工业发酵灭菌与消毒讲稿.ppt

工业发酵灭菌与消毒第一页，讲稿共二十八页哦第一节第一节 灭菌的概念和方法灭菌的概念和方法一、灭菌概念一、灭菌概念灭菌：灭菌：是指用物理或化学因子杀灭有生活是指用物理或化学因子杀灭有生活 能力的细菌营养体、芽孢或孢子的方法。能力的细菌营养体、芽孢或孢子的方法。消毒：消毒：用物理或化学方法消除物料、容器、环用物理或化学方法消除物料、容器、环 境的病原微生物的措施。境的病原微生物的措施。在工业中一般都笼统地称为杀菌或灭菌。在工业中一般都笼统地称为杀菌或灭菌。第二页，讲稿共二十八页哦培养基灭菌培养基灭菌设备灭菌设备灭菌好氧培养中空气除菌好氧培养中空气除菌培养过程中加入的物料要灭菌培养过程中加入的物料要灭菌使用无污染的纯种使用无污染的纯种设备严密，罐内保持正压设备严密，罐内保持正压环境灭菌环境灭菌工业上采取的措施工业上采取的措施:灭菌是为了灭菌是为了保证进行纯培养（纯种）发酵。保证进行纯培养（纯种）发酵。第三页，讲稿共二十八页哦1.加热灭菌加热灭菌火焰灭菌、干热灭菌、湿热灭菌火焰灭菌、干热灭菌、湿热灭菌2.射线灭菌射线灭菌紫外线、阴极射线、紫外线、阴极射线、X射线、射线、射线射线3.化学药剂灭菌化学药剂灭菌0.2%0.25%KMnO4溶液、溶液、0.5%1%漂白粉溶液、漂白粉溶液、75%酒精、酒精、0.25%新洁尔灭、新洁尔灭、10%甲醛溶液、苯酚溶液、来甲醛溶液、苯酚溶液、来苏尔苏尔4.臭氧灭菌臭氧灭菌5.过滤除菌过滤除菌二、灭菌的方法二、灭菌的方法第四页，讲稿共二十八页哦2.2.灭菌方法：灭菌方法：工业上培养基灭菌使用的方法是湿热灭菌。工业上培养基灭菌使用的方法是湿热灭菌。湿热灭菌简便、有效、经济。湿热灭菌简便、有效、经济。第二节第二节 工业发酵培养基灭菌工业发酵培养基灭菌1.1.培养基灭菌的目的：培养基灭菌的目的：杀灭培养基中的微生物，为后续发酵过程创造无菌的条件杀灭培养基中的微生物，为后续发酵过程创造无菌的条件。第五页，讲稿共二十八页哦2.2.灭菌条件（灭菌温度和时间）的选择灭菌条件（灭菌温度和时间）的选择l灭菌条件选择原则：选择一种即能达到灭菌要灭菌条件选择原则：选择一种即能达到灭菌要求又能减少营养成分被破坏的温度和受热时间求又能减少营养成分被破坏的温度和受热时间，是提高培养基灭菌质量的重要措施。，是提高培养基灭菌质量的重要措施。l措施：高温短时灭菌法。措施：高温短时灭菌法。一、培养基灭菌条件的选择一、培养基灭菌条件的选择1.1.培养基灭菌的要求：培养基灭菌的要求：l达到要求的无菌程度达到要求的无菌程度l尽量减少营养成分的破坏尽量减少营养成分的破坏第六页，讲稿共二十八页哦 灭菌程度（残留菌数）：由于芽孢比较耐灭菌程度（残留菌数）：由于芽孢比较耐热，故一般只考虑将芽孢细菌和细菌的芽孢热，故一般只考虑将芽孢细菌和细菌的芽孢数作为计算的依据。完全彻底灭菌，一般取数作为计算的依据。完全彻底灭菌，一般取10001000次灭菌中有一次失败。次灭菌中有一次失败。灭菌措施考核指标：灭菌程度灭菌措施考核指标：灭菌程度第七页，讲稿共二十八页哦灭菌效果取决于：灭菌效果取决于：灭菌时间灭菌时间灭菌温度灭菌温度培养基的培养基的pH、营养成分、杂菌浓度、泡沫。、营养成分、杂菌浓度、泡沫。