第八章培养基灭菌概要优秀PPT.ppt

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1、LOGO themegallery 第八章第八章 培育基灭菌培育基灭菌 themegallery 在在深深层层、通通风风的的发发酵酵罐罐中中进进行行确确定定无无杂杂菌菌的的纯纯培培育育发发酵酵，是是生生化化工工程程所所特特有有的的问问题题。从从防防止止污污染染的的工工艺艺观观点点看看，生生化化工工程程工工作作者者所所作作出出的的最最重重要要的的贡贡献献可可能能就就是是在在发发酵酵罐罐及及与与之之有有关关的的管管道道网的设计与操作中推行和发展了无菌技术。网的设计与操作中推行和发展了无菌技术。本本章章首首先先概概述述培培育育基基灭灭菌菌的的意意义义与与方方法法，然然后后对对培培育育基基湿湿热热灭菌

2、的原理及工程计算加以阐述。灭菌的原理及工程计算加以阐述。重重点点：驾驾驭驭培培育育基基蒸蒸汽汽加加热热灭灭菌菌的的原原理理与与计计算算，了了解解空空气气过过滤除菌的机制和过滤器的设计计算。滤除菌的机制和过滤器的设计计算。themegallery 第一节第一节 概概 述述v微生物是无孔不入、无处不在的，但在自然界却很难找到微生物是无孔不入、无处不在的，但在自然界却很难找到纯培育状态下生长的微生物。自从发酵工业利用纯培育技纯培育状态下生长的微生物。自从发酵工业利用纯培育技术以来，很多发酵过程特殊是抗生素、氨基酸等新型发酵术以来，很多发酵过程特殊是抗生素、氨基酸等新型发酵工业都要求纯种培育，即在培育

3、期间除大量繁殖生产菌外，工业都要求纯种培育，即在培育期间除大量繁殖生产菌外，不允许其它任何微生物不允许其它任何微生物(统称为杂菌统称为杂菌)存在。存在。v在培育过程中在培育过程中(特殊是种子扩大培育阶段和发酵前期特殊是种子扩大培育阶段和发酵前期)如有如有少数杂菌存在，它们便可在极短时间内快速繁殖与生产菌少数杂菌存在，它们便可在极短时间内快速繁殖与生产菌争夺养分，从而干扰生产菌正常发酵，甚至造成倒罐。争夺养分，从而干扰生产菌正常发酵，甚至造成倒罐。themegallery v为了保证发酵过程不感染杂菌，除要求设备密封及严格无为了保证发酵过程不感染杂菌，除要求设备密封及严格无菌操作外，灭菌和消毒就

4、成为生产或试验成败的关键问题。菌操作外，灭菌和消毒就成为生产或试验成败的关键问题。在工作中所用的仪器、培育基、发酵罐、管路、空气等必在工作中所用的仪器、培育基、发酵罐、管路、空气等必需进行严格的灭菌，还要对生产环境进行消毒，以保证生需进行严格的灭菌，还要对生产环境进行消毒，以保证生产菌旺盛生长，防止杂菌和噬菌体的污染。产菌旺盛生长，防止杂菌和噬菌体的污染。v所谓灭菌所谓灭菌(Sterilization)指的是用物理或化学因子除去指的是用物理或化学因子除去物品上全部生活微生物的方法，而只消退病原微生物的措物品上全部生活微生物的方法，而只消退病原微生物的措施则是消毒，一般都笼统地称为杀菌或灭菌。培

5、育基及设施则是消毒，一般都笼统地称为杀菌或灭菌。培育基及设备灭菌的方法有很多种，如加热灭菌、射线灭菌和化学药备灭菌的方法有很多种，如加热灭菌、射线灭菌和化学药剂灭菌等。剂灭菌等。themegallery 1、加热灭菌、加热灭菌微微生生物物细细胞胞由由蛋蛋白白质质组组成成，加加热热可可导导致致蛋蛋白白质质变变性性，从从而而达达到到歼歼灭灭微微生生物物的的目目的的。微微生生物物对对高高温温的的敏敏感感性性大大于于对对低低温温的的敏敏感感性性，所所以以接接受受高高温温灭灭菌菌是是一种有效的灭菌方法。一种有效的灭菌方法。(1)火火焰焰灭灭菌菌：利利用用火火焰焰干干脆脆将将微微生生物物烧烧死死，是是一一

6、种种比比较较彻彻底底、快快速速而而简简洁洁的的加加热热灭灭菌菌法法。但但它它只只限限于于接接种种针针、玻玻璃璃棒棒、试试管管口口、三三角角瓶瓶口口及及接接种种管管口等的灭菌，只是在接种时运用。口等的灭菌，只是在接种时运用。themegallery v(2)干干热热灭灭菌菌：利利用用电电热热或或红红外外线线在在确确定定设设备备内内加加热热到到确确定定温温度度把把微微生生物物杀杀死死，一一般般用用于于不不宜宜干干脆脆用用火火焰焰灭灭菌菌、要要求求杀杀菌菌后后保保持持干干燥燥状状态态的的物物料料的的灭灭菌菌。干干热热灭灭菌菌必必需需接接受受高高温温，常常在在160170维持维持12h。v(3)湿湿热

