第5章 滅菌及空氣除菌

1、第五章第五章 發(fā)酵工業(yè)的滅菌及發(fā)酵工業(yè)的滅菌及空氣除菌空氣除菌n第一節(jié)第一節(jié) 消毒與滅菌消毒與滅菌n第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)n第三節(jié)第三節(jié) 培養(yǎng)基與發(fā)酵設(shè)備的滅菌培養(yǎng)基與發(fā)酵設(shè)備的滅菌n第四節(jié)第四節(jié) 空氣的除菌空氣的除菌目的要求：目的要求：n了解滅菌對發(fā)酵工業(yè)的意義，滅菌的原了解滅菌對發(fā)酵工業(yè)的意義，滅菌的原理及常用的方法。理及常用的方法。n掌握培養(yǎng)基及發(fā)酵設(shè)備的滅菌方法。掌握培養(yǎng)基及發(fā)酵設(shè)備的滅菌方法。n了解生產(chǎn)中空氣除菌的基本方法、原理了解生產(chǎn)中空氣除菌的基本方法、原理及設(shè)備。理解空氣凈化流程。及設(shè)備。理解空氣凈化流程。 幾個問題幾個問題n1、滅菌對發(fā)酵的意義、滅

2、菌對發(fā)酵的意義n2、滅菌的原理、滅菌的原理n3、滅菌的方法、滅菌的方法n4、滅菌的對象、滅菌的對象n5、空氣的滅菌、空氣的滅菌滅菌的目的及內(nèi)容滅菌的目的及內(nèi)容n目的：目的：為了保證純種并安全發(fā)酵為了保證純種并安全發(fā)酵n內(nèi)容：內(nèi)容：n培養(yǎng)基培養(yǎng)基n補料液（流加料）補料液（流加料） 發(fā)酵過程的無菌控制發(fā)酵過程的無菌控制n空氣系統(tǒng)空氣系統(tǒng) 直接關(guān)系到直接關(guān)系到n發(fā)酵罐發(fā)酵罐 生產(chǎn)的成敗生產(chǎn)的成敗!n管道系統(tǒng)管道系統(tǒng)n環(huán)境：需要消毒環(huán)境：需要消毒第一節(jié)第一節(jié) 消毒與滅菌消毒與滅菌n一、控制有害微生物的主要措施一、控制有害微生物的主要措施 二、幾個概念二、幾個概念n（一）滅菌（一）滅菌n（二）消毒（二）

3、消毒n（三）防腐（三）防腐n（四）化療（四）化療（一）滅菌（一）滅菌（sterilization）n滅菌：滅菌： （p128）n采用理化因素使任何物體內(nèi)外部的一切微生采用理化因素使任何物體內(nèi)外部的一切微生物永遠喪失其生長繁殖能力的措施，稱為滅物永遠喪失其生長繁殖能力的措施，稱為滅菌。菌。 Sterilization就是失去繁殖力。就是失去繁殖力。n例如各種高溫滅菌措施等。例如各種高溫滅菌措施等。n滅菌實質(zhì)上可分滅菌實質(zhì)上可分殺菌和溶菌殺菌和溶菌兩種，前者指菌兩種，前者指菌體雖死，但形體尚存，后者則指菌體殺死后，體雖死，但形體尚存，后者則指菌體殺死后，其細胞發(fā)生溶化、消失的現(xiàn)象其細胞發(fā)生溶化、消

4、失的現(xiàn)象 。（二）消毒（二）消毒n從字義上來看，從字義上來看，消毒消毒就是消除毒害，這就是消除毒害，這里的里的“毒害毒害”就是指傳染源或致病菌的就是指傳染源或致病菌的意思。意思。n消毒消毒: :是一種采用是一種采用較溫和較溫和的理化因素，僅的理化因素，僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對人體有害殺死物體表面或內(nèi)部一部分對人體有害的病原菌，而對被消毒的物體基本無害的病原菌，而對被消毒的物體基本無害的措施。的措施。（三）防腐（三）防腐（antisepsis）n防腐防腐: :就是利用某種理化因素完全抑就是利用某種理化因素完全抑制霉腐微生物的生長繁殖，從而達制霉腐微生物的生長繁殖，從而達到防止食品等發(fā)生霉腐的

5、措施。到防止食品等發(fā)生霉腐的措施。n（1 1）低溫）低溫n（2 2）缺氧）缺氧n（3 3）干燥）干燥 n（4 4）高滲）高滲 n（5 5）高酸度）高酸度 n（6 6）防腐劑）防腐劑（四）化療（四）化療（chemotherapy）n化療:即化學(xué)治療。它是利用具有高度選擇高度選擇毒力毒力（即對病原菌具有高度毒力而對宿主無顯著毒性）的化學(xué)物質(zhì)來抑制宿主體內(nèi)病原微生物的生長繁殖，借以達到治療該傳染病的一種措施。n用于化療目的的化學(xué)物質(zhì)稱化學(xué)治療劑化學(xué)治療劑。最重要的化學(xué)治療劑如各種抗生素、磺胺類藥物和中草藥中的有效成分等。第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)n常用的除菌方法（p128-1

6、29）n一、高溫滅菌一、高溫滅菌：干熱滅菌和濕熱滅菌?；鹧鏈绺蔁釡缇蜐駸釡缇；鹧鏈缇航臃N時用。菌：接種時用。n二、射線滅菌二、射線滅菌：用紫外線、高能電磁波或放射用紫外線、高能電磁波或放射性物質(zhì)產(chǎn)生的高能粒子進行滅菌的方法。性物質(zhì)產(chǎn)生的高能粒子進行滅菌的方法。n三、化學(xué)藥劑滅菌三、化學(xué)藥劑滅菌：一些化學(xué)藥劑能與微生物一些化學(xué)藥劑能與微生物反應(yīng)而具殺菌作用。適用于環(huán)境、設(shè)備等方面反應(yīng)而具殺菌作用。適用于環(huán)境、設(shè)備等方面的消毒，一般不用于培養(yǎng)基的滅菌。的消毒，一般不用于培養(yǎng)基的滅菌。n四、過濾除菌四、過濾除菌：利用過濾方法阻留微生物，達利用過濾方法阻留微生物，達滅菌目的。適用于澄清流體（如氣

7、體和液體）滅菌目的。適用于澄清流體（如氣體和液體）的除菌以及熱敏性培養(yǎng)基的除菌。的除菌以及熱敏性培養(yǎng)基的除菌。 一、高溫殺菌一、高溫殺菌n（一）高溫致死原理（一）高溫致死原理n（二）高溫滅菌的方法（二）高溫滅菌的方法n（三）高溫對培養(yǎng)基成分的有害影響及其防止（三）高溫對培養(yǎng)基成分的有害影響及其防止n（四）滅菌設(shè)備（四）滅菌設(shè)備（一）高溫致死原理（一）高溫致死原理n高溫使微生物的蛋白質(zhì)和核酸等重要生高溫使微生物的蛋白質(zhì)和核酸等重要生物高分子發(fā)生變性、破壞。物高分子發(fā)生變性、破壞。n例如它可使核酸發(fā)生脫氨、脫嘌呤或降解，以及破壞細胞膜上的類脂質(zhì)成分等。（二）高溫滅菌的方法（二）高溫滅菌的方法1 1

8、干熱滅菌法干熱滅菌法n干熱滅菌法：干熱滅菌法： 將金屬制品或清潔玻璃器皿放入電將金屬制品或清潔玻璃器皿放入電熱干燥箱內(nèi)，在熱干燥箱內(nèi)，在160160170170下維持下維持1 12h2h后，即可后，即可達到徹底滅菌的目的。達到徹底滅菌的目的。n原因：原因：在這種條件下，可使細胞膜破壞、蛋白質(zhì)變在這種條件下，可使細胞膜破壞、蛋白質(zhì)變性、原生質(zhì)干燥，以及各種細胞成分發(fā)生氧化。性、原生質(zhì)干燥，以及各種細胞成分發(fā)生氧化。n適用對象：適用對象：玻璃器皿、金屬材料、耐高溫物品。玻璃器皿、金屬材料、耐高溫物品。n灼燒：灼燒：是一種最徹底的干熱滅菌方法，但它只能用是一種最徹底的干熱滅菌方法，但它只能用于接種環(huán)