二、影响培养基灭菌的因素二、影响培养基灭菌的因素第八页，讲稿共二十八页哦（1）pH 温度温度（）孢子数孢子数（个（个/mL）灭菌时间（灭菌时间（min）pH6.1pH5.3pH5.0pH4.7pH4.5120115110100100001000010000100008257074072565720512351803133015031324150培养基的培养基的pH为为.08.0时，微生物耐热性好时，微生物耐热性好pH6.0时氢离子容易渗透入微生物细胞内，从而改时氢离子容易渗透入微生物细胞内，从而改变细胞的生理反应使其死亡。所以变细胞的生理反应使其死亡。所以pH低，湿热灭菌效低，湿热灭菌效果好。果好。第九页，讲稿共二十八页哦 培养基中的油脂、糖类、蛋白质等有机化合物，培养基中的油脂、糖类、蛋白质等有机化合物，会在微生物细胞周围形成一层薄膜，影响热的传导，会在微生物细胞周围形成一层薄膜，影响热的传导，增加了灭菌难度。增加了灭菌难度。（2）培养基成分）培养基成分第十页，讲稿共二十八页哦 不同成分的培养基其含菌量是不同的，天然基质培不同成分的培养基其含菌量是不同的，天然基质培养基，特别是营养丰富或变质的原料中含菌量远比化工养基，特别是营养丰富或变质的原料中含菌量远比化工原料的含菌量多，因此灭菌时间要适当延长。含芽孢杆原料的含菌量多，因此灭菌时间要适当延长。含芽孢杆菌多的培养基，要适当提高灭菌温度和延长时间。菌多的培养基，要适当提高灭菌温度和延长时间。（3）培养基含菌量）培养基含菌量第十一页，讲稿共二十八页哦 泡沫中的空气能形成隔热层，而影响热量泡沫中的空气能形成隔热层，而影响热量发挥杀菌作用。因此灭菌前可适当加些消泡剂发挥杀菌作用。因此灭菌前可适当加些消泡剂。操作时需注意排汽速度，尽量不引发泡沫。操作时需注意排汽速度，尽量不引发泡沫。（4）泡沫）泡沫第十二页，讲稿共二十八页哦 培养基中有直径大于培养基中有直径大于1mm1mm的颗粒物质则明显影的颗粒物质则明显影响灭菌效果。因此蒸汽很难渗透到颗粒内部，故响灭菌效果。因此蒸汽很难渗透到颗粒内部，故称为称为“灭菌不透灭菌不透”。（5）培养基中颗粒物质）培养基中颗粒物质第十三页，讲稿共二十八页哦分批灭菌（实消）：将培养基置于反应器中用蒸汽分批灭菌（实消）：将培养基置于反应器中用蒸汽加热，达到预定灭菌温度后维持一定时间，再冷却加热，达到预定灭菌温度后维持一定时间，再冷却到发酵温度，然后接种发酵，这叫分批灭菌。到发酵温度，然后接种发酵，这叫分批灭菌。连续灭菌（连消）：将培养基在罐外连续进行加热连续灭菌（连消）：将培养基在罐外连续进行加热、维持和冷却然后进入到灭菌反应器的灭菌方法就、维持和冷却然后进入到灭菌反应器的灭菌方法就是连续灭菌。是连续灭菌。三、三、发酵培养基灭菌的操作发酵培养基灭菌的操作第十四页，讲稿共二十八页哦（1）分批灭菌）分批灭菌在发酵罐中进行实罐灭菌，是典型的分批灭菌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。全过程包括升温、保温、降温三个过程。第十五页，讲稿共二十八页哦 实消的步骤：配料实消的步骤：配料夹套进蒸汽夹套进蒸汽液面以下进蒸汽入培液面以下进蒸汽入培养基养基直接升温直接升温 液面以上排汽打开液面以上排汽打开 恒温恒温通无菌通无菌空气空气降温降温第十六页，讲稿共二十八页哦第十七页，讲稿共二十八页哦注意事项：注意事项：经一段预热时间预热至经一段预热时间预热至90，使物料受热均匀，减少冷凝，使物料受热均匀，减少冷凝水量水量达到灭菌温度（达到灭菌温度（120）时，开始计算维持时间（保）时，开始计算维持时间（保温时间）。生产上采用温时间）。