7、热灭灭菌菌：按按被被灭灭菌菌物物品品的的性性质质不不同同，选选择择各各种种不不同同温温度度的的蒸蒸汽汽进进行行灭灭菌菌。由由于于细细胞胞原原生生质质在在含含水水量量高高的的状状况况下下易易变变性性凝凝固固，而而且且蒸蒸汽汽的的穿穿透透力力强强，所所以以在在同同样样温温度度下下，湿湿热热灭灭菌菌比比干干热热灭灭菌菌效效果果要要好好，加加之之蒸蒸汽汽来来源源简简洁洁，因因而而此此法法在在工工业生产上广泛运用。业生产上广泛运用。themegallery 2、射线灭菌、射线灭菌通通常常运运用用紫紫外外线线、高高速速电电子子流流的的阴阴极极射射线线、X射射线线和和射射线线等等，以以紫紫外外线线最最常常用

8、用。紫紫外外线线的的特特点点是是对对芽芽孢孢和和养养分分细细胞胞都都能能起起作作用用，但但细细菌菌芽芽孢孢和和霉霉菌菌孢孢子子对对其其反反抗抗力力较较大大，且且紫紫外外线线穿穿透透力力极极低低，所所以以只只能能用用于于表表面面灭灭菌菌，对对固固体体物物质质灭灭菌菌不不彻彻底底。一一般般无无菌菌室室、无无菌菌箱箱和和摇摇瓶瓶间间等等可可接接受受30W紫紫外外线线灯灯照照射射2030min，以波长，以波长260nm左右灭菌效力最好。左右灭菌效力最好。3、化学药剂灭菌、化学药剂灭菌 消毒剂或防腐剂的种类很多，常用的有以下几种：消毒剂或防腐剂的种类很多，常用的有以下几种：(1)0.10.25%KMnO

9、4溶液：用于皮肤、水果、饮具的消毒。溶液：用于皮肤、水果、饮具的消毒。(2)0.51%漂白粉溶液：用于用具和车间环境灭菌。漂白粉溶液：用于用具和车间环境灭菌。(3)75%酒精溶液：用于皮肤和玻璃器皿表面灭菌。酒精溶液：用于皮肤和玻璃器皿表面灭菌。themegallery (4)0.25%新洁尔溶液：用于皮肤和小器皿表面消毒及环境消毒。(5)10%甲醛溶液：用于无菌室、摇瓶间、空罐和车间的熏蒸消毒，一般每m3空间运用3740%甲醛10mL。(6)苯酚溶液：25%的苯酚(石碳酸)溶液用于器械及车间环境的喷雾消毒，0.5%的溶液为防腐剂。(7)来苏尔：是甲醛与肥皂的混合液，常用25%的溶液来消毒皮肤

10、、桌面及用具等，对皮肤刺激性比石碳酸小。themegallery 1.1.化学试剂灭菌法化学试剂灭菌法 甲醛、乙醇或新洁尔灭、高锰酸钾等甲醛、乙醇或新洁尔灭、高锰酸钾等 适用范围：环境、皮肤及器械的表面消毒适用范围：环境、皮肤及器械的表面消毒2.2.射线灭菌射线灭菌法法3.3.干热灭菌法干热灭菌法 电磁波、紫外线或放射性物质电磁波、紫外线或放射性物质适用范围：无菌室、接种箱适用范围：无菌室、接种箱常用烘箱，灭菌条件：常用烘箱，灭菌条件：160160下保温下保温1h 1h 适用范围：金属或玻璃器皿适用范围：金属或玻璃器皿4.4.湿热灭菌法湿热灭菌法 利用饱和蒸汽灭菌，条件：利用饱和蒸汽灭菌，条件

11、：121121，30min 30min 适用范围：生产设备及培养基灭菌适用范围：生产设备及培养基灭菌5.5.过滤除菌法过滤除菌法 利用过滤方法阻留微生物利用过滤方法阻留微生物 适用范围：制备无菌空气适用范围：制备无菌空气 6.6.火焰灭菌法火焰灭菌法 火焰火焰 适用范围：接种针、玻璃棒、三角瓶口适用范围：接种针、玻璃棒、三角瓶口 themegallery v谷氨酸棒状杆菌的培育液常接受的灭菌方法是（谷氨酸棒状杆菌的培育液常接受的灭菌方法是（）vA A高压蒸汽灭菌高压蒸汽灭菌vB B高温灭菌高温灭菌vC C加入抗生素灭菌加入抗生素灭菌vD D酒精灭菌酒精灭菌 themegallery 消毒（消毒

12、（disinfectiondisinfection）与灭菌（）与灭菌（sterilizationsterilization）的区分？）的区分？消毒是指用物理或化学方法杀死物料、容器、器具内外的病消毒是指用物理或化学方法杀死物料、容器、器具内外的病原微生物。一般只能杀死养分细胞而不能杀死细菌芽孢。例如，原微生物。一般只能杀死养分细胞而不能杀死细菌芽孢。例如，巴氏消毒法，是将物料加热至巴氏消毒法，是将物料加热至6060维持维持30min30min，以杀死不耐高温的，以杀死不耐高温的微生物养分细胞。微生物养分细胞。灭菌是用物理或化学方法杀死或除去环境中全部微生物，包灭菌是用物理或化学方法杀死或除去环