9、、接種針等少數(shù)對象的滅菌。于接種環(huán)、接種針等少數(shù)對象的滅菌。 2 2濕熱滅菌法濕熱滅菌法n濕熱滅菌法：濕熱滅菌法：利用飽和蒸汽進行滅菌的方法。利用飽和蒸汽進行滅菌的方法。n濕熱滅菌法與干熱滅菌法的比較：濕熱滅菌法與干熱滅菌法的比較：濕熱滅菌法比濕熱滅菌法比干熱滅菌法更有效，這一方面是由于濕熱干熱滅菌法更有效，這一方面是由于濕熱易于傳易于傳遞熱量遞熱量，另一方面是由于，另一方面是由于濕熱濕熱更易破壞更易破壞保持蛋白保持蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的氫鍵等結(jié)構(gòu)質(zhì)穩(wěn)定性的氫鍵等結(jié)構(gòu)，從而加速其變性。，從而加速其變性。n方法：方法：常壓和高壓常壓和高壓。n微生物的耐熱情況：微生物的耐熱情況：n多數(shù)細菌和真菌的營養(yǎng)細胞

10、在多數(shù)細菌和真菌的營養(yǎng)細胞在6060左右處理左右處理5 510min10min后即后即可殺死；可殺死；n酵母菌和真菌的孢子稍耐熱些，要用酵母菌和真菌的孢子稍耐熱些，要用8080以上的溫度處理以上的溫度處理才能殺死；才能殺死；n細菌的芽孢最耐熱，一般要在細菌的芽孢最耐熱，一般要在121121下處理下處理15min15min才能殺死。才能殺死。（1 1）常壓法）常壓法n巴氏消毒法巴氏消毒法： 用于牛奶、啤酒、果酒和醬油用于牛奶、啤酒、果酒和醬油等不能進行高溫滅菌的液體的一種消毒方法，等不能進行高溫滅菌的液體的一種消毒方法，其主要目的是其主要目的是殺死其中無芽孢的病原菌殺死其中無芽孢的病原菌（如牛（

11、如牛奶中的結(jié)核桿菌或沙門氏菌），而又不影響它奶中的結(jié)核桿菌或沙門氏菌），而又不影響它們的風(fēng)味。們的風(fēng)味。它是一種低溫消毒法。它是一種低溫消毒法。n低溫維持法：低溫維持法：在在63下保持下保持30minmin可進行牛奶可進行牛奶消毒；消毒；n高溫瞬時法：高溫瞬時法：用于牛奶消毒時只要在用于牛奶消毒時只要在72下保下保持持15秒鐘即可。秒鐘即可。n間歇滅菌法間歇滅菌法：又稱丁達爾滅菌法或分段滅菌法。又稱丁達爾滅菌法或分段滅菌法。n方法：方法：將待滅菌的培養(yǎng)基在將待滅菌的培養(yǎng)基在80100下蒸煮下蒸煮1560minmin，以殺死其中所有微生物的，以殺死其中所有微生物的營養(yǎng)細營養(yǎng)細胞胞，然后置室溫或，

12、然后置室溫或37下保溫過夜，誘導(dǎo)殘留下保溫過夜，誘導(dǎo)殘留的的芽孢發(fā)芽芽孢發(fā)芽，第二天再以同法蒸煮和保溫過夜，第二天再以同法蒸煮和保溫過夜，如此連續(xù)重復(fù)如此連續(xù)重復(fù)3天，即可在較低溫度下達到徹天，即可在較低溫度下達到徹底滅菌的效果。底滅菌的效果。n用途：用途：適用于不耐熱培養(yǎng)基的滅菌。適用于不耐熱培養(yǎng)基的滅菌。（2 2）加壓法）加壓法n常規(guī)加壓滅菌法:將盛有適量水的加壓蒸汽滅將盛有適量水的加壓蒸汽滅菌鍋加熱煮沸，菌鍋加熱煮沸，徹底驅(qū)盡氣體徹底驅(qū)盡氣體后將鍋密閉。后將鍋密閉。n分為兩種具體的方法：分為兩種具體的方法：n再繼續(xù)加熱至再繼續(xù)加熱至121（壓力為（壓力為1kgcm2或或15磅英寸磅英寸2

13、），時間維持），時間維持1520minmin；n或采用在較低的溫度或采用在較低的溫度115，（即壓力為，（即壓力為0.7kgcm2或或10磅英寸磅英寸2）下維持）下維持35minmin。n用途：用途：一切微生物學(xué)實驗室、醫(yī)療保健機構(gòu)或發(fā)一切微生物學(xué)實驗室、醫(yī)療保健機構(gòu)或發(fā)酵工廠中對培養(yǎng)基及多種器材、物料的滅菌。酵工廠中對培養(yǎng)基及多種器材、物料的滅菌。 連續(xù)加壓滅菌法“連消法”n用途：只在大規(guī)模的發(fā)酵工廠中作培養(yǎng)基滅菌用。n主要操作：將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外連續(xù)不斷地進行加熱、維持和冷卻加熱、維持和冷卻，然后才進入發(fā)酵罐。n方法：培養(yǎng)基一般在135140下處理515秒鐘以達到滅菌的目的秒鐘以達到滅菌的

14、目的。 連續(xù)加壓滅菌法優(yōu)點：連續(xù)加壓滅菌法優(yōu)點： n因采用高溫瞬時滅菌，故因采用高溫瞬時滅菌，故既可既可殺滅微生物，殺滅微生物，又又可可最大限度減少營養(yǎng)成分的破壞，從而提高了原最大限度減少營養(yǎng)成分的破壞，從而提高了原料的利用率，比料的利用率，比“實罐滅菌實罐滅菌”（121121，30min30min）提高產(chǎn)量提高產(chǎn)量5 51010；n由于由于總的總的滅菌時間較分批滅菌注明顯減少，所滅菌時間較分批滅菌注明顯減少，所以縮短了發(fā)酵罐的占用周期，從而提高了它的利以縮短了發(fā)酵罐的占用周期，從而提高了它的利用率；用率；n由于蒸汽負荷均勻，故提高了鍋爐的利用率；由于蒸汽負荷均勻，故提高了鍋爐的利用率；n適宜

15、于自動化操作；適宜于自動化操作；n降低了操作人員的勞動強度。降低了操作人員的勞動強度。 影響加壓蒸汽滅菌效果的因素影響加壓蒸汽滅菌效果的因素 n（1 1）滅菌物體含菌量的影響）滅菌物體含菌量的影響n（2 2）滅菌鍋內(nèi)空氣排除程度的影響）滅菌鍋內(nèi)空氣排除程度的影響n（3 3）滅菌對象）滅菌對象pHpH的影響的影響n（4 4）滅菌對象的體積）滅菌對象的體積n（5 5）加熱與散熱速度）加熱與散熱速度n（1）滅菌物體含菌量的影響n天然原料尤其是麩皮等植物性原料配成的培養(yǎng)基，一般含菌量較高，而用純粹化學(xué)試劑配制成的組合培養(yǎng)基，含菌量低。n（2）滅菌鍋內(nèi)空氣排除程度的影響n檢驗滅菌鍋內(nèi)空氣排除度，可采用多

