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文檔簡介
第六節(jié)
培養(yǎng)基的滅菌方法及原理問題1在發(fā)酵生產(chǎn)中,為什么要進(jìn)行滅菌操作?P491、由于雜菌的污染,使生物反應(yīng)中的培養(yǎng)物質(zhì)因雜菌的消耗而損失,造成生產(chǎn)能力的下降;2、由于雜菌所產(chǎn)生的一些代謝產(chǎn)物,或在染菌后改變了培養(yǎng)液的某些理化特性,使產(chǎn)物的提取和分離變得困難,造成收率降低或使產(chǎn)品的質(zhì)量下降;3、雜菌會(huì)大量繁殖,會(huì)改變反應(yīng)介質(zhì)的PH值,從而使生物反應(yīng)發(fā)生異常變化;4、雜菌可能會(huì)分解產(chǎn)物,從而使生產(chǎn)過程失敗;5、發(fā)生噬菌體污染,微生物細(xì)胞被裂解,而使生產(chǎn)失敗,等等。1、培養(yǎng)基如何分類?在發(fā)酵生產(chǎn)中常用的固體還是液體培養(yǎng)基?2、說說培養(yǎng)基的六大營養(yǎng)要素?復(fù)習(xí)根據(jù)培養(yǎng)基的用途(特殊用途)不同,可將培養(yǎng)基分成:孢子\種子\發(fā)酵
增殖、選擇和鑒別培養(yǎng)基
根據(jù)培養(yǎng)基狀態(tài)不同,可將培養(yǎng)基分成:
固體、液體和半固體培養(yǎng)基
根據(jù)營養(yǎng)物質(zhì)的來源不同,培養(yǎng)基可分為:
天然培養(yǎng)基、合成培養(yǎng)基和半合成培養(yǎng)基
當(dāng)前第1頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)一、滅菌的方法
問題2為防止雜菌的污染,整個(gè)生化生產(chǎn)過程哪些需要注意滅菌?消毒與滅菌的區(qū)別?
消毒與滅菌在發(fā)酵工業(yè)中均有廣泛應(yīng)用。消毒是指用物理或化學(xué)方法殺死物料、容器、器具內(nèi)外的病源微生物。一般只能殺死營養(yǎng)細(xì)胞而不能殺死細(xì)菌芽孢。例如,用于消牛奶、啤酒和釀酒原汗等的巴氏消毒法,是將物料加熱至60℃維持30min,以殺死不耐高溫的物料中的微生物營養(yǎng)細(xì)胞。
滅菌是用物理或化學(xué)方法殺死或除去環(huán)境中所有微生物,包括營養(yǎng)細(xì)胞、細(xì)菌芽孢和孢子。
消毒不一定能達(dá)到滅菌要求,而滅菌則可達(dá)到消毒的目的。
培養(yǎng)基、發(fā)酵設(shè)備、空氣、菌種制作基本概念當(dāng)前第2頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)控制有害微生物主要有以下幾種措施
當(dāng)前第3頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)1、滅菌(sterilization)采用強(qiáng)烈的理化因素使任何物體內(nèi)外部的一切微生物永遠(yuǎn)喪失其生長繁殖能力的措施,稱為滅菌,例如各種高溫滅菌措施等。滅菌實(shí)質(zhì)上可分殺菌和溶菌兩種,前者指菌體雖死,但形體尚存,后者則指菌體殺死后,其細(xì)胞發(fā)生溶化、消失的現(xiàn)象。當(dāng)前第4頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)當(dāng)前第5頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)2、消毒(disinfection)從字義上來看,消毒就是消除毒害,這里的“毒害”就是指傳染源或致病菌的意思,英文中的“dis-infection”也是“消除傳染”的意思。所以,消毒是一種采用較溫和的理化因素,僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對(duì)人體有害的病原菌,而對(duì)被消毒的物體基本無害的措施。當(dāng)前第6頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)3、防腐(antisepsis)防腐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(dá)到防止食品等發(fā)生霉腐的措施。(1)低溫(2)缺氧(3)干燥