13、境中全部微生物，包括养分细胞、细菌芽孢和孢子。括养分细胞、细菌芽孢和孢子。消毒不确定能达到灭菌要求，而灭菌则可达到消毒的目的。消毒不确定能达到灭菌要求，而灭菌则可达到消毒的目的。themegallery 培育基的湿热灭菌培育基的湿热灭菌 湿热灭菌原理湿热灭菌原理 灭菌条件灭菌条件灭菌不利方面灭菌不利方面蒸汽具有很强的穿透能力，而且在冷凝蒸汽具有很强的穿透能力，而且在冷凝时会放出大量的冷凝热，很容易使蛋白时会放出大量的冷凝热，很容易使蛋白质凝固而杀死各种微生物。质凝固而杀死各种微生物。121，30min。同时会破坏培养基中的营养成分，甚同时会破坏培养基中的营养成分，甚至产生不利于菌体生长的物质至

14、产生不利于菌体生长的物质。themegallery 将配制好的培将配制好的培育基同时放在育基同时放在发酵罐或其他发酵罐或其他装置中，通入装置中，通入蒸汽将培育基蒸汽将培育基和所用设备一和所用设备一起进行加热灭起进行加热灭菌的过程，也菌的过程，也称实罐灭菌。称实罐灭菌。（一）间歇灭菌（一）间歇灭菌（常用）（常用）themegallery 培育基间歇灭菌过程培育基间歇灭菌过程中的温度变更状况中的温度变更状况24016012080时间（min)050100150温度升温冷却保温过程包括：过程包括：升温、保温顺冷升温、保温顺冷却三阶段。却三阶段。各阶段对灭菌的各阶段对灭菌的贡献：贡献：20%20%、7

15、5%75%、5%5%。themegallery 蒸汽蒸汽（二）连续灭菌（又称连消）（二）连续灭菌（又称连消）将培育基在发酵罐外通过连续灭菌装置进行将培育基在发酵罐外通过连续灭菌装置进行加热、保温顺冷却而进行灭菌。加热、保温顺冷却而进行灭菌。发酵罐发酵罐蒸汽蒸汽冷却水冷却水无菌培养基无菌培养基配料罐配料罐泵泵加热塔加热塔维持罐维持罐冷却管冷却管连续灭菌的基本设备有哪些连续灭菌的基本设备有哪些？问题问题 themegallery 连续灭菌的流程与设备连续灭菌的流程与设备（1）配料预热罐，）配料预热罐，将配制好的料液预热将配制好的料液预热到到60 70 ，以免，以免连续灭菌时由于料液连续灭菌时由于料

16、液与蒸汽温度相差过大与蒸汽温度相差过大而产生水汽撞击声；而产生水汽撞击声；（2）连消塔，用高）连消塔，用高温蒸汽使料液温度很温蒸汽使料液温度很快上升到灭菌快上升到灭菌(126 132 ）；）；themegallery （3 3）维持罐，）维持罐，使料液在灭菌温度下保持使料液在灭菌温度下保持5 5 7min7min。因为：因为：连消塔加热的时间很短，光靠这段时间连消塔加热的时间很短，光靠这段时间的灭菌是不够的的灭菌是不够的；（4 4）冷却管，）冷却管，使料液使料液冷却到冷却到4040 50 50 后（冷水后（冷水喷淋）喷淋），输送到预先灭菌过的罐内。，输送到预先灭菌过的罐内。themegalle

17、ry 连续灭菌过程中温度的变更连续灭菌过程中温度的变更(虚线虚线)themegallery 优优 点点缺缺 点点连连续续灭灭菌菌1.1.高温短时灭菌，培养基高温短时灭菌，培养基 营养成分损失少。营养成分损失少。2.2.发酵罐占用时间缩短，发酵罐占用时间缩短，利用率高。利用率高。1.1.设备复杂，操作麻烦设备复杂，操作麻烦,染菌机会多。染菌机会多。2.2.不适合含大量固体物不适合含大量固体物 料的灭菌。料的灭菌。间间歇歇灭灭菌菌1.1.设备要求低，不需另外设备要求低，不需另外 加热、冷却装置。加热、冷却装置。2.2.操作要求低，适合小批操作要求低，适合小批 量生产规模量生产规模3.3.适合含大量

18、固体物料的适合含大量固体物料的 灭菌灭菌1.1.培养基的营养物质损培养基的营养物质损 失大，灭菌后培养基失大，灭菌后培养基 质量下降质量下降2.2.发酵罐的利用率较低发酵罐的利用率较低3.3.不适合大规模生产的不适合大规模生产的 灭菌灭菌（三）间歇灭菌与连续灭菌的比较（三）间歇灭菌与连续灭菌的比较 themegallery 其次节其次节 加热灭菌的基本原理加热灭菌的基本原理v灭灭菌菌的的方方法法虽虽然然很很多多，但但对对发发酵酵工工业业中中大大量量培培育育基基和和生生产产设设备备的的处处理理，目目前前广广泛泛接接受受蒸蒸汽汽加加热热的的方方法法进进行行灭灭菌菌。实实际际生生产产上上，蒸蒸汽汽较