16、種檢驗滅菌鍋內(nèi)空氣排除度，可采用多種方法。最好的辦法是方法。最好的辦法是滅菌鍋上同時裝有滅菌鍋上同時裝有壓力表和溫度計壓力表和溫度計，其次是將待測氣體通，其次是將待測氣體通過橡膠管引入深層冷水中，如只聽到過橡膠管引入深層冷水中，如只聽到“撲撲撲撲”聲而未見有氣泡冒出，也可證聲而未見有氣泡冒出，也可證明鍋內(nèi)已是純蒸汽了。明鍋內(nèi)已是純蒸汽了。n（3）滅菌對象pH的影響n（4）滅菌對象的體積n要防止用常規(guī)的壓力和時間在加壓滅菌鍋內(nèi)進行大容量大容量培養(yǎng)基的滅菌。n（5）加熱與散熱速度n這兩段也對滅菌效果和培養(yǎng)基成分發(fā)生影響。為了使科學(xué)研究的結(jié)果有良好的重演性，在滅菌操作中對這些技術(shù)細節(jié)都應(yīng)加以注意。

17、（三）高溫對培養(yǎng)基成分的有害（三）高溫對培養(yǎng)基成分的有害影響及其防止影響及其防止 消除高溫有害影響的措施：消除高溫有害影響的措施：n（1）采用特殊加熱滅菌法）采用特殊加熱滅菌法 n（2 2）對易破壞的含糖培養(yǎng)基進行滅菌時，）對易破壞的含糖培養(yǎng)基進行滅菌時，應(yīng)先將糖液與其他成分應(yīng)先將糖液與其他成分分別滅菌分別滅菌后再合并。后再合并。n（3 3）對）對含含Ca2+或或Fe3+的培養(yǎng)基與磷酸鹽先的培養(yǎng)基與磷酸鹽先作分別滅菌，然后再混合，就不易形成磷酸作分別滅菌，然后再混合，就不易形成磷酸鹽沉淀。鹽沉淀。n（4 4）對含有在高溫下易破壞成分的培養(yǎng)）對含有在高溫下易破壞成分的培養(yǎng)基（如含糖組合培養(yǎng)基）可

18、進行基（如含糖組合培養(yǎng)基）可進行低壓滅低壓滅菌菌（在（在112即即0.57kgcm2或或8磅磅英寸英寸2下滅菌下滅菌15minmin）或間歇滅菌。）或間歇滅菌。n（5 5）在大規(guī)模發(fā)酵工業(yè)中，可采用連續(xù)）在大規(guī)模發(fā)酵工業(yè)中，可采用連續(xù)加壓滅菌法進行培養(yǎng)基的滅菌。加壓滅菌法進行培養(yǎng)基的滅菌。n1. 1. 高壓蒸汽滅菌設(shè)備高壓蒸汽滅菌設(shè)備n2 2常壓蒸汽滅菌鍋常壓蒸汽滅菌鍋（四）滅菌設(shè)備 1. 1.高壓蒸汽滅菌設(shè)備高壓蒸汽滅菌設(shè)備 n手提式滅菌鍋：手提式滅菌鍋：容量小，多用于母種培養(yǎng)基滅菌。n立式或臥式滅菌鍋：立式或臥式滅菌鍋：較大，多用于原種或少量栽培種培養(yǎng)基的滅菌，一般能裝幾十瓶或幾百瓶。n滅

19、菌柜：滅菌柜：要和蒸汽鍋爐配套，用于大量的原種和栽培種培養(yǎng)基的滅菌，一次能裝幾百至幾千瓶(袋)。但投資太大，適合大型菌種場使用。n2常壓蒸汽滅菌鍋常壓蒸汽滅菌鍋 n常壓蒸汽滅菌鍋是用鐵鍋、磚、水泥砌常壓蒸汽滅菌鍋是用鐵鍋、磚、水泥砌成的，造價低，適于一般生產(chǎn)單位和專成的，造價低，適于一般生產(chǎn)單位和專業(yè)戶使用。大小可根據(jù)需要而定，但最業(yè)戶使用。大小可根據(jù)需要而定，但最大的鍋每次裝料也最好不超過大的鍋每次裝料也最好不超過500KgKg。 3烘箱烘箱 n烘箱主要是用于玻璃器皿的干燥和滅菌，烘箱主要是用于玻璃器皿的干燥和滅菌，也可用于其它物品烘干。也可用于其它物品烘干。 二、射線滅菌二、射線滅菌n射線

20、滅菌：射線滅菌：n是用紫外線、高能電磁波或放射性物質(zhì)產(chǎn)生的高能粒子進行滅菌的方法。 n常用的方法：常用的方法：n波長為2537A的紫外線，多用于表面及空氣消毒。n 0.061.4A的X射線。n C060產(chǎn)生的射線。n 微波滅菌等。三、化學(xué)殺菌劑或制菌劑三、化學(xué)殺菌劑或制菌劑（一）表面消毒劑（一）表面消毒劑n表面消毒劑：是指對一切活細胞都有毒性，不能用作活細胞內(nèi)的化學(xué)治療用的化學(xué)藥劑。n常用消毒劑的種類很多，它們的殺菌強度各不相同。但幾乎都有一個共同規(guī)律，即當其在極低濃度時，常常會對微生物的生命活動起刺激作用，隨著濃度逐漸增高，就相繼出現(xiàn)制菌和殺菌作用，因而形成一個連續(xù)的作用譜。n適用：環(huán)境以及

21、物體表面的消毒（二）石炭酸系數(shù)（二）石炭酸系數(shù)n為比較各種表面消毒劑的相對殺菌強度，常采用在臨床上最早使用的消毒劑石炭酸作為比較的標準，并提出了石炭酸系數(shù)這一指標。n石炭酸系數(shù)：指在一定時間內(nèi)被試藥劑能殺死石炭酸系數(shù)：指在一定時間內(nèi)被試藥劑能殺死全部供試菌的最高稀釋度與達到同效的石炭酸全部供試菌的最高稀釋度與達到同效的石炭酸的最高稀釋度的最高稀釋度的比率的比率。一般規(guī)定處理時間為。一般規(guī)定處理時間為10minmin，而供試菌定為，而供試菌定為Salmonellatyphi（傷（傷寒沙門氏菌）。寒沙門氏菌）。 四、過濾除菌n過濾除菌：將液體或氣體用微孔薄膜過濾，使大于孔徑的細菌等微生物顆粒阻留阻

22、留，從而達到除菌目的。n適用：n澄清流體（如氣體和液體）的除菌n熱敏性培養(yǎng)基的除菌n工業(yè)生產(chǎn)中用于制備無菌空氣n產(chǎn)品提取過程中處理料液而獲得無菌產(chǎn)品（尤其適合對熱不穩(wěn)定的物質(zhì)）。n在實際生產(chǎn)中，以上幾種方法有時根據(jù)情況可結(jié)合在實際生產(chǎn)中，以上幾種方法有時根據(jù)情況可結(jié)合使用。如制備培養(yǎng)基時，其中一些成分對熱敏感使用。如制備培養(yǎng)基時，其中一些成分對熱敏感（如氨基酸、維生素等）就要用過濾方法除菌。而（如氨基酸、維生素等）就要用過濾方法除菌。而其它物質(zhì)可用蒸汽滅菌，最后合并使用。其它物質(zhì)可用蒸汽滅菌，最后合并使用。n目前，大多實驗室采用微孔濾膜濾器除菌。關(guān)鍵步驟是安裝濾膜安裝濾膜及無菌過濾過程無菌過濾

