【发酵工艺学总论】第三章_工业发酵原料与处理2(工业发酵无菌技术).pptVIP

* * 本章小结 掌握有关无菌技术的基本概念 了解发酵工业污染的原因及其防治策略 掌握培养基及设备灭菌的基本原理、基本方法及灭菌时间的估算 掌握空气除菌基本原理、流程及空气预处理设计 * * 大肠杆菌在不同温度下 的残留曲线 嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢在不同温度下的死亡曲线 * * 2. 微生物热死定律：(1) 对数残留定律 在一定温度下，微生物受热致死遵循分子反应速度理论，微生物受热死亡的速率-dN/dt与任何瞬间残留的活菌数N成正比，即 当Nt=0时， t=∞， 既无意义，也不可能。 一般采用Nt=0.001，即1000次灭菌中只有一次失败。 * * (2) 非对数残留定律 某些微生物受热死亡的速率不符合对数残留定律：如一些微生物芽孢。 kR ks NR Ns ND dNR/dt=-kR NR dNs/dt =kR NR -ks Ns →Nt/N0=KR/(kR-kS) [ekst-ks/kR e-kRt] 式中NR：耐热性活芽孢数；Ns：敏感性活芽孢数 ND：死亡的芽孢数；kR：耐热性芽孢的比死亡速率； ks：敏感性芽孢的比死亡速率； N0：初始活芽孢数。 * * 培养基中含有大量的不耐热的微生物和相当数量的耐热性微生物时的灭菌残留曲线 ∴在T相同时，对数与非对数定律的灭菌时间t不同。 * * 3. 灭菌温度和时间的选择 培养物质受热破坏也可看作一级反应： 式中C：对热不稳定物质的浓度；k’：分解速度常数； k’的变化也遵循阿累尼乌斯方程： 都与相应的活化能及T有关 * * 当T1 →T2 ㏑(k2/k1)/㏑(k2’/k1’)=ΔE/ΔE’1 (∵ΔEΔE’) ∴随着T上升，菌死亡速率增加倍数大于培养基成分分解速率增加倍数，故一般选择高温快速灭菌 。 3. 灭菌温度和时间的选择 * * 4. 影响培养基灭菌的其它因素 培养基成分 油脂、糖类及一定浓度的蛋白质、高浓度有机物等增加微生物的耐热性 低浓度（1%-2%）NaCl对微生物有保护作用，随着浓度增加，保护作用减弱，当浓度达8%-10%以上，则减弱微生物的耐热性。 * * pH：pH6.0-8.0，微生物最耐热，pH6.0，H+易渗入微生物细胞内，改变细胞的生理反应促使其死亡。 ∴培养基pH愈低，灭菌所需时间愈短。 培养基的物理状态 泡沫：泡沫中的空气形成隔热层，对灭菌极为不利，可加入少量消泡剂 。 培养基中的微生物数量 4. 影响培养基灭菌的其它因素 * * 夹套或蛇管排冷水，开启排气管阀，空气管通蒸汽，也可夹套内通蒸汽 达70℃左右 取样管 放料管 通蒸汽 120℃，1×105Pa 保温 保温阶段，凡液面以下各管道都应通蒸汽，液面上其余各管道则应排蒸汽，不留死角，维持压力、温度恒定 罐压接近空气压力 向罐内通无菌空气 保温结束，依次关闭各排汽、进汽阀门 夹套或蛇管中通冷水 培养基降温到所需温度 （二）分批灭菌（实罐灭菌） 1.灭菌工艺过程 * * 升温、冷却两阶段也有一定的灭菌效果，考虑到灭菌的可靠性主要在保温阶段进行，故可以简单地利用式 ㏑(N/N0) =-kt 来粗略估算灭菌所需时间。 2. 灭菌时间的估算 * * 2. 灭菌时间的估算 例1：有一发酵罐内装40m3培养基，在1210C温度下实罐灭菌，原污染程度为每1ml有2×105个耐热细菌芽孢，已知1210C时灭菌速度常数k=1.8min-1，求灭菌失败机率为0.001时所需时间。 解：N0=40×106×2×105=8×1012(个) Nt=0.001(个) k=1.8(min-1) ㏑(Nt/N0)=-kt t=2.303/k[lg(N0/Nt)]=2.303/1.8[lg(8×1015)] =20.34(min) 由于升温阶段就有部分菌被杀灭，特别是当培 养基加热至1000C以上，这个作用较为显著，故实际保温阶段时间比计算值要短。 * * （三）连续灭菌（连消） 工艺流程 喷淋冷却连续灭菌流程 喷射加热连续灭菌流程 薄板式换热器连续灭菌流程 灭菌时间的计算 ㏑(Ct/C0)=－kt t=2.303/k[lg(C0/Ct)] 式中：C0、Ct分别为单位