(4)高滲
(5)高酸度
(6)防腐劑當(dāng)前第7頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)4、化療(chemotherapy)化療即化學(xué)治療。它是利用具有高度選擇毒力(即對(duì)病原菌具有高度毒力而對(duì)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(dá)到治療該傳染病的一種措施。用于化療目的的化學(xué)物質(zhì)稱化學(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。
當(dāng)前第8頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)1、化學(xué)試劑滅菌法化學(xué)試劑:甲醛、乙醇或新潔爾滅、高錳酸鉀等適用范圍:環(huán)境空氣、皮膚及器械的表面消毒2、射線滅菌法3、干熱滅菌法電磁波、紫外線或放射性物質(zhì)適用范圍:無菌室、接種箱常用烘箱,滅菌條件為在160℃下保溫1h適用范圍:金屬或玻璃器皿當(dāng)前第9頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)4、濕熱滅菌法利用飽和蒸汽進(jìn)行滅菌、條件為:121℃,30min適用范圍:廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)設(shè)備及培養(yǎng)基的滅菌
例:高壓滅菌鍋5、過濾除菌法利用過濾方法阻留微生物適用范圍:制備無菌空氣6、火焰滅菌法火焰適用范圍:接種針、玻璃棒、三角瓶口酒精燈當(dāng)前第10頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)滅菌方法連線題接種針、試管口環(huán)境空氣、皮膚表面無菌室、接種箱培養(yǎng)基的滅菌空氣過濾除菌法火焰滅菌法濕熱滅菌法射線滅菌法化學(xué)試劑滅菌法比較各種微生物對(duì)熱的抵抗能力大小營養(yǎng)細(xì)胞、芽孢、病毒或孢子當(dāng)前第11頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)二、濕熱滅菌原理濕熱滅菌原理P50滅菌條件滅菌不利方面由于蒸汽具有很強(qiáng)的穿透能力,而且在冷凝時(shí)會(huì)放出大量的冷凝熱(潛熱),很容易使蛋白質(zhì)凝固而殺死各種微生物。121℃,30min。同時(shí)也會(huì)破壞培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分,甚至?xí)a(chǎn)生不利于菌體生長的物質(zhì)。因?yàn)?,在工業(yè)培養(yǎng)過程中,除了盡可能殺死培養(yǎng)基中的雜菌外,還要盡可能減少培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的損失當(dāng)前第12頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)1、衡量熱滅菌指標(biāo)P51
熱死時(shí)間:即在規(guī)定溫度下殺死一定比例的微生物所需要的時(shí)間。致死溫度:殺死微生物的極限溫度。致死時(shí)間:在此溫度下,殺死全部微生物所需要的時(shí)間。P51表3-15和3-16熱阻:對(duì)熱的抵抗力,指微生物在某一特定條件(主要是溫度和加熱方式)下的致死時(shí)間。相對(duì)熱阻:幾種微生物對(duì)熱的相對(duì)抵抗能力。指微生物在某一特定條件下的致死時(shí)間與另一微生物在相同條件下的致死時(shí)間的比值。表3-17列出了某些微生物的相對(duì)熱阻。