23、過程。n濾膜過濾裝置:n燒結(jié)玻璃濾板過濾器、石棉板過濾器（Seitz濾器）、素?zé)蛇^濾器以及硅藻土過濾器等。n過濾除菌的缺點：是無法去除其中的病毒和噬菌體。n常見的過濾器濾膜孔徑：0.22、0.45m。n可以攔截的微生物：細菌、放線菌、酵母菌、霉菌。n除病毒需要的濾膜孔徑：0.04m。醋酸纖維素膜過濾器攔截的醋酸纖維素膜過濾器攔截的 大腸桿菌圖片大腸桿菌圖片板式膜分離器（實驗室用）中空纖維膜分離器（實驗室用）中空纖維膜分離器（工業(yè)用）第三節(jié)第三節(jié) 培養(yǎng)基與發(fā)酵設(shè)備的滅菌培養(yǎng)基與發(fā)酵設(shè)備的滅菌 培養(yǎng)基與設(shè)備滅菌的方法（培養(yǎng)基與設(shè)備滅菌的方法（p129-137） 高壓蒸汽濕熱滅菌法高壓蒸汽濕熱滅菌

24、法一、濕熱滅菌的基本原理一、濕熱滅菌的基本原理二、影響培養(yǎng)基滅菌的因素二、影響培養(yǎng)基滅菌的因素三、滅菌的實際操作三、滅菌的實際操作n原理：濕熱滅菌是直接用蒸汽滅菌。蒸汽冷凝時釋放大量潛熱，并具有強大的穿透力，在高溫和水存在時，微生物細胞中的蛋白質(zhì)極易發(fā)生不可逆的凝固性變性，致使微生物在短時間內(nèi)死亡。n致死溫度：殺死微生物的極限溫度。n致死時間：殺死全部微生物所需的時間。n由于濕熱滅菌有經(jīng)濟和快速等特點，因此被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)。一、濕熱滅菌的基本原理一、濕熱滅菌的基本原理n用蒸汽加熱的方法對培養(yǎng)基滅菌的要求用蒸汽加熱的方法對培養(yǎng)基滅菌的要求: :n既要達到一定的滅菌程度。既要達到一定的滅菌程度。

25、 n又要盡量減少營養(yǎng)成分的破壞。又要盡量減少營養(yǎng)成分的破壞。（一）理論滅菌時間（一）理論滅菌時間 n某些分子的分解和分子內(nèi)部的重新排列的反應(yīng)屬于單分子反應(yīng)單分子反應(yīng)。n雜菌雖然是一個復(fù)雜的高分子體系，但其受熱被殺死，主要原因是高溫能使蛋高溫能使蛋白質(zhì)變性白質(zhì)變性，這種反應(yīng)屬于單分子反應(yīng)這種反應(yīng)屬于單分子反應(yīng)，因此，雜菌在一定溫度下受熱死亡也遵遵循單分子反應(yīng)方程。循單分子反應(yīng)方程。 微生物受熱死亡的定律微生物受熱死亡的定律對數(shù)殘留定律：對數(shù)殘留定律：n計算滅菌時間的基本公式計算滅菌時間的基本公式對數(shù)殘留方程：對數(shù)殘留方程： nt t =(2.303/k) =(2.303/k)log(No/Nt)

26、 log(No/Nt) t t-滅菌時間（滅菌時間（s s） k-k-滅菌反應(yīng)速度常數(shù)，與菌的種類和滅菌溫度有關(guān)（滅菌反應(yīng)速度常數(shù)，與菌的種類和滅菌溫度有關(guān)（s s） No-No-滅菌開始時，培養(yǎng)基中雜菌個數(shù)（個滅菌開始時，培養(yǎng)基中雜菌個數(shù)（個mlml） -經(jīng)過滅菌時間經(jīng)過滅菌時間t t后，殘存活菌個數(shù)（個后，殘存活菌個數(shù)（個mlml） 滅菌時間與污染程度（滅菌時間與污染程度（NoNo）、滅菌程度（）、滅菌程度（NtNt）和滅菌反）和滅菌反應(yīng)速度常數(shù)（應(yīng)速度常數(shù)（k k）有關(guān)。）有關(guān)。滅菌時間和溫度呈反比關(guān)系。（p 130）（二）滅菌溫度與滅菌反應(yīng)速度常數(shù)（二）滅菌溫度與滅菌反應(yīng)速度常數(shù)的關(guān)系

27、的關(guān)系 n滅菌溫度與滅菌反應(yīng)速度常數(shù)的關(guān)系滅菌溫度與滅菌反應(yīng)速度常數(shù)的關(guān)系阿侖烏阿侖烏斯定律斯定律： nk=Aek=Ae-E/RT-E/RT K K滅菌反應(yīng)速度常數(shù)（滅菌反應(yīng)速度常數(shù)（ s s-1-1）A A阿侖烏斯常數(shù)（阿侖烏斯常數(shù)（s s-1-1） E E活化能（活化能（J Jmolmol）R R氣體常數(shù)氣體常數(shù) 4.18684.18681.98J1.98J（ molmolK K） T T絕對溫度（絕對溫度（K K） 滅菌溫度越低，K值越小，滅菌時間越長；反之，滅菌溫度越高，K值越大，則滅菌時間越短。（p130-131）n殺死細菌和芽孢的溫度和時間：殺死細菌和芽孢的溫度和時間：n一般根據(jù)試

28、驗確定。n或者根據(jù)推算確定。np131二、影響培養(yǎng)基滅菌的因素二、影響培養(yǎng)基滅菌的因素(p134-135) n1 1、培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)基成分 n2 2、培養(yǎng)基的物理狀態(tài)、培養(yǎng)基的物理狀態(tài)n3 3、培養(yǎng)基、培養(yǎng)基pHpH值的影響值的影響n4 4、微生物細胞含水量、微生物細胞含水量n5 5、培養(yǎng)基中微生物的性質(zhì)與數(shù)量、培養(yǎng)基中微生物的性質(zhì)與數(shù)量n6 6、冷空氣排除情況、冷空氣排除情況n7 7、泡沫、泡沫n8 8、攪拌、攪拌1 1、培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)基成分n培養(yǎng)基的成分中，油脂、糖類、蛋白質(zhì)都是傳培養(yǎng)基的成分中，油脂、糖類、蛋白質(zhì)都是傳熱的不良介質(zhì)，會增加微生物的耐熱性，使滅熱的不良介質(zhì)，會增加微生物

29、的耐熱性，使滅菌困難。菌困難。n濃度較高濃度較高的培養(yǎng)基相對需要較高溫度和較長時的培養(yǎng)基相對需要較高溫度和較長時間滅菌。間滅菌。n高濃度的鹽類高濃度的鹽類，色素則削弱其耐熱性，故較易，色素則削弱其耐熱性，故較易滅菌。滅菌。n天然培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基不易滅菌，而化學(xué)合成培養(yǎng)基較易不易滅菌，而化學(xué)合成培養(yǎng)基較易滅菌。滅菌。2 2、培養(yǎng)基的物理狀態(tài)、培養(yǎng)基的物理狀態(tài)n培養(yǎng)基中的顆粒物質(zhì)大大，滅菌困難，反之，滅菌容易。n一般說來，含有小于1mm顆粒的培養(yǎng)基對滅菌影響不大。n但在培養(yǎng)基混有較大顆粒，特別是存在凝結(jié)成團的膠體凝結(jié)成團的膠體時，會影響滅菌效果，必須過濾除去。 3 3、培養(yǎng)基的、培養(yǎng)基的pHpH值

30、值npH值對微生物的耐熱性影響很大：npH為6.08.0時微生物最不易死亡最不易死亡npH6.0時，氫離子易滲入微生物的細胞內(nèi)，促使其死亡，縮短滅菌時間。n培養(yǎng)基pH與滅菌時間的關(guān)系見p134表5-4。4、微生物細胞含水量、微生物細胞含水量n微生物細胞含水量越少，越耐熱，滅菌微生物細胞含水量越少，越耐熱，滅菌時間越長。時間越長。n孢子、芽孢的含水量少，要長時間，高孢子、芽孢的含水量少，要長時間，高溫才能將其殺死。溫才能將其殺死。5、微生物性質(zhì)與數(shù)量、微生物性質(zhì)與數(shù)量n微生物的種類不同，耐熱情況不同。因此，采用微生物的種類不同，耐熱情況不同。因此，采用的滅菌溫度不同。的滅菌溫度不同。 n細菌、酵