19、较易易获获得得，蒸蒸汽汽温温度度高高，冷冷凝凝时时能能放放出出大大量量的的潜潜热热，加加速速嗜嗜热热菌菌芽芽孢孢的的死死亡亡，操操作作限限制制也也较较便便利利，因因而而湿湿热热蒸蒸汽汽灭灭菌菌是是一一种种简简洁洁而而又又经经济济有有效效的的灭灭菌菌方方法法。v用用湿湿热热法法处处理理培培育育基基时时，在在微微生生物物被被杀杀死死的的同同时时，培培育育基基成成分分也也受受到到确确定定的的破破坏坏。对对于于灭灭菌菌的的要要求求是是既既要要达达到到杀杀菌菌的的目目的的，又又要要使使培培育育基基成成分分破破坏坏尽尽可可能能削削减减到到最最低低程程度度。因因此此，灭灭菌菌程程度度和和养养分分成成分分的的

20、破破坏坏成成为为灭灭菌菌工工作作中中的的主主要要冲突，恰当驾驭加热温度和受热时间是灭菌工作的关键。冲突，恰当驾驭加热温度和受热时间是灭菌工作的关键。themegallery 一、微生物的热阻一、微生物的热阻每每一一种种微微生生物物都都有有确确定定的的生生长长温温度度范范围围。当当微微生生物物处处在在最最低低限限温温度度以以下下时时，代代谢谢作作用用几几乎乎停停止止而而处处于于休休眠眠状状态态。相相反反，温温度度超超过过最最高高限限度度时时，细细胞胞中中的的原原生生质质胶胶体体和和酶酶蛋蛋白白就就发发生生不不行行逆逆的的凝凝固固变变性性，使使微微生生物物在在确确定定时时间间内内死死亡亡。加加热热

21、灭灭菌菌就就是是依据微生物的这个特点进行的。依据微生物的这个特点进行的。杀杀死死微微生生物物的的极极限限温温度度称称为为致致死死温温度度。在在致致死死温温度度下下，杀杀死死全全部部微微生生物物所所须须要要的的时时间间称称为为致致死死时时间间。在在致致死死温温度度以以上上，温温度度愈愈高高，致致死死时时间间愈愈短短。养养分分细细胞胞和和细细菌菌芽芽孢孢对对热热的的反反抗抗力力不不同同。微微生生物物对对热热的的反反抗抗力力，常常用用“热热阻阻”表表示示。热热阻阻是是指指微微生生物在某一特定条件下的致死时间。物在某一特定条件下的致死时间。themegallery 二、微生物的热死原理二、微生物的热死

22、原理对数残留定律对数残留定律在在确确定定温温度度下下，微微生生物物的的受受热热死死亡亡符符合合单单分分子子反反应应动动力力学学。在在灭灭菌菌过过程程中中，活活菌菌数数渐渐渐渐削削减减，其其削削减减量量随随残残存存活活菌菌数数的的削削减减而而递递减减，即即微微生生物物热热死死亡亡速速率率与与任任一一瞬瞬间间残残存存活活菌菌数数成成正正比比，这这就就是是对对数残留定律：数残留定律：-dN/dt=KN-dN/dt=KN 式中：式中：NN残残存存活活菌菌数数；tt灭灭菌菌时时间间(min)(min)；KK杀杀菌菌速速率率常常数数(min-1)(min-1)，也也称称为为反反应应速速度度常常数数，其其大

23、大小小与与微微生生物物的的种种类类和和加加热热温温度度有有关关；dN/dtdN/dt菌菌的的瞬瞬时变更率，即死亡速率。时变更率，即死亡速率。themegallery v 将存活率将存活率 与灭菌时间与灭菌时间t t在半对数坐标纸上标绘可在半对数坐标纸上标绘可以得到直线。以得到直线。直线的斜率为直线的斜率为K K，K K值值越大表示微生物越简越大表示微生物越简洁死亡。洁死亡。ln themegallery 嗜热脂肪芽孢杆菌嗜热脂肪芽孢杆菌孢子的热死速率孢子的热死速率K K值越大表示微生物越值越大表示微生物越简洁死亡。简洁死亡。ln themegallery K K（比热死亡速率常数）由两个因素确

24、定（比热死亡速率常数）由两个因素确定1 1、微生物的种类和存在方式、微生物的种类和存在方式2 2、灭菌温度、灭菌温度 在在确确定定温温度度下下，比比热热死死亡亡速速率率常常数数K K随随微微生生物物种种类不同而不同。例如，在类不同而不同。例如，在121121，枯草芽胞杆菌枯草芽胞杆菌FS5230FS5230的的K K：0.0470.0470.063s-10.063s-1；梭状芽胞杆菌梭状芽胞杆菌PA3679PA3679的的K K：0.03 s-10.03 s-1；嗜热脂肪杆菌嗜热脂肪杆菌FS1518FS1518的的K K：0.013 s-10.013 s-1。themegallery v在恒定