滅菌方式大腸桿菌霉菌孢子細(xì)菌芽孢噬菌體或病毒干熱滅菌12-1010001濕熱滅菌12-103×1051-5苯酚11-21×10930甲醛12-102502紫外線15-1002-55-10當(dāng)前第13頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)從表中可看出
芽孢或孢子的熱阻要比生長期營養(yǎng)細(xì)胞的熱阻大得多,這是由于芽孢或孢子內(nèi)吡啶二羧酸含量對(duì)熱阻的增加有關(guān)。另外,芽孢子中蛋白質(zhì)含水量較營養(yǎng)細(xì)胞低(特別是游離水分少),也是芽孢耐熱強(qiáng)的一個(gè)原因。圖3-3和圖3-4分別為大腸桿菌營養(yǎng)細(xì)胞和FS7954芽孢桿菌的芽孢在不同溫度下的死亡情況。
10t(min)N/N0大腸桿菌在不同溫度下的死亡曲線10-110-210-310-42468106058565410t(min)N/N0嗜熱脂肪芽孢桿菌芽孢在不同溫度下的死亡曲線10-110-210-310-4510152025121116110108105從表中可看出問題說說芽孢或孢子的熱阻要比營養(yǎng)細(xì)胞的熱阻大的原因?當(dāng)前第14頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)比較熱阻大小營養(yǎng)細(xì)胞、芽孢、病毒或孢子說說工業(yè)化生產(chǎn)中廣泛使用濕熱滅菌法優(yōu)缺點(diǎn)?問題當(dāng)前第15頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)當(dāng)前第16頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)受熱時(shí)間如何確定?在發(fā)酵工業(yè)中,對(duì)培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備的滅菌,廣泛使用濕熱滅菌法。工廠里,蒸汽比較容易獲得,控制操作條件方便,是一種簡單而又價(jià)廉、有效的滅菌方法。用濕熱滅菌的方法處理培養(yǎng)基,其加熱受熱時(shí)間與滅菌程度和營養(yǎng)成分的破壞都有關(guān)系。營養(yǎng)成分的減少將影響菌種的培養(yǎng)和產(chǎn)物的生成,所以滅菌程度和營養(yǎng)成分的破壞成為滅菌工作中的主要矛盾,恰當(dāng)掌握加熱受熱時(shí)間是滅菌工作的關(guān)鍵。當(dāng)前第17頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)2、微生物的死亡速率:對(duì)數(shù)殘留定律P52
微生物受熱死亡的原因,主要是因高溫使微生物體內(nèi)的一些重要蛋白質(zhì),如酶等,發(fā)生凝固、變性,從而導(dǎo)致微生物無法生存而死亡。微生物受熱而喪失活力,但其物理性質(zhì)不變。
在一定溫度下,微生物的受熱死亡遵照分子反應(yīng)速度理論。在滅菌過程中,活菌數(shù)逐漸減少,其減少量隨殘留活菌數(shù)的減少而遞減,即微生物的死亡速率與任一瞬時(shí)殘存的活菌數(shù)成正比,
當(dāng)前第18頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)式中,N—?dú)埓娴幕罹鷶?shù);t—滅菌時(shí)間(s);K—滅菌速度常數(shù)(s-1),也稱反應(yīng)速度常數(shù)或比死亡速度常數(shù),此常數(shù)的大小與微生物的種類與加熱溫度有關(guān);dN/dt—活菌數(shù)瞬時(shí)變化速率,即死亡速率。積分得:
式中:N0—開始滅菌(t=0)時(shí)原有活菌數(shù);Nt----經(jīng)時(shí)間t后殘存活菌數(shù)。微生物的死亡速率與任一瞬時(shí)殘存的活菌數(shù)成正比