31、母菌的營養(yǎng)體、霉菌的菌絲體對熱敏感；細菌、酵母菌的營養(yǎng)體、霉菌的菌絲體對熱敏感；放線菌、酵母菌、霉菌的孢子，細菌的芽孢等，放線菌、酵母菌、霉菌的孢子，細菌的芽孢等，對熱的抵抗力強。對熱的抵抗力強。n處于不同生長時期的微生物耐熱不同，采用的溫處于不同生長時期的微生物耐熱不同，采用的溫度不同。度不同。n數(shù)量多滅菌的時間長，含芽孢滅菌的時間長。數(shù)量多滅菌的時間長，含芽孢滅菌的時間長。6、冷空氣排除情況、冷空氣排除情況n高壓蒸汽滅菌鍋中的冷空氣對滅菌效果影響很大。高壓蒸汽滅菌鍋中的冷空氣對滅菌效果影響很大。n原因：原因：n冷空氣導(dǎo)熱性能差。冷空氣導(dǎo)熱性能差。n降低高壓鍋內(nèi)的蒸汽分壓使之不能達到應(yīng)有的溫

32、降低高壓鍋內(nèi)的蒸汽分壓使之不能達到應(yīng)有的溫度。度。n因此，因此，滅菌器內(nèi)的冷空氣一定要排除徹底滅菌器內(nèi)的冷空氣一定要排除徹底，否則，否則高壓鍋內(nèi)的實際溫度要低于壓力表所對應(yīng)的溫度，高壓鍋內(nèi)的實際溫度要低于壓力表所對應(yīng)的溫度，達不到滅菌效果。達不到滅菌效果。n空氣排除程度與溫度的關(guān)系，見空氣排除程度與溫度的關(guān)系，見p135p135表表5-65-6。7、泡沫、泡沫n泡沫中的空氣形成泡沫中的空氣形成隔熱層隔熱層，使傳熱困難，使傳熱困難，所以要消泡。所以要消泡。8、攪拌、攪拌n攪拌的作用：攪拌的作用：n不至于造成局部過熱或滅菌死角的情況，不至于造成局部過熱或滅菌死角的情況，在保證不過多的破壞培養(yǎng)基營養(yǎng)

33、成分的在保證不過多的破壞培養(yǎng)基營養(yǎng)成分的前提下，達到前提下，達到徹底滅菌徹底滅菌的目的。的目的。三、滅菌的實際操作三、滅菌的實際操作 （p131-137） n（一）（一）發(fā)酵罐和液體培養(yǎng)基的滅菌發(fā)酵罐和液體培養(yǎng)基的滅菌n（二）固體培養(yǎng)基的滅菌（二）固體培養(yǎng)基的滅菌n（三）其他設(shè)備的滅菌（三）其他設(shè)備的滅菌 （一）（一）發(fā)酵罐發(fā)酵罐和和液體液體培養(yǎng)基的培養(yǎng)基的 滅菌滅菌發(fā)酵罐滅菌包括：發(fā)酵罐滅菌包括： 種子罐、發(fā)酵罐、計量罐、補料罐等的空罐滅菌及管道滅菌等。種子罐、發(fā)酵罐、計量罐、補料罐等的空罐滅菌及管道滅菌等。滅菌的方法：滅菌的方法：n發(fā)酵罐的滅菌方法：發(fā)酵罐的滅菌方法：空消、實消n液體培養(yǎng)基

34、的滅菌方法：液體培養(yǎng)基的滅菌方法：分批滅菌（實消）、連續(xù)滅菌（連消）n滅菌具體的方法：n、空罐滅菌空罐滅菌（空消）（空消）2 2、實罐滅菌（實消，分批滅菌）、實罐滅菌（實消，分批滅菌）3 3、連續(xù)滅菌（連消）、連續(xù)滅菌（連消）（一）（一）發(fā)酵罐發(fā)酵罐和和液體液體培養(yǎng)基的培養(yǎng)基的 滅菌滅菌n發(fā)酵罐滅菌包括：發(fā)酵罐滅菌包括： 種子罐、發(fā)酵罐、計量罐、補料罐等的空罐滅菌及管種子罐、發(fā)酵罐、計量罐、補料罐等的空罐滅菌及管道滅菌等。道滅菌等。n滅菌的方法：滅菌的方法：n發(fā)酵罐的滅菌方法：發(fā)酵罐的滅菌方法：空消、實消n液體培養(yǎng)基的滅菌方法：液體培養(yǎng)基的滅菌方法：分批滅菌（實消）、連續(xù)滅菌（連消）n滅菌具體

35、的方法：滅菌具體的方法：、空罐滅菌空罐滅菌（空消）（空消）2 2、實罐滅菌（實消，分批滅菌）、實罐滅菌（實消，分批滅菌）3 3、連續(xù)滅菌（連消）、連續(xù)滅菌（連消）、空罐滅菌空罐滅菌（空消） p137n空罐滅菌：n無論是種子罐、發(fā)酵罐、還是尿素（或液氨）罐、消泡罐，當培養(yǎng)基（或物料）尚未進罐前對罐進行預(yù)先滅菌，為空罐滅菌。n方法：方法：n一 般一 般 從 管 道 通 入 蒸 汽 ， 使 罐 內(nèi) 壓 力 為從 管 道 通 入 蒸 汽 ， 使 罐 內(nèi) 壓 力 為0.147MPa，維持，維持40min，滅菌結(jié)束，關(guān)閉，滅菌結(jié)束，關(guān)閉蒸汽，蒸汽，在保溫結(jié)束后，關(guān)鍵是隨即通入無菌空氣，使容器保持正壓（0.

36、098MPa） ，防止形成真空而吸入帶菌的空氣。n空罐滅菌的特點：空罐滅菌的特點：n為了殺死所有微生物特別是耐熱的的芽為了殺死所有微生物特別是耐熱的的芽孢，空罐滅菌要求孢，空罐滅菌要求溫度較高溫度較高，滅菌，滅菌時間時間較長較長，只有這樣才能殺死設(shè)備中各死角，只有這樣才能殺死設(shè)備中各死角殘存的雜菌或芽孢。殘存的雜菌或芽孢。2 2、實罐滅菌（分批滅菌）、實罐滅菌（分批滅菌） p131-132p131-132n實罐滅菌： 將培養(yǎng)基置于發(fā)酵罐中用蒸汽加熱，達到預(yù)定滅菌溫度后，維持一定時間，再冷卻到接種溫度，然后接種發(fā)酵的滅菌方法，又稱分批滅菌、間歇滅菌。即發(fā)酵罐、種子罐等和培養(yǎng)基一起的滅菌發(fā)酵罐、種

37、子罐等和培養(yǎng)基一起的滅菌。n操作要求： 為達到良好的滅菌效果，不留死角，應(yīng)嚴格按照操作規(guī)程進行操作。它包括升溫、保溫、降溫三升溫、保溫、降溫三個階段個階段。 n適用： 中小型發(fā)酵罐和種子罐的滅菌。 實罐滅菌的特點：實罐滅菌的特點：（p132）n優(yōu)點：優(yōu)點：n（1）不需專門滅菌設(shè)備，在發(fā)酵罐中滅菌即可。）不需專門滅菌設(shè)備，在發(fā)酵罐中滅菌即可。n（2）投入少，操作簡單。）投入少，操作簡單。 n（3）滅菌效果可靠，對蒸汽要求低，一般（）滅菌效果可靠，對蒸汽要求低，一般（34）10 Pa（表壓）即可。（表壓）即可。滅菌標準是滅菌標準是121，1530min。n（4）適合含有固體顆粒、較多泡沫、粘度大的