生产上采用30min采用快速冷却方式，减少营养成份的损失采用快速冷却方式，减少营养成份的损失优点：优点：设备投资少，操作简便，染菌机会少。设备投资少，操作简便，染菌机会少。缺点：缺点：蒸汽耗用大，发酵设备的利用率较低。蒸汽耗用大，发酵设备的利用率较低。第十八页，讲稿共二十八页哦（2）连续灭菌）连续灭菌直接蒸汽加热灭菌 间接蒸汽加热灭菌第十九页，讲稿共二十八页哦第二十页，讲稿共二十八页哦优点优点l保留较多的营养质量保留较多的营养质量l容易放大，较易自动控制容易放大，较易自动控制l糖受蒸汽的影响较少糖受蒸汽的影响较少l缩短灭菌周期缩短灭菌周期l在某些情况下，可使发酵罐的腐蚀减少在某些情况下，可使发酵罐的腐蚀减少l发酵罐利用率高，蒸汽负荷均匀。发酵罐利用率高，蒸汽负荷均匀。缺点缺点l设备比较复杂，投资较大设备比较复杂，投资较大l灭菌不易彻底。灭菌不易彻底。第二十一页，讲稿共二十八页哦第三节第三节 发酵设备灭菌发酵设备灭菌发酵罐灭菌：发酵罐灭菌：实罐灭菌时，与培养基一起灭菌实罐灭菌时，与培养基一起灭菌连续灭菌时，发酵罐需在培养基灭菌前进行空消连续灭菌时，发酵罐需在培养基灭菌前进行空消附属设备灭菌：附属设备灭菌：空气过滤器空气过滤器补料系统补料系统消沫剂系统消沫剂系统第二十二页，讲稿共二十八页哦培养基采用连续灭菌时，发酵罐、种子罐、计量罐等需在培养培养基采用连续灭菌时，发酵罐、种子罐、计量罐等需在培养基灭菌之前，直接用蒸汽进行空罐灭菌，灭菌压力为基灭菌之前，直接用蒸汽进行空罐灭菌，灭菌压力为0.1470.18MPa（127-131），维持），维持4560min。空消之后不能立即。空消之后不能立即冷却，先用无菌空气保压，待灭菌的培养基或相关物料输入罐冷却，先用无菌空气保压，待灭菌的培养基或相关物料输入罐内后，才可以开冷却系统进行冷却。内后，才可以开冷却系统进行冷却。分空气过滤器在发酵罐灭菌之前进行灭菌，灭菌后用空气吹干备用。分空气过滤器在发酵罐灭菌之前进行灭菌，灭菌后用空气吹干备用。管路可与罐同时进行灭菌，但保温时间为管路可与罐同时进行灭菌，但保温时间为1h1h。上述各种管路在灭菌之。上述各种管路在灭菌之前，要进行严格检查，以防泄漏和前，要进行严格检查，以防泄漏和“死角死角”的存在。的存在。第二十三页，讲稿共二十八页哦一、加热空气一、加热空气常用压缩空气的方法常用压缩空气的方法,适用于无菌程度要求不高的发酵过程适用于无菌程度要求不高的发酵过程第四节第四节 空气除菌空气除菌第二十四页，讲稿共二十八页哦机制：空气在高压直流电场中电机制：空气在高压直流电场中电 离，产生的离子使灰尘和离，产生的离子使灰尘和 微生物带电，被捕集于电微生物带电，被捕集于电 极上极上优点：能耗低；空气压力损失优点：能耗低；空气压力损失 小；除尘效率高小；除尘效率高缺点：高压技术，设备庞大缺点：高压技术，设备庞大二、静电除菌二、静电除菌第二十五页，讲稿共二十八页哦三、介质过滤除菌三、介质过滤除菌（一）绝对介质过滤机制：微生物大于孔径介质：微孔滤膜、微孔虑棒、折叠微孔膜滤心 (孔径0.2 um)第二十六页，讲稿共二十八页哦(二二)深层过滤介质深层过滤介质第二十七页，讲稿共二十八页哦重力沉降：可以忽略重力沉降：可以忽略：空气流速大时，起主导作用：空气流速大时，起主导作用 ：空气流速小时，起主导作用：空气流速小时，起主导作用 ：布朗运动：布朗运动静电吸附静电吸附1.深层介深层介质过滤器除菌的机制质过滤器除菌的机制第二十八页，讲稿共二十八页哦