25、温度下，将方程移项积分：在恒定温度下，将方程移项积分：vN0起起先先灭灭菌菌(t=0)时时原原有有活活菌菌数数(污污染染度度)；Ns经经时时间间t后残存活菌数后残存活菌数(灭菌度，一般要求灭菌度，一般要求Ns=10-3)；v反反应应速速度度常常数数K是是推推断断微微生生物物受受热热死死亡亡难难易易程程度度的的基基本本依依据据。各各种种微微生生物物在在同同样样温温度度下下的的K值值不不同同，并并受受菌菌的的生生理理状状态态、生生长长条条件件及及杀杀菌菌方方法法等等多多种种因因素素的的影影响响。K值值愈愈小小，则则此此微微生生物物愈愈耐耐热热。有有时时习习惯惯上上也也有有接接受受1/10衰衰减减时

26、时间间D(decimal reaction time)来来表表示示的的，D值值是是活活的的微微生生物物在在受受热热过过程程中中削削减减到到原原来来数数目目的的1/10(N/N0=1/10)所所须须要要的的时时间间。D与与K成反比关系：成反比关系：themegallery v就各种微生物的热阻来说，细菌芽孢是较耐热的，孢子的就各种微生物的热阻来说，细菌芽孢是较耐热的，孢子的热阻要比生长期细胞大得多，即细菌芽孢的热阻要比生长期细胞大得多，即细菌芽孢的K K值比生长期值比生长期细胞和霉菌孢子小得多。故灭菌程度要以杀死细菌的芽孢细胞和霉菌孢子小得多。故灭菌程度要以杀死细菌的芽孢为准。但对细菌芽孢来说，

27、并不始终符合对数残留定律，为准。但对细菌芽孢来说，并不始终符合对数残留定律，特殊是在受热后很短的时间内。特殊是在受热后很短的时间内。themegallery 三、温度对杀菌速率常数三、温度对杀菌速率常数K的影响的影响微微生生物物受受热热蛋蛋白白质质变变性性而而死死亡亡，这这种种反反应应属属于于单单分分子子反反应应型型，所所以以温温度度对对杀杀菌菌速速率率常常数数的的影影响响可可以以用用阿阿累累尼尼乌乌斯斯(Arrhenius)方程表示：方程表示：K=Ae-E/RT或或lnK=lnA-E/R1/T K杀杀菌菌速速率率常常数数(min-1)；A频频率率因因子子(min-1)，因因菌菌种种不不同同而

28、而异异；E活活化化能能(J/mol)，其其值值愈愈大大，微微生生物物越越易易受受热热死死亡亡；T确确定定温温度度(K)，T(K)=t()+273.15；R气气体体常常数，等于数，等于8.36J/molK(或或1.98cal/molK)；themegallery 四、影响培育基灭菌的因素四、影响培育基灭菌的因素1、养分成分的保持、养分成分的保持在在培培育育液液加加热热杀杀菌菌时时，不不仅仅杀杀死死杂杂菌菌，培培育育基基成成分分也也受受热热变变更更，尤尤其其是是维维生生素素、氨氨基基酸酸、葡葡萄萄糖糖等等养养分分成成分分也也会会受受热热破破坏坏。所所以以在在灭灭菌菌过过程程中中，既既要要达达到到灭

29、灭菌菌效效果果，又又要要考考虑虑尽尽量量削削减减养养分分成成分分的的破坏。破坏。培培育育基基成成分分受受热热分分解解的的反反应应也也是是属属于于一一级级反反应应，符符合对数残留定律和阿氏方程：合对数残留定律和阿氏方程：-dC/dt=KC K=Ae-E/RT式式中中：K养养分分物物破破坏坏的的反反应应速速度度常常数数(min-1)；C养养分分物物浓浓度度(mol/L)；E养养分分物物分分解解反反应应的的活化能活化能(J/mol)themegallery themegallery themegallery v在活化能大的反应中，反应速在活化能大的反应中，反应速率随温度变更也大；反之，假率随温度变更

30、也大；反之，假如某一反应的活化能特别小，如某一反应的活化能特别小，那么该反应的速度随温度的变那么该反应的速度随温度的变更也很小。所以当温度上升时，更也很小。所以当温度上升时，杂菌死亡速度要比养分成分破杂菌死亡速度要比养分成分破坏速度快得多。依据这一道理，坏速度快得多。依据这一道理，培育基灭菌接受高温短时的方培育基灭菌接受高温短时的方法，可以削减养分成分的破坏。法，可以削减养分成分的破坏。养分虽因温度增高破坏也增加，养分虽因温度增高破坏也增加，但因灭菌时间大为缩短，总破但因灭菌时间大为缩短，总破坏量因之削减。坏量因之削减。灭菌温度灭菌温度()()灭菌时间灭菌时间(min)min)VBVB1 1损

31、失损失(%)(%)10010084384399.9999.9911011075758989115115151550501201207.67.627271301300.8510.85110101401400.1070.1073 31501500.0150.0151 1 themegallery 2、微生物的耐热性、微生物的耐热性无无芽芽孢孢的的细细菌菌在在60加加热热60min或或70加加热热5min即即可可杀杀死死，霉霉菌菌孢孢子子在在8688加加热热3min也也可可杀杀死死。但但是是有有些些细细菌菌芽芽孢的热阻较大，孢的热阻较大，100处理处理30min仍未杀死。仍未杀死。培培育育基基中中含