38、培養(yǎng)基）適合含有固體顆粒、較多泡沫、粘度大的培養(yǎng)基的滅菌。的滅菌。n缺點：缺點：n（1）易發(fā)生過熱破壞培養(yǎng)基營養(yǎng)的現(xiàn)象。）易發(fā)生過熱破壞培養(yǎng)基營養(yǎng)的現(xiàn)象。n（2）能耗增加。）能耗增加。n（3）發(fā)酵周期延長。）發(fā)酵周期延長。n（4）降低發(fā)酵罐的利用率。）降低發(fā)酵罐的利用率。3、連續(xù)滅菌（連消）、連續(xù)滅菌（連消） p132-133n連消：液體培養(yǎng)基的連續(xù)滅菌又稱連消。n就是將配制好的培養(yǎng)基在向發(fā)酵罐輸送的同時進行加熱、保溫和冷卻的過程，從而達到滅菌的效果。n適用：n發(fā)酵培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基、補料等液體培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)基、補料等液體培養(yǎng)基滅菌。滅菌。連續(xù)滅菌的特點：連續(xù)滅菌的特點： （p13

39、2-133）n優(yōu)點：優(yōu)點：n（1）培養(yǎng)液受熱時間短，既能達滅菌要求又）培養(yǎng)液受熱時間短，既能達滅菌要求又能減少培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的破壞。能減少培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的破壞。n（2）在培養(yǎng)基連續(xù)滅菌過程中，蒸汽用量平）在培養(yǎng)基連續(xù)滅菌過程中，蒸汽用量平衡，但蒸汽壓力一般要求高于衡，但蒸汽壓力一般要求高于5 10 Pa（表壓）。（表壓）。滅菌標準是滅菌標準是126-132，5-8min。n（3）設(shè)備利用率高，適于自動控制。）設(shè)備利用率高，適于自動控制。n缺點：缺點：n（1）所用設(shè)備多而復(fù)雜，投資較大。）所用設(shè)備多而復(fù)雜，投資較大。n（2）染菌機會大。）染菌機會大。n（3）不適合含有大量固體顆粒培養(yǎng)基的滅菌

40、。）不適合含有大量固體顆粒培養(yǎng)基的滅菌。 培養(yǎng)基連續(xù)滅菌的主要設(shè)備：培養(yǎng)基連續(xù)滅菌的主要設(shè)備：n加熱器（連消塔）加熱器（連消塔）n維持罐（或管）維持罐（或管）n冷卻器（噴淋或真空冷卻器）冷卻器（噴淋或真空冷卻器）幾種加熱器：幾種加熱器：培養(yǎng)基連消工藝流程圖：培養(yǎng)基連消工藝流程圖：（p133）噴射加熱連續(xù)滅菌流程：噴射加熱連續(xù)滅菌流程： 特點特點: :蒸汽直接噴入生的培養(yǎng)液，溫度幾乎直接蒸汽直接噴入生的培養(yǎng)液，溫度幾乎直接上升到預(yù)定殺菌溫度，由保溫段上升到預(yù)定殺菌溫度，由保溫段管子的長度管子的長度來來保證必要的殺菌時間。保證必要的殺菌時間。薄板換熱器連續(xù)滅菌流程：薄板換熱器連續(xù)滅菌流程： 特點：

41、特點：效率高，利用效率高，利用冷的培養(yǎng)液作冷卻劑冷的培養(yǎng)液作冷卻劑。既。既冷卻了冷卻了熱的培熱的培養(yǎng)基養(yǎng)基又預(yù)熱了又預(yù)熱了冷的培養(yǎng)液，節(jié)約用水和蒸汽。并且可在冷的培養(yǎng)液，節(jié)約用水和蒸汽。并且可在20S20S內(nèi)達到殺菌溫度，經(jīng)保溫段保持必要的殺菌時間，然后在板內(nèi)達到殺菌溫度，經(jīng)保溫段保持必要的殺菌時間，然后在板式熱交換器另一段，式熱交換器另一段，20S20S內(nèi)冷卻到發(fā)酵溫度。內(nèi)冷卻到發(fā)酵溫度。 熱交換器熱交換器水水2031 進料進料35 120 120 147 120 55 出料出料35 100 （二）固體培養(yǎng)基的滅菌固體培養(yǎng)基的滅菌 （p133）n1、方法：n采用旋轉(zhuǎn)蒸煮鍋也稱轉(zhuǎn)鼓式滅菌器（滅

42、菌蒸汽壓滅菌蒸汽壓力力0.098MPa，維持，維持2030min）進行滅菌。進行滅菌。n2、用途：n固體曲、固體發(fā)酵原料的滅菌。n3、固體培養(yǎng)基的特點：n呈片狀或粒狀，不易翻動，吸水后加熱易成團，熱傳遞性能差，冷卻困難。4、旋轉(zhuǎn)蒸煮鍋結(jié)構(gòu)n有單頭（出口）和雙頭兩種，由鋼板焊制能承有單頭（出口）和雙頭兩種，由鋼板焊制能承受一定壓力。受一定壓力。n鍋中心有鍋中心有帶孔空心橫軸，帶孔空心橫軸， 蒸汽沿軸中心通入鍋內(nèi)加熱蒸汽沿軸中心通入鍋內(nèi)加熱； 滅菌結(jié)束后用真空泵抽氣，滅菌結(jié)束后用真空泵抽氣， 以降壓和降溫。以降壓和降溫。n軸裝在支架兩端的軸裝在支架兩端的 軸承中，借齒輪軸承中，借齒輪 轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)動（

43、0.51r/min）。）。（三）其他設(shè)備及物品的滅菌（三）其他設(shè)備及物品的滅菌（p137）n1、玻璃器皿及用具的滅菌：、玻璃器皿及用具的滅菌： 壓力為壓力為0.098MPa，維持，維持3060min。n2、空氣總過濾器和分過濾器滅菌：、空氣總過濾器和分過濾器滅菌： 壓力為壓力為0.174MPa，維持，維持2h，滅菌完畢，通入壓縮空，滅菌完畢，通入壓縮空氣吹干。氣吹干。n3、消泡劑滅菌：、消泡劑滅菌： 121，保溫，保溫30min。n4、尿素溶液滅菌：、尿素溶液滅菌： 105，保溫，保溫5min。n淀粉料液的滅菌：淀粉料液的滅菌：121 ，保溫，保溫30min。n5、各管路的滅菌：、各管路的滅菌

44、：0.3 0.45MPa，保溫，保溫1h。第四節(jié)第四節(jié) 空氣的除菌空氣的除菌（p137-148p137-148） 一、空氣除菌的原因一、空氣除菌的原因二、空氣除菌的方法二、空氣除菌的方法三、介質(zhì)三、介質(zhì)四、四、五、發(fā)酵生產(chǎn)中空氣凈化的工藝流程五、發(fā)酵生產(chǎn)中空氣凈化的工藝流程一、空氣除菌的原因一、空氣除菌的原因 n（一）空氣中微生物的分布（一）空氣中微生物的分布n空氣中微生物的含量和種類，隨空氣中微生物的含量和種類，隨地區(qū)，季節(jié)地區(qū)，季節(jié)和空和空氣中氣中灰塵粒子灰塵粒子多少，以及多少，以及人們的活動人們的活動情況而異。情況而異。n北方北方氣候干燥，寒冷，空氣中的含菌量較多，離氣候干燥，寒冷，空氣

45、中的含菌量較多，離地面越高，含菌量越少；一般每升高地面越高，含菌量越少；一般每升高10m10m，空氣中，空氣中的含菌量就降低一個數(shù)量級；的含菌量就降低一個數(shù)量級；n城市城市的空氣中含菌量較多，農(nóng)村的空氣中含菌量的空氣中含菌量較多，農(nóng)村的空氣中含菌量較少，一般城市空氣中雜菌數(shù)為較少，一般城市空氣中雜菌數(shù)為10103 310104 4個個m m3 3 。n空氣中的微生物種類空氣中的微生物種類: :以細菌和細菌芽胞較多，以細菌和細菌芽胞較多，也有酵母，霉菌和病毒。也有酵母，霉菌和病毒。n這些微生物大小不一，一般這些微生物大小不一，一般附著在附著在空氣中的灰空氣中的灰塵上或霧滴上。塵上或霧滴上。n灰塵