上式是計(jì)算滅菌的基本公式,滅菌速度常數(shù)K是判斷微生物受熱死亡難易程度的基本依據(jù)。各種微生物在同樣的溫度下K值是不同的,K值愈小,則此微生物愈耐熱。當(dāng)前第19頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)10t(min)N/N0大腸桿菌在不同溫度下的死亡曲線10-110-210-310-424681060嗜熱脂肪芽孢桿菌芽孢在不同溫度下的死亡曲線58565410t(min)N/N010-110-210-310-4510152025121116110108105從表中可看出問題在121度,枯草桿菌FS5230的K為0.047s-1,梭狀芽孢桿菌PA3679的K值為0.03s-1,請(qǐng)問哪一種微生物更耐熱?1)如微生物存在芽孢,其死亡速率呈現(xiàn)非對(duì)數(shù)死亡定律;2)培養(yǎng)液中油脂、糖類及一定濃度的蛋白質(zhì)會(huì)增加微生物的耐熱性;高濃度鹽類、色素能削減其耐熱性;3)工程上,在進(jìn)行滅菌的設(shè)計(jì)時(shí),常認(rèn)為N/N0=0.001,即在1000次滅菌中,允許有一次失敗;4)同一種微生物在不同的滅菌溫度下,k值不同,滅菌溫度愈低,k值愈??;溫度愈高,k值愈大。注:從上述的微生物對(duì)數(shù)死亡規(guī)律和非對(duì)數(shù)死亡動(dòng)力學(xué)模型方程式可知,如果要達(dá)到徹底滅菌,即滅菌結(jié)束時(shí)殘留的活微生物數(shù)等于0,則滅菌所需的時(shí)間應(yīng)為無限長,這在實(shí)際中是不可能的。當(dāng)前第20頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)3、滅菌溫度和時(shí)間的選擇微生物的受熱死亡屬于單分子反應(yīng),其滅菌速率常數(shù)K與溫度之間的關(guān)系可用阿累尼烏斯公式表示:A---頻率常數(shù),也稱阿累尼烏斯常數(shù),s-1;R---氣體常數(shù),8.314J/mol·K;T---絕對(duì)溫度,K;ΔE---微生物死亡活化能,J/mol。K—滅菌速度常數(shù)(s-1),也稱反應(yīng)速度常數(shù)或比死亡速度常數(shù).上面說過,當(dāng)培養(yǎng)基被加熱滅菌時(shí),常會(huì)出現(xiàn)這樣的矛盾,這就是,加熱時(shí),微生物固然會(huì)被殺死,但培養(yǎng)基中的有用成分也會(huì)隨之遭到破壞,那么有何良策可以既達(dá)到滅菌要求,同時(shí)又不破壞或盡可能少破壞培養(yǎng)基中的有用成分呢?實(shí)踐證明,在高壓加熱的情況下,培養(yǎng)基中的氨基酸和維生素極易被破壞,如在121℃,僅20min,就有59%的賴氨酸和精氨酸及其他堿性氨基酸被破壞,蛋氨酸和色氨酸也有相當(dāng)數(shù)量被破壞。因此,必須選擇一個(gè)既能滿足滅菌需要,又可使培養(yǎng)基的破壞盡可能養(yǎng)活的滅菌工藝條件。當(dāng)前第21頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)滅菌時(shí),培養(yǎng)基成分分解速率常數(shù)K`與溫度之間的關(guān)系也可用阿累尼烏斯公式表示:K`---培養(yǎng)基內(nèi)易被破壞成分的分解速率常數(shù);A`---頻率常數(shù),也稱阿累尼烏斯常數(shù),s-1;R---氣體常數(shù),8.314J/mol·K;T---絕對(duì)溫度,K;ΔE`---培養(yǎng)基成分分解所需活化能,J/mol。
當(dāng)培養(yǎng)基成分從T1上升到T2時(shí),微生物的死亡速率與培養(yǎng)基的分解有如下關(guān)系:從上式可知,K值的大小與微生物的種類與加熱溫度有關(guān)當(dāng)前第22頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)通過實(shí)驗(yàn)測定可知:
滅菌時(shí)殺死微生物的活化能大于培養(yǎng)基成分的破壞活化能值,因此:即隨著溫度的上升,微生物的死亡速率常數(shù)增加倍數(shù)要大于培養(yǎng)基成分的破壞速率的增加倍數(shù)。也就是說,結(jié)論1:當(dāng)滅菌溫度上升時(shí),微生物死亡速率的提高要超過培養(yǎng)基成分的破壞速率的增加。從上述的分析可知,在熱滅菌過程中,同時(shí)會(huì)發(fā)生微生物死亡和培養(yǎng)基破壞這兩種過程,且這兩種過程的進(jìn)行速度都隨溫度的升高而加速,但微生物的死亡速率隨溫度的升高更為顯著。據(jù)測定,每升高10℃時(shí)一般化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率的增加倍數(shù)是1.5-2.0,而殺死芽孢為5-10,殺死微生物細(xì)胞為35左右。。當(dāng)前第23頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)