32、含有有各各种种各各样样的的微微生生物物，不不行行能能逐逐一一地地加加以以考考虑虑。在在灭灭菌菌计计算算中中，如如将将全全部部微微生生物物作作为为耐耐热热的的细细菌菌芽芽孢孢来来计计算算灭灭菌菌温温度度和和时时间间，这这样样就就势势必必加加长长加加热热时时间间和和提提高高加加热热温度。温度。灭灭菌菌所所须须要要的的时时间间取取决决于于把把活活的的细细菌菌芽芽孢孢削削减减到到所所规规定定数数目目的的时时间间。同同时时，由由于于一一个个细细菌菌只只能能形形成成一一个个芽芽孢孢，故故把把培培育育基基中中原原有有芽芽孢孢细细菌菌和和细细菌菌芽芽孢孢数数之之和和作作为为计计算算依依据据较较为为合理。合理。

33、themegallery 3 3、pHpH值值pHpH值值对对微微生生物物的的耐耐热热性性影影响响很很大大，pH=6.0pH=6.08.08.0时时，微微生生物物最最不不易易死死亡亡，pHpH6.06.0时时，H+H+很很易易渗渗入入微微生生物物的的细细胞胞，从从而而变变更更细细胞胞的的生生理理反反应应，促促使使其其死死亡亡。所所以以，培培育育基基的的pHpH值值愈愈低低，所所需需的的灭灭菌菌时时间间也也愈愈短短。但但一一般般状状况况下下，微微生生物物对对培培育育基基的的pHpH值值都都有有确确定定的的要要求求，在在不不允允许许调调整整pHpH值值的的状状况况下下，就就要要适适当当考考虑虑延延

34、长长维维持持时时间或提高灭菌温度。间或提高灭菌温度。温度()孢子数(个/mL)灭菌时间(min)pH=6.15.35.04.74.512010,0008753311510,000252512131311010,0007065353024100 10,000740720180150150 themegallery 4 4、培育基成分、培育基成分油脂、糖类及确定浓度的蛋白质会增加生物的耐热性。高浓度的油脂、糖类及确定浓度的蛋白质会增加生物的耐热性。高浓度的有机物会包于细胞四周，形成一层薄膜影响热的传入，所以有机物会包于细胞四周，形成一层薄膜影响热的传入，所以灭菌温度应较高。而高浓度的盐类灭菌温度应

35、较高。而高浓度的盐类(8(810%10%以上以上)、色素则减、色素则减弱其耐热性，故较易灭菌。例如，大肠杆菌在水中加热至弱其耐热性，故较易灭菌。例如，大肠杆菌在水中加热至60606565便死亡，在便死亡，在10%10%糖液中需糖液中需7070加热加热4 46min6min才死亡，在才死亡，在30%30%糖液中须要糖液中须要30min30min才死亡。才死亡。5 5、泡沫、泡沫培育基中发生的泡沫对灭菌极为不利，因为泡沫中的空气形成隔培育基中发生的泡沫对灭菌极为不利，因为泡沫中的空气形成隔热层，使热量难以渗透进去，杀死其中潜藏的微生物。在分热层，使热量难以渗透进去，杀死其中潜藏的微生物。在分批灭菌

36、中，对极易起泡的培育基必需予以很好的限制。若产批灭菌中，对极易起泡的培育基必需予以很好的限制。若产生泡沫要实行措施加以破坏，如可加入少量消泡剂。对极易生泡沫要实行措施加以破坏，如可加入少量消泡剂。对极易产生泡沫的培育基，如接受连续灭菌的方法更应留意。产生泡沫的培育基，如接受连续灭菌的方法更应留意。themegallery 6、颗粒、颗粒培培育育基基中中含含的的颗颗粒粒小小，简简洁洁灭灭菌菌，颗颗粒粒大大时时，则则难难灭灭菌菌，对对于于含含有有1mm颗颗粒粒的的培培育育基基，一一般般接接受受依依据据计计算算所所定定的的灭灭菌菌温温度度和和时时间间，而而不不必必提提高高；对对于于含含有有少少量量较

37、较大大颗颗粒粒及及粗粗纤纤维维的的培培育育基基，可可用用粗粗滤滤方方法法(不不应应影影响响培培育育基基质质量量)予予以以除去。培育基结块会造成灭菌的不彻底，必需留意。除去。培育基结块会造成灭菌的不彻底，必需留意。themegallery 第三节第三节 分批灭菌的计算分批灭菌的计算一、基础条件的确定一、基础条件的确定1、污污染染度度N0:灭灭菌菌起起先先时时，污污染染的的培培育育基基中中的的杂杂菌菌个个数数(个个/mL)，也也称称为为原原始始污污染染度度。前前已已指指出出，不不能能对对培培育育基基中中的的各各种种微微生生物物逐逐一一考考虑虑，N0应应取取原原有有芽芽孢孢细细菌菌数数和和细细菌菌芽

38、芽孢孢数数之之和和。一一般般假假定定N0为为104106个个/mL。2、灭灭菌菌度度Ns：经经过过灭灭菌菌时时间间t后后，培培育育基基中中残残存存的的活活菌菌个个数数(个个/mL)，也也称称为为杀杀菌菌程程度度。若若要要求求灭灭菌菌后后确确定定无无菌菌，即即Ns=0，则则从从对对数数残残留留方方程程式式可可以以看看出出，灭灭菌菌时时间间t将将等等于于无无穷穷大大()，这这是是不不行行能能的的，也也是是不不必必要要的的。因因此此，要要设设计计一一台台杀杀菌菌设设备备，必必需需确确定定在在给给定定的的发发酵酵中中所所允允许许的的残残余余污污染染度度。也也就就是是说说，培培育育液液灭灭菌菌后后，以以