46、粒子灰塵粒子的平均大小約的平均大小約0.60.6m左右，所以空氣左右，所以空氣除菌主要是去除空氣中的除菌主要是去除空氣中的微粒微粒(0.6(0.61 1m）（二）空氣除菌的原因空氣除菌的原因 n1.空氣中存在有大量的各種各樣的微生物空氣中存在有大量的各種各樣的微生物 （工業(yè)設(shè)計中常以微生物濃度104個/m3作為空氣的污染指標。）n2.空氣中存在著潤滑油、灰塵顆粒、水蒸汽等空氣中存在著潤滑油、灰塵顆粒、水蒸汽等。（由于深層發(fā)酵所用空氣需一定壓力，空氣經(jīng)壓縮機壓縮后，將夾帶大量的油滴和水霧。如它們進入過濾介質(zhì)的纖維間，將阻塞通道，甚至使過濾介質(zhì)結(jié)塊，完全喪失其除菌作用，所以要除去這些物質(zhì)。） 二、

47、空氣除菌的方法二、空氣除菌的方法 n（一）工業(yè)發(fā)酵對空氣質(zhì)量的要求（一）工業(yè)發(fā)酵對空氣質(zhì)量的要求n隨發(fā)酵產(chǎn)品和菌種不同而異：隨發(fā)酵產(chǎn)品和菌種不同而異：n半固體制曲和酵母生產(chǎn)中無菌要求不十分嚴格無菌要求不十分嚴格，一般無需復(fù)雜的空氣凈化處理。n密閉的深層通氣發(fā)酵需嚴格的嚴格的純凈培養(yǎng)，進入發(fā)酵罐前空氣必須進行冷卻、脫水、脫油和過濾除菌等處理（如氨基酸、抗生素等）。n同一工廠的不同生產(chǎn)區(qū)域（環(huán)節(jié)）有不同的同一工廠的不同生產(chǎn)區(qū)域（環(huán)節(jié)）有不同的空氣無菌度的要求?？諝鉄o菌度的要求。（二）發(fā)酵對空氣（二）發(fā)酵對空氣無菌程度無菌程度的要求的要求 n好氣性發(fā)酵過程中需要大量的無菌空氣，空氣要作到絕對無菌在目

48、前是不可能的，也是不經(jīng)濟的。n無菌空氣：無菌空氣：通過除菌處理使空氣中含菌量降到零或者極通過除菌處理使空氣中含菌量降到零或者極低從而使污染的可能性降至極小。低從而使污染的可能性降至極小。n發(fā)酵對無菌空氣的要求：發(fā)酵對無菌空氣的要求：無菌，無灰塵，無雜質(zhì)，無水，無菌，無灰塵，無雜質(zhì)，無水，無油，正壓等幾項指標。無油，正壓等幾項指標。n發(fā)酵對無菌空氣的發(fā)酵對無菌空氣的無菌程度無菌程度要求：要求：只要在發(fā)酵過程中不只要在發(fā)酵過程中不因無菌空氣染菌，而造成損失即可。因無菌空氣染菌，而造成損失即可。n一般按染菌率計算一般按染菌率計算，在工程設(shè)計中一般要求染菌率為，在工程設(shè)計中一般要求染菌率為1010-3

49、-3 即即10001000次發(fā)酵無菌空氣使用周期中只允許一次染菌。次發(fā)酵無菌空氣使用周期中只允許一次染菌。n一般空氣無菌程度是用空氣潔凈度表示。一般空氣無菌程度是用空氣潔凈度表示。n空氣潔凈度：空氣潔凈度：潔凈環(huán)境中空氣含塵量多潔凈環(huán)境中空氣含塵量多少的程度。少的程度。n空氣潔凈度的高低是用空氣潔凈度的高低是用空氣潔凈度級別空氣潔凈度級別來區(qū)分的。來區(qū)分的。n空氣潔凈度級別是用操作時間內(nèi)空氣的空氣潔凈度級別是用操作時間內(nèi)空氣的計數(shù)含塵量計數(shù)含塵量表示。表示。n環(huán)境空氣的潔凈程度：環(huán)境空氣的潔凈程度：p138（三）空氣除菌的方法（三）空氣除菌的方法（p141-146） n空氣除菌：空氣除菌：n就

50、是除去或殺死空氣中的微生物。n常用的方法：常用的方法：n加熱殺菌n輻射殺菌n靜電除菌n過濾除菌 1、加熱滅菌、加熱滅菌n原理：原理：基于加熱后微生物體內(nèi)的蛋白（酶）熱變性而得以實現(xiàn)。n熱空氣進入培養(yǎng)系統(tǒng)之前，一般均需用壓縮機壓縮，提高壓力。n空氣壓縮后溫度能達到200以上，保持一定時間后，便可實行干熱殺菌。 空氣熱滅菌流程示意圖空氣熱滅菌流程示意圖1-空氣壓縮機空氣壓縮機 2-粗過濾器粗過濾器 3-保溫管保溫管 4-貯氣罐貯氣罐 5-保溫罐保溫罐 6-列管式冷卻器列管式冷卻器 7-渦輪壓縮機渦輪壓縮機 8-預(yù)熱器預(yù)熱器 9-粗過濾器粗過濾器 10-空氣吸入塔空氣吸入塔n利用空氣壓縮時所產(chǎn)生的熱

51、量進行滅菌的原理對制備大量無菌空氣有特別意義。n實際應(yīng)用中需考慮培養(yǎng)裝置與空氣壓縮機的相對位置，連接壓縮機與培養(yǎng)裝置的管道的滅菌以及管道長度等。n熱殺菌流程見p141 。2 2輻射滅菌法輻射滅菌法 n原理：原理：2537波長的紫外線具有極強烈的殺菌效力，它的主要作用是使微生物的DNA分子產(chǎn)生的胸腺嘧啶的二聚體，導(dǎo)致細胞死亡。n應(yīng)用：應(yīng)用：表面滅菌、無菌室滅菌。n無菌室常用的紫外燈功率為30W，安裝在操作臺上方一米左右高處，每次照射1530min既可。n特點：特點：紫外線有很強的殺菌力，但穿透力很弱，但穿透力很弱，一張薄紙即可完全擋住紫外線，一張薄紙即可完全擋住紫外線，因此待滅菌物品必須置于紫外

52、光直接照射下，而且在一定范圍內(nèi)作用強度與距離平方成反比。超凈工作臺超凈工作臺注意事項：注意事項：n此外，紫外線對人體組織有一定刺激作用，眼睛、皮膚受照射后會產(chǎn)生某些癥狀，所以工作人員在無菌室操作時應(yīng)關(guān)操作時應(yīng)關(guān)閉紫外燈。閉紫外燈。n 注意注意3、靜電除菌、靜電除菌n靜電除塵器可除去空氣中的水霧、油霧、塵埃，靜電除塵器可除去空氣中的水霧、油霧、塵埃，同時也除去微生物。同時也除去微生物。n原理：原理：利用利用靜電引力來吸附靜電引力來吸附帶電粒子而達到除帶電粒子而達到除塵滅菌目的。塵滅菌目的。n對于一些直徑小的微粒，所帶電荷小，不能被對于一些直徑小的微粒，所帶電荷小，不能被吸附而沉降。吸附而沉降。n