由此可見,若要減少營養(yǎng)成分的破壞,可升高溫度滅菌。結(jié)論2:在滅菌時(shí)選擇較高的溫度、較短的時(shí)間,這樣便既可達(dá)到需要的滅菌程度,同時(shí)又可減少營養(yǎng)物質(zhì)的損失。
滅菌溫度℃滅菌時(shí)間(分)營養(yǎng)成分破壞量%10040099.31103667.01151550.0120427.01300.58.01450.082.01500.011.0
表3-21滅菌溫度、時(shí)間與營養(yǎng)成分破壞量的關(guān)系(N/No=0.001)
當(dāng)前第24頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)問題滅菌要達(dá)到殺死99.99%的細(xì)菌芽孢,有兩種方法可以采用,一種是118℃滅菌15min,另一種是128℃滅菌5min。哪一種方法好,為什么?答:從理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐都可證明,在滅菌過程中,同時(shí)會(huì)發(fā)生微生物死亡和培養(yǎng)基破壞這兩種過程,且這兩種過程的進(jìn)行速度都隨溫度的升高而加速,但微生物的死亡速率隨溫度的升高更為顯著。
因此,對(duì)于同一滅菌效果,選擇較高的溫度、較短的時(shí)間,這樣便既可達(dá)到需要的滅菌程度,同時(shí)又可減少營養(yǎng)物質(zhì)的損失。當(dāng)前第25頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)第七節(jié)培養(yǎng)基的濕熱滅菌方式及滅菌時(shí)間的計(jì)算1、間歇滅菌(分批滅菌、實(shí)消)P56定義:將配制好的培養(yǎng)基同時(shí)放在發(fā)酵罐或其他裝置中,通入蒸汽將培養(yǎng)基和所用設(shè)備一起進(jìn)行加熱滅菌的過程,通常也稱為實(shí)罐滅菌。(常用)24016012080時(shí)間(min)050100150溫度升溫冷卻保溫過程包括:升溫、保溫和冷卻等三個(gè)階段。
各階段對(duì)滅菌的貢獻(xiàn):20%、75%、5%圖為培養(yǎng)基間歇滅菌過程中的溫度變化情況。1)基本概念一、培養(yǎng)基的濕熱滅菌方式當(dāng)前第26頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)
在實(shí)際生產(chǎn)中,也可能遇到所供蒸汽不足、溫度不夠高的情況,這時(shí)可以適當(dāng)延長滅菌時(shí)間。生產(chǎn)上甚至有用100℃蒸煮而達(dá)到徹底滅菌的實(shí)例。如要做固體曲而沒有高溫蒸汽時(shí),可將原料用100蒸汽蒸30min,殺死其中的營養(yǎng)細(xì)胞,但孢子與細(xì)菌的芽孢沒有被殺死。將蒸過的原料置于室溫下過夜,未被殺死的孢子便發(fā)芽生長,芽孢發(fā)育成營養(yǎng)細(xì)胞,再30min便可殺死。如此連續(xù)反復(fù)進(jìn)行2-3次,亦可達(dá)到徹底滅菌的目的。
從以上分析可知,滅菌過程中加熱和保溫階段的滅菌作用是主要的,而冷卻階段的滅菌作用是次要的,一般很小,可以忽略不計(jì)。此外,還應(yīng)指出的是,應(yīng)當(dāng)避免長時(shí)間的加熱階段,因?yàn)榧訜釙r(shí)間過長,不僅破壞營養(yǎng)物質(zhì),而且也有可能引起培養(yǎng)液中某些有害物質(zhì)的生成,從而影響培養(yǎng)過程的順利進(jìn)行。問題