39、在在培培育育液液中中还还残残留留确确定定的的活活菌菌数数来来进进行行计计算算。工工程程上上，通通常常可可设设Ns=10-3个个/罐罐，即即微微生生物物污污染染降降低低到到被被处处理理的的1000罐罐中中只只残残留留一一个个活活微微生生物物的的程程度度，此此数数已已满满足足生产的要求。故实际计算时，只要求出生产的要求。故实际计算时，只要求出Ns=10-3时的杀菌时间即可。时的杀菌时间即可。themegallery v3、污污染染菌菌的的热热死死特特性性：一一般般在在设设计计时时须须要要了了解解残残留留活活菌菌数数N与与杀杀菌菌温温度度T和和时时间间t的的关关系系。某某种种最最耐耐热热的的细细菌菌

40、芽芽孢孢，在在121时时的的K值值只只有有0.4min-1。v如如用用这这个个数数值值计计算算灭灭菌菌温温度度和和时时间间，将将使使温温度度和和时时间间增增高高很很多多。由由于于这这种种最最耐耐热热的的芽芽孢孢一一般般很很少少发发觉觉，所所以以在在灭灭菌菌计计算算时时不不是是把把全全部部细细菌菌当当作作最最耐耐热热的的芽芽孢孢来来考考虑虑，而而是是用用一一般般耐耐热热的的细细菌菌芽芽孢孢的的K值值来来计计算算这这个个过过程程。假假如如培培育育基基中中含含有有较较多多量量的的这这种种耐耐热热细细菌菌芽芽孢孢，那那么么常常规规的的121灭菌温度是不够的，要将其提高到接近灭菌温度是不够的，要将其提高

41、到接近140方可。方可。v通通常常设设计计时时可可设设在在115.5的的芽芽孢孢，K孢孢子子=11min-1，在在115.5的的细细胞胞，K细细胞胞=10min-1。一一种种枯枯草草芽芽孢孢杆杆菌菌FS5230的的芽芽孢孢在在较较高高温温度度下下，其其K值与温度值与温度T之间具有如下关系：之间具有如下关系：vK=Ae-E/RT=7.941038e-68700/1.98T themegallery v4 4、培育罐中温度与时间的关系：、培育罐中温度与时间的关系：v少少量量培培育育液液的的杀杀菌菌，其其升升温温到到杀杀菌菌温温度度的的时时间间以以及及维维持持规规定定的的杀杀菌菌时时间间后后的的降降

42、温温时时间间可可以以忽忽视视。但但在在大大量量培培育育液液的的分分批批灭灭菌菌时时，加加热热和和冷冷却却所所需需的的时时间间相相当当长长，发发酵酵罐罐容容积积越越大大，时时间间越越长长。这这两两段段时时间间事事实实上上也也起起灭灭菌菌作作用用，不不行行忽忽视视，以以防防止止因因过过度度杀杀菌菌而而引引起起培培育育液液中中有有效效成成分分的的过过度度损损失失。所所以以，总总的的灭灭菌菌时时间间t t应应等等于于加加热热时时间间(升升温温)时时间间t1t1、维持、维持(保温保温)时间时间t2t2和冷却和冷却(降温降温)时间时间t3t3的总和。的总和。themegallery themegaller

43、y V总总=V加加+V保保+V冷冷V：灭菌准数或杀菌值，表示灭菌效果：灭菌准数或杀菌值，表示灭菌效果 themegallery 第四节第四节 连续灭菌及其计算连续灭菌及其计算v将将培培育育基基在在罐罐外外连连续续进进行行加加热热、维维持持和和冷冷却却，然然后后进进入入发发酵酵罐罐的的杀杀菌菌方方法法就就是是连连续续灭灭菌菌法法。连连续续灭灭菌菌优优点点很很多多，例例如如可可以以接接受受高高温温短短时时，使使培培育育基基养养分分破破坏坏削削减减到到最最低低限限度度，从从而而增增加加了了生生产产率率；蒸蒸汽汽负负荷荷匀匀整整，便便于于自自动动限限制制；由由于于总总的的灭灭菌菌时时间间较较分分批批灭

44、灭菌菌短短，缩缩短短了了发发酵酵周周期期；降降低低了了劳劳动动强强度度等等等等。因因此此，培培育育基基的的连连续续灭灭菌菌已已日日益益受受到到重重视视。v对对于于粘粘度度过过高高或或固固体体成成分分较较多多的的培培育育基基，要要实实现现连连续续灭灭菌菌困困难难较较多多，主主要要是是灭灭菌菌的的匀匀整整度度与与管管道道堵堵塞塞问问题题。设设计计这这类类物物料料的的连连续续灭灭菌菌设设备备必必需需避避开开管管道道过过长长，或或尽尽可可能能将将淀淀粉质培育基先行液化。粉质培育基先行液化。themegallery 一、连续灭菌流程一、连续灭菌流程连连续续灭灭菌菌因因加加热热和和冷冷却却设设备备的的不不

