅動力學反響器的方式和操作方式培育基中有效成分受熱破壞的可接受范圍二、微生物的熱死滅動力學方程實驗證明，微生物營養(yǎng)細胞的均相熱死滅動力學符合化學反響的一級反響動力學，即：

N：任一時辰的活細菌濃度〔個/L〕t：時間〔min〕K：比熱死速率常數(shù)〔min-1〕第三培育基滅菌的工程設計一、無菌的規(guī)范根據(jù)微生物熱死滅方程，要求滅菌后到達絕對無菌是很難做到的，也是不用要的。因此在工程設計中常取N=10-3二、分批滅菌1，分批滅菌的設計在發(fā)酵罐中進展實罐滅菌，是典型的分批滅菌。全過程包括升溫、保溫、降溫三個過程2，保證間歇滅菌勝利的要素內(nèi)部構(gòu)造合理(主要是無死角)，焊縫及軸封安裝可靠，蛇管無穿孔景象壓力穩(wěn)定的蒸汽合理的操作方法。3，培育基間歇滅菌過程中應留意的問題溫度和壓力的關(guān)系泡沫問題投料過程中，麩皮和豆餅粉等固形物在罐壁上殘留的問題滅菌終了后應立刻引入無菌空氣保壓三、延續(xù)滅菌的設計

1、連消塔延續(xù)滅菌流程2、放射加熱延續(xù)滅菌流程3、薄板換熱器延續(xù)滅菌流程4，延續(xù)滅菌設備的構(gòu)造套管式連消塔噴嘴式連消塔維持罐放射加熱器薄板換熱器四、延續(xù)滅菌與間歇滅菌的比較1，延續(xù)滅菌的優(yōu)缺陷優(yōu)點保管較多的營養(yǎng)質(zhì)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。缺陷設備比較復雜，投資較大。2，分批滅菌的優(yōu)缺陷優(yōu)點設備投資較少染菌的危險性較小人工操作較方便對培育基中固體物質(zhì)含量較多時更為適宜缺陷滅菌過程中蒸汽用量變化大，呵斥鍋爐負荷動搖大，普通只限于中小型發(fā)酵安裝。五、影響滅菌的要素培育基成分對滅菌的影響油脂，糖類及一定濃度的蛋白質(zhì)可添加微生物的耐熱性，另一些物質(zhì)，如高濃度的鹽類，色素等可減弱其耐熱性。培育基的物理形狀對滅菌的影響培育基中微生物數(shù)量對滅菌的影響培育基中氫離子濃度對滅菌的影響培育基中氫離子濃度直接影響滅菌的效果。培育基的酸堿度越大，所需殺滅微生物的溫度越低。微生物細胞中水分對滅菌的影響細胞含水越多，蛋白量變性的溫度越底微生物細胞菌齡對滅菌的影響老細胞水分含量低、低齡細胞水分含量高空氣排除情況對滅菌的影響攪拌對滅菌的影響泡沫對滅菌的影響在發(fā)酵過程中，往往要向發(fā)酵罐中補入各種不同的料液。這些料液都必需經(jīng)過滅菌。滅菌的方法那么視料液的