53、應(yīng)用：應(yīng)用：潔凈工作臺。潔凈工作臺。電電 除除 塵塵 電電 源源 靜電除塵器裝置圖：靜電除塵器裝置圖：4 4、介質(zhì)過濾除菌、介質(zhì)過濾除菌 n介質(zhì)過濾除菌：是使空氣通過經(jīng)高溫滅菌的介質(zhì)過濾層，將空氣中的微生物等顆粒阻截在介質(zhì)層中，而達到除菌的目的。n特點：從可靠性、經(jīng)濟適用與便于控制等方面考慮，目前仍以介質(zhì)過濾法較好，也是大多數(shù)發(fā)酵廠廣泛采用的方法。三、介質(zhì)過濾除菌三、介質(zhì)過濾除菌 （p143-146）n（一）介質(zhì)過濾除菌的材料（一）介質(zhì)過濾除菌的材料n（二）介質(zhì)過濾除菌的原理（二）介質(zhì)過濾除菌的原理n（三）影響介質(zhì)過濾效率的因素（三）影響介質(zhì)過濾效率的因素n（四）提高過濾除菌效率的措施（四）提

54、高過濾除菌效率的措施（一）（一）介質(zhì)介質(zhì)過濾除菌的材料過濾除菌的材料（p143-145）n、棉花：、棉花：纖維細長，纖維細長，16162020m m，填充，填充150150200kg/m200kg/m3 3。n、玻璃纖維：、玻璃纖維：直徑直徑8 81919m m，直徑越小越好，直徑越小越好，但小易斷。缺點：更換時碎末飛揚，過敏。但小易斷。缺點：更換時碎末飛揚，過敏。n、活性炭：、活性炭：大表面，物理吸附，空氣阻力小，大表面，物理吸附，空氣阻力小，常夾帶在二層棉花中降低阻力，為整個過濾器的常夾帶在二層棉花中降低阻力，為整個過濾器的1/31/31/21/2。n、超細玻璃纖維紙、超細玻璃纖維紙: :

55、以攔截為主，直徑以攔截為主，直徑1 11.51.5m m，有較高過濾效率。缺點為強度差，受溫，有較高過濾效率。缺點為強度差，受溫后纖維松散。只用于分過濾器?？杉尤肽緷{纖維后纖維松散。只用于分過濾器?？杉尤肽緷{纖維或其他纖維或采用樹脂并加疏松劑?；蚱渌w維或采用樹脂并加疏松劑。 n、石棉濾板：、石棉濾板：藍石棉藍石棉2020加加8080紙將混合打漿。紙將混合打漿。溫強度大，過濾效率低，耐蒸氣反復(fù)殺菌。溫強度大，過濾效率低，耐蒸氣反復(fù)殺菌。 n、燒結(jié)材料過濾介質(zhì)：、燒結(jié)材料過濾介質(zhì)：聚乙烯醇過濾板。聚乙烯醇過濾板。 n、新型過濾介質(zhì)、新型過濾介質(zhì) ：微孔濾膜。微孔濾膜。n1 1、概述、概述 n目前

56、發(fā)酵工廠采用的空氣過濾設(shè)備大多數(shù)是傳目前發(fā)酵工廠采用的空氣過濾設(shè)備大多數(shù)是傳統(tǒng)的統(tǒng)的深層過濾設(shè)備深層過濾設(shè)備，濾層厚度一般為，濾層厚度一般為1 12 2米，米，所用的所用的過濾介質(zhì)一般是過濾介質(zhì)一般是棉花、活性炭，也有采棉花、活性炭，也有采用玻璃纖維、焦炭等。用玻璃纖維、焦炭等。n對不同的材料，材料的不同規(guī)格，材料的填充對不同的材料，材料的不同規(guī)格，材料的填充情況不同，都會得到不同的過濾效果。為了制情況不同，都會得到不同的過濾效果。為了制取適合要求的無菌空氣，就得深入研究取適合要求的無菌空氣，就得深入研究深層過深層過濾的各種關(guān)系濾的各種關(guān)系。 n深層過濾所用的過濾介質(zhì)深層過濾所用的過濾介質(zhì)棉花

57、的纖維直徑一般為棉花的纖維直徑一般為16162020m m。充填系數(shù)為。充填系數(shù)為8%8%時，棉花纖維所形成網(wǎng)格的孔隙為時，棉花纖維所形成網(wǎng)格的孔隙為20205050m m，微粒大小為，微粒大小為(0.5(0.52 2m)m)。n過濾除菌原理過濾除菌原理: :深層過濾所用介質(zhì)的間隙，一般深層過濾所用介質(zhì)的間隙，一般大于固體顆粒（微生物細胞），但空氣中的菌體大于固體顆粒（微生物細胞），但空氣中的菌體還能夠除去的原因是：還能夠除去的原因是：n微粒隨氣流通過濾層時，濾層纖維所形成的網(wǎng)格微粒隨氣流通過濾層時，濾層纖維所形成的網(wǎng)格阻礙氣流前進，使氣流出現(xiàn)無數(shù)次改變運動速度阻礙氣流前進，使氣流出現(xiàn)無數(shù)次改

58、變運動速度和運動方向，繞過纖維前進。這些改變引起微粒和運動方向，繞過纖維前進。這些改變引起微粒以對濾層纖維以對濾層纖維產(chǎn)生慣性沖擊、阻攔、重力沉降、產(chǎn)生慣性沖擊、阻攔、重力沉降、布朗擴散、靜電吸引等作用布朗擴散、靜電吸引等作用而把微粒滯留在纖維而把微粒滯留在纖維表面上。表面上。 （1）布朗擴散截留作用）布朗擴散截留作用n布朗擴散：布朗擴散：n直徑很小的微粒微粒在很慢的氣流中很慢的氣流中產(chǎn)生的不規(guī)則的直線運轉(zhuǎn)稱為布朗擴散。n作用的條件：作用的條件：n氣流速度很慢、纖維間隙較小。n作用的結(jié)果：作用的結(jié)果：n增加了微粒與纖維的接觸滯留機會，被截留在纖維上。（2）攔截截留作用）攔截截留作用n在慣性截留

59、作用為零為零的氣流速度以下（臨界氣流速度），當微生物等微粒隨氣流慢慢靠近纖維時，受纖維所阻改變氣流方向，繞過纖維前進，在纖維周邊形成一層邊界滯留區(qū)。n滯留區(qū)的速度更慢。進入滯留區(qū)的微粒就容易被纖維黏附截留。（3）慣性撞擊截留作用）慣性撞擊截留作用n微粒隨氣流通過濾層時，濾層纖維縱橫交錯所微粒隨氣流通過濾層時，濾層纖維縱橫交錯所形成的網(wǎng)格形成的網(wǎng)格阻礙阻礙氣流前進，使氣流不斷改變運氣流前進，使氣流不斷改變運動速度和運動方向。動速度和運動方向。由于微生物顆粒的慣性大由于微生物顆粒的慣性大于空氣于空氣，所以當空氣流遇阻而繞道前進時，微，所以當空氣流遇阻而繞道前進時，微生物顆粒由于生物顆粒由于不能及時

60、的改變它的運動方向不能及時的改變它的運動方向，結(jié)果就撞擊纖維并被截留在纖維的表面。結(jié)果就撞擊纖維并被截留在纖維的表面。n機理：重力沉降是一個穩(wěn)定的分離作用，當微機理：重力沉降是一個穩(wěn)定的分離作用，當微粒所受的重力粒所受的重力大于大于氣流對它的拖帶力時，微粒氣流對它的拖帶力時，微粒就容易沉降。就容易沉降。n就單一的重力沉降情況下，大顆粒比小顆粒作就單一的重力沉降情況下，大顆粒比小顆粒作用顯著，對于小顆粒只有在氣流速度很慢時才用顯著，對于小顆粒只有在氣流速度很慢時才起作用。起作用。n一般它是與攔截作用相配合的，一般它是與攔截作用相配合的，即在纖維的邊即在纖維的邊界滯留區(qū)內(nèi)，微粒的沉降作用提高了攔截