45、同同，可可有有各各种种流流程程形形式式。一一般般在在连连续续灭灭菌菌时时，应应尽尽量接受新型的热交换设备，以缩短升温顺杀菌后的冷却时间。量接受新型的热交换设备，以缩短升温顺杀菌后的冷却时间。1 1、连消塔、连消塔喷淋冷却流程喷淋冷却流程这这是是国国内内味味精精厂厂曾曾普普遍遍接接受受的的连连续续灭灭菌菌流流程程。培培育育基基用用泵泵打打入入连连消消塔塔与与蒸蒸气气干干脆脆混混合合，达达到到灭灭菌菌温温度度后后进进入入维维持持罐罐，维维持持确确定定时时间间后后经经喷喷淋淋冷冷却却器器冷冷却却至至确确定定温温度度后后进进入入发发酵酵罐罐。该该流流程程是是比比较较陈陈旧旧的的设设计计，设设备备较较浩

46、浩大大；维维持持罐罐直直径径较较大大，不不能能保保证证物物料料先先进进先先出出，易易发发生生局局部部过过热热或或灭灭菌菌不不足足的的现现象象；喷喷淋淋冷冷却却管管道道很很长长，对对于于粘粘度度较较高高、固固形形物物含含量量较较多多的的培培育育基基极极易易堵堵塞塞。为为了了提提高高热热量量利利用用和和节节约约冷冷却却水水，可可接接受受一一台台套套管管式式换换热热器器或或板板式式换换热热器器置置于于维维持持罐罐及及冷冷却却器器中中间间，使生培育基与热培育基先进行一次热交换，得到预热后再进入连消塔。使生培育基与热培育基先进行一次热交换，得到预热后再进入连消塔。2.2.喷射加热喷射加热-真空冷却流程真

47、空冷却流程 生生培培育育液液先先用用泵泵打打入入喷喷射射加加热热器器，以以较较高高速速度度自自喷喷咀咀喷喷出出，借借高高速速流流体体的的抽抽吸吸作作用用与与蒸蒸汽汽混混合合后后进进入入管管道道维维持持器器，经经确确定定时时间间后后通通过过一一膨膨胀胀阀阀进进入入真真空空闪闪急急蒸蒸发发室室，因因真真空空作作用用使使水水分分急急剧剧蒸蒸发发而而冷冷却却，再再进进入入发发酵酵罐罐冷冷却却到到接接种种温度。优点：加热和冷却在瞬间完成，养分成份破坏少。温度。优点：加热和冷却在瞬间完成，养分成份破坏少。themegallery themegallery 2.2.薄板换热器连续灭菌流程薄板换热器连续灭菌流

48、程 被被广广泛泛应应用用于于食食品品、发发酵酵、制制药药、化化工工部部门门作作为为加加热热、冷冷却却或或灭灭菌菌之之用用。如如：啤啤酒酒厂厂用用于于麦麦芽芽汁汁冷冷却却，果果酒酒厂厂用用做做葡葡萄萄酒酒灭灭菌菌和和冷冷却却。优优点点：设设备备紧紧凑凑、占占地地面面积积小小、拆拆洗洗便便利利、传传热热面面积积和和传传热热系系数数高高、不不使使热热敏敏性性物物料料产产生生局局部部过热现象等。过热现象等。生生培培育育基基进进入入板板式式换换热热器器的的加加热热段段与与熟熟培培育育液液进进行行一一次次热热交交换换达达到到预预热热，然然后后进进入入加加热热段段加加热热到到灭灭菌菌温温度度后后引引入入维维

49、持持器器保保温温。同同时时可可再再次次用用于于预预热热，并并自身冷却。自身冷却。themegallery 二、连续灭菌计算二、连续灭菌计算连连续续灭灭菌菌过过程程中中，加加热热和和冷冷却却所所需需时时间间极极短短，为为简简化化计计算算，可以把加热和冷却阶段的灭菌效果略去不计。可以把加热和冷却阶段的灭菌效果略去不计。干干脆脆蒸蒸汽汽连连续续灭灭菌菌设设备备的的温温度度与与时时间间的的关关系系，取取决决于于所所涉涉及及的的实实际际灭灭菌菌问问题题，由由于于受受热热时时间间短短，温温度度可可上上升升至至140140而而不不致致严严峻峻破破坏坏培培育育基基。接接受受连连消消塔塔时时可可在在202030

50、S30S达达到到预定灭菌温度，由维持罐来保持必要的杀菌时间；预定灭菌温度，由维持罐来保持必要的杀菌时间；灭灭菌菌温温度度和和时时间间应应依依据据培培育育基基的的性性质质和和污污染染程程度度来来确确定定。例例如如，谷谷氨氨酸酸发发酵酵培培育育基基粘粘度度低低、养养分分丰丰富富，故故灭灭菌菌温温度度可可低低些些，目目前前生生产产上上一一般般多多接接受受110110115115保保温温8 810min10min。灭灭菌菌时时间间主主要要是是维维持持段段(维维持持罐罐或或维维持持管管)中中停停留留的的时时间间 。themegallery v假假如如已已知知原原始始污污染染度度N0N0以以及及在在灭灭菌