在實(shí)際生產(chǎn)中,如果遇到所供蒸汽不足,如何有用100℃蒸煮而達(dá)到徹底滅菌?家用土蒸鍋對(duì)食用菌三級(jí)種進(jìn)行滅菌當(dāng)前第27頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)2)間歇滅菌的操作間歇滅歇是在所用的發(fā)酵罐或其他培養(yǎng)裝置中進(jìn)行的,它是在配制罐中配好培養(yǎng)基后,通過專用管道輸入發(fā)酵罐等培養(yǎng)設(shè)備中,然后開始滅菌。在進(jìn)行培養(yǎng)基的間歇滅菌之前,通常先將發(fā)酵罐等培養(yǎng)裝置的分空氣過濾器進(jìn)行滅菌,并且用空氣將分過濾器吹干。開始滅菌時(shí),應(yīng)先放去夾套或蛇管中的冷水,開啟排氣管閥,通過空氣管向發(fā)酵罐內(nèi)的培養(yǎng)基通入蒸汽進(jìn)行加熱,同時(shí),也可在夾套內(nèi)通蒸汽進(jìn)行間接加熱。當(dāng)培養(yǎng)基溫度升到70左右時(shí),從取樣管和放料管向罐內(nèi)通入蒸汽進(jìn)一步加熱,當(dāng)溫度升至120℃,罐壓為1*105Pa(表壓)時(shí),打開接種、補(bǔ)料、消泡劑、酸、堿等管道閥門進(jìn)行排汽,當(dāng)然在保溫過程中,應(yīng)注意凡在培養(yǎng)基液面下的各種進(jìn)口管道都應(yīng)通入蒸汽,而在液面以上的其余各管道則應(yīng)排放蒸汽,這樣才能不留死角,從而保證滅菌徹底。保溫結(jié)束后,依次關(guān)閉各排汽、進(jìn)汽閥門,待罐內(nèi)壓力低于空氣壓力后,向罐內(nèi)通入無菌空氣,在夾套或蛇管中通冷水降溫,使培養(yǎng)基的溫度降到所需的溫度,進(jìn)行下一步的發(fā)酵和培養(yǎng)。由于培養(yǎng)基的間歇滅菌不需要專門的滅菌設(shè)備,投資少,對(duì)設(shè)備要求簡單,對(duì)蒸汽的要求也比較低,且滅菌效果可靠,因此,間歇滅菌是中小型生產(chǎn)工廠經(jīng)常采用的一種培養(yǎng)基滅菌方法。
當(dāng)前第28頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)2、連續(xù)滅菌(連消)P57
1)定義:將配制好的培養(yǎng)基在向發(fā)酵罐等培養(yǎng)裝置輸送的同時(shí)進(jìn)行加熱、保溫和冷卻而進(jìn)行滅菌。左圖為連續(xù)滅菌過程中溫度的變化情況。由圖可以看出,連續(xù)滅菌時(shí),培養(yǎng)基可在短時(shí)間內(nèi)加熱到保溫溫度,并且能很快地被冷卻,因此可在比間歇滅菌更高的溫度下進(jìn)行滅菌,而由于滅菌溫度很高,保溫時(shí)間就相應(yīng)地可以很短,極有利于減少培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)的破壞。當(dāng)前第29頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)發(fā)酵罐蒸汽蒸汽冷卻水無菌培養(yǎng)基配料罐泵加熱塔維持罐冷卻管
連續(xù)滅菌的基本設(shè)備一般包括(1)配料預(yù)熱罐,將配制好的料液預(yù)熱到60-70,以避免連續(xù)滅菌時(shí)由于料液與蒸汽溫度相差過大而產(chǎn)生水汽撞擊聲;(2)連消塔,連消塔的作用主要是使高溫蒸汽與料液迅速接觸混和,并使料液的溫度很快升高到滅菌溫度(126-132);(3)維持罐,連消塔加熱的時(shí)間很短,光靠這段時(shí)間的滅菌是不夠的,維持罐的作用是使料液在滅菌溫度下保持5-7min,以達(dá)到滅菌的目的;(4)冷卻管,從維持罐出來的料液要經(jīng)過冷卻排管進(jìn)行冷卻,生產(chǎn)上一般采用冷水噴淋冷卻,冷卻到40-50后,輸送到預(yù)先已經(jīng)滅菌過的罐內(nèi)。當(dāng)前第30頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)噴射加熱連續(xù)滅菌流程滅菌介質(zhì)原料介質(zhì)蒸汽T=140度保溫段真空
