发酵工业无菌技术应用.ppt

第四章 发酵工业的无菌技术 4.1 发酵工业的无菌技术 一、几个概念 1、灭菌：用物理或化学方法杀死或除去物料 或 设备中所有微生物，包括营养细胞、细 菌芽孢和孢子。 2、消毒：用物理或化学方法杀死空气、容器内外 及环境中的微生物，一般只能杀死营养 细胞。 4.3 空气除菌 4.3.1 空气除菌的方法 1、加热灭菌 2、静电除菌 3、介质过滤除菌 4.4 发酵工业污染的防治策略 4.4.1 污染的危害 一、表现 造成生产能力下降 造成产物收率低或产品质量下降 使发酵发生异常变化 使生产失败 导致整个发酵失败 4. 新型过滤介质 ① 能除去全部M，但不能除去噬菌体的过滤介质，主要有膜孔小于0.22um的聚偏四氟乙烯（PVDF）和聚四氟乙烯（PTFE）膜材 ② 能除去小至0.01um的微粒，可除去噬菌体，主要有Bio-X滤材和膨化聚四氟乙烯 4.3.3 空气过滤除菌的流程 一、空气的预处理： 空气的粗滤 空气的压缩和稳压 压缩空气的冷却 压缩空气除油除水 压缩空气的再加热 二、空气净化的一般流程： 空气吸气口 粗过滤器 空压机 贮罐 冷却器 分离器 加热器 总过滤器 分过滤器 无菌空气 1.冷热空气直接混合的除菌流程 2.高效前置过滤器除菌流程 空气吸气口 粗过滤器 高效前置过滤器 空压机 贮罐 冷却器 分离器 加热器 总过滤器 3. 两级冷却、分离、加热的除菌流程 空气吸气口 粗过滤器 空压机 贮罐 冷却器 旋风分离器 冷却器 丝网分离器 加热器 总过滤器 三、提高过滤效率的措施 减少进口空气的含菌数量 ① 正确选择进风口 ② 提高进口空气的采风位置，即高空采风 ③ 对压缩前的空气采用粗过滤处理 设计和安装合理的空气过滤器，选用除菌效率高的过滤介质 针对不同地区设计合理的空气处理流程 降低进入过滤器的空气相对湿度，保证过滤介质在干燥状态下工作 * * 3、除菌：用过滤的方法除去空气或液体中的 微生物及其孢子。 二、常用的无菌技术和方法 1、干热灭菌法 2、湿热灭菌法 3、射线灭菌法 4、化学药剂灭菌法 5、过滤除菌法 4.2发酵培养基及设备管道灭菌 4.2.1湿热灭菌原理 一、微生物的热阻 1、致死温度：杀死微生物的极限温度 2、致死时间：在致死温度时，杀死全部微 生物所需的时间 3、热阻：指微生物在某一特定条件（温度 和加热方式）下的致死时间 表4-3 几种微生物对湿热的相对抵抗力 微生物名称 大肠杆菌 细菌芽孢 霉菌孢子 病 毒 相对抵抗力 1 3 000 000 2～10 1～5 二、微生物的热死规律——对数残留定律 实验证明，微生物营养细胞的均相热死灭动力学符合化学反应的一级反应动力学，即： N：任一时刻的活菌数（个） t：灭菌时间（min） K：比热死速率常数（min-1） 取边界条件t0=0，N=N0，对（1）积分得 4.2.2 培养基灭菌温度和时间的选择 高温短时灭菌 4.2.3 培养基的灭菌方法 （1）分批灭菌 也称实消、实罐灭菌、间歇灭菌，是指将配制好的培养基输入发酵罐内，直接通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行灭菌的操作过程 。 在发酵罐中进行实罐灭菌，是典型的分批灭菌。全过程包括升温、保温、降温三个过程。 （2）连续灭菌 也称连消，指培养基在向发酵罐输送的同时，在罐外经过一套灭菌设备连续的加热灭菌，冷却后送入空消后的发酵罐的灭菌法。 连续灭菌的流程有3种： （a）喷射加热连续灭菌流程 （b）喷淋冷却连续灭菌流程 （c）薄板换热器连续灭菌流程 （3）固体培养基灭菌 固体培养基也和液体培养基一样，要先蒸煮灭菌，但固体培养基呈粒状、片状或粉状，流动性差不易翻动，吸水加热容易成团