04生物工艺学第四章生物工艺过程中的无菌技术.ppt

第在地苦末有下 目　　录 第一章　绪论 第二章　工业微生物菌种选育、制备与保藏 第三章　工业培养基及其设计 第四章　生物工艺过程中的无菌技术 第五章　生物反应动力学 第六章 发酵过程原理 第七章 生物反应器及生物工艺过程的放大 第八章 生物反应过程参数检测与控制 第九章 生物产品分离及纯化技术 第十章 生物产品工艺学及应用 第四章 生物工艺过程中的无菌技术 4.1 生物反应过程中无菌的要求 4.2 工业常用无菌技术 4.2.1 干热灭菌 4.2.2 湿热灭菌 4.2.3 射线灭菌 4.2.4 化学药剂灭菌 4.2.5 过滤除菌 4.3 培养基灭菌 4.3.1 湿热灭菌原理 4.3.2 分批灭菌 4.3.3 连续灭菌 4.4 空气除菌 4.4.1 空气除菌方法 4.4.2 空气除菌流程 4.5 设备及管道灭菌 4.1 生物反应过程中无菌的要求 4.2 工业常用无菌技术 干热灭菌时，微生物主要由于氧化作用而死亡。最常用的方法有以下两种： (1)灼烧法。常用于实验室接种针、勺、试管或三角瓶口和棉塞的灭菌，也用于工业发酵罐接种时的火环保护。 (2)烘箱热空气法。将物品放入烘箱内，然后升温至150～170℃，维持1～2小时。经过烘箱热空气法可以达到彻底灭菌的目的。该法适用于玻璃、陶瓷和金属物品的灭菌。其优点是灭菌后物品干燥，缺点是操作所需时间长，易损坏物品，对液体样品不适用。 利用饱和蒸汽进行灭菌的方法称为湿热灭菌。通常湿热灭菌条件为121℃，维持30min。 高压蒸汽灭菌是实验室、发酵工业生产中最常用的灭菌方法。一般培养基、玻璃器皿、无菌水、缓冲液、金属用具等都可以采用此法灭菌。 射线灭菌是利用紫外线、高能电磁波或放射性物质产生的高能粒子进行灭菌的方法，其中以紫外线最常用。其杀菌作用主要是因为导致DNA胸腺嘧啶间形成胸腺嘧啶二聚体和胞嘧啶水合物，抑制DNA正常复制。此外，空气在紫外线辐射下产生的臭氧有一定杀菌作用。 某些化学试剂能与微生物发生反应而具有杀菌作用。常用的化学药剂有酒精、甲醛、漂白粉(或次氯酸钠)、高锰酸钾、环氧乙烷、季铵盐等。由于化学药剂也会与培养基中的一些成分作用，且加入培养基后易残留在培养基内，所以，化学药剂不能用于培养基的灭菌，一般应用于发酵工厂环境的消毒。 过滤除菌是利用过滤法阻留微生物以达到除菌的目的。此法仅适用于不耐高温的液体培养基组分和空气的过滤除菌。工业上常用过滤法大量制备无菌空气，供好氧微生物的液体深层发酵使用。 4.3培养基灭菌 4.3.1.1 微生物热阻 4.3.3.1 连消塔—喷淋冷却流程 4.4 空气除菌 4.4.1.1 热杀菌 4.4.2.1 两极冷却、加热除菌流程 4.4.2.2冷热空气直接混合式空气除菌流程 4.4.2.3 高效前置过滤空气除菌流程 4.4.2.4 利用热空气加热冷空气的流程 它利用压缩后热空气和冷却后的冷空气进行交换，使冷空气的温度升高，降低相对湿度。 此流程对热能的利用比较合理，热交换还可以兼做贮气罐，但由于气—气交换的传热系数很小，加热面积要足够大才能满足要求。 4.5设备及管道灭菌 4.4.1.3 静电除菌 静电除尘是利用静电引力吸附带电粒子而达到除菌除尘的目的。悬浮于空气中的微生物，其孢子大多带有不同的电荷,没有带电荷的微粒在进入高压静电场时都会被电离变成带电微粒，对于一些直径很小的微粒，它所带的电荷很小，当产生的引力等于或小于气流对微粒的拖带力或微粒布朗扩散运动的动量时，则微粒就不能被吸附而沉降，所以静电除尘对很小的微粒效率较高。 4.4.1.4 过滤除菌法 过滤除菌是目前生物技术产业生产中最常用的空气除菌方法，它采用定期灭菌的干燥介质来阻截滤过的空气所含的微生物，从而获得无菌空气。 原理：深层过滤常用的过滤介质(如棉花)的纤维直径一般为16～20m，当填充系数为8%时，棉花纤维所形成网络的孔隙为20～50m。微粒随空气流通过过滤层时滤层纤维所形成的网格阻碍气流前进，使气流无数次改变运动速度和运动方向而绕过纤维前进，这些改变引起微粒对滤层纤维产生惯性冲击、重力沉降、拦截、布朗扩散、静电吸引等作用而把微粒截留在纤维表面。 4.4.2 空气除菌流程 空气除菌流程是按发酵生产时对无菌空气的要求，如无菌程度、空气压力、温度和湿度等，并结合采气环境的空气条件和所用除菌设备的特性，根据空气的性质制定的。 4.4.2.1 两极冷却、加热除菌流程 4.4.2.2 冷热空气直接混合式空气除菌流程 4.4.2.3 高效前置过滤空气除菌流程 4.4.2.4 利用热空气加热冷空气的流程 特点：两次冷却、两次分离、适当加热。两次冷却、两次分离油水的好处是能提高传热系数，节约冷却水，油水分离得比较完全。 经第一