流程中采用了蒸汽噴射器,它使培養(yǎng)液與高溫蒸汽直接接觸,從而在短時(shí)間內(nèi)可將培養(yǎng)液急速升溫至預(yù)定的滅菌溫度然后在該溫度下維持一段時(shí)間滅菌,滅菌后的培養(yǎng)基通過一膨脹閥進(jìn)入真空冷卻器急速冷卻,從圖中可以看出,由于該流程中培養(yǎng)基受熱時(shí)間短,營養(yǎng)物質(zhì)的損失也就不很嚴(yán)重,同時(shí)該流程保證了培養(yǎng)基物料先進(jìn)先出,避免了過熱或滅菌不徹底等現(xiàn)象。分別說出優(yōu)點(diǎn)當(dāng)前第31頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)薄板換熱器連續(xù)滅菌流程進(jìn)料35℃100℃120℃維持罐120℃蒸汽147℃120℃55℃出料35℃水20℃31℃流程中采用了薄板換熱器作為培養(yǎng)液的加熱和冷卻器,蒸汽在薄板換熱器的加熱段使培養(yǎng)液的溫度升高,經(jīng)維持段保溫一定時(shí)間后,培養(yǎng)基在薄板換熱器的冷卻段進(jìn)行冷卻,從而使培養(yǎng)基的預(yù)熱、加熱滅菌及冷卻過程可在同一設(shè)備內(nèi)完成。該流程的加熱和冷卻時(shí)間比噴射加熱連續(xù)滅菌流程要長些,但由于在培養(yǎng)基的預(yù)熱過程同時(shí)也起到了滅菌后培養(yǎng)基的冷卻,因而節(jié)約了蒸汽和冷卻水的用量。
分別說出優(yōu)點(diǎn)當(dāng)前第32頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)3、間歇滅菌與連續(xù)滅菌的比較
間歇滅菌或連續(xù)滅菌都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),現(xiàn)比較如下:滅菌方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)連續(xù)滅菌1.
滅菌溫度高,可減少培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的損失2.
操作條件恒定,滅菌質(zhì)量穩(wěn)定3.
易于實(shí)現(xiàn)管道化和自控操作4.
避免了反復(fù)的加熱和冷卻,提高了熱的利用率5.
發(fā)酵設(shè)備利用率高1.
對(duì)設(shè)備的要求高,需另外設(shè)置加熱、冷卻裝置2.
操作較麻煩3.
染菌的機(jī)會(huì)較多4.
不適合于含大量固體物料的滅菌5.
對(duì)蒸汽的要求高間歇滅菌1.
設(shè)備要求低,不需另外設(shè)置加熱、冷卻裝置2.
操作要求低,適于手動(dòng)操作3.
適合于小批量生產(chǎn)規(guī)模4.
適合于含有大量固體物質(zhì)的培養(yǎng)基的滅菌1.
培養(yǎng)基的營養(yǎng)物質(zhì)損失較多,滅菌后培養(yǎng)基的質(zhì)量下降2.
需進(jìn)行反復(fù)的加熱和冷卻,能耗較高3.
不適合于大規(guī)模生產(chǎn)過程的滅菌4.
發(fā)酵罐的利用率較低加熱器、維持罐(管)和冷卻器以及發(fā)酵罐等都應(yīng)先進(jìn)滅菌由表可見,無論在理論上或者在實(shí)踐上,與間歇滅菌過程相比,連續(xù)滅菌的優(yōu)點(diǎn)十分明顯。因此,連續(xù)滅菌越來越多地被用培養(yǎng)基的滅菌。當(dāng)前第33頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)二、滅菌時(shí)間計(jì)算與影響因素
A、分批滅菌(實(shí)罐滅菌)
一般可以不計(jì)升溫階段所殺滅的菌數(shù),把培養(yǎng)基中所有的菌均看作是在保溫階段(滅菌溫度)被殺滅,這樣可以簡單地利用式5-4,粗略地求得滅菌所需的時(shí)間1、培養(yǎng)基滅菌時(shí)間的計(jì)算當(dāng)前第34頁\共有41頁\編于星期四\19點(diǎn)例:有一發(fā)酵罐內(nèi)裝40m3培養(yǎng)基,在121溫度下進(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度時(shí)滅菌速度常數(shù)為
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