发酵工业与发酵工程_04培养基灭菌与空气净化

第四章培养基灭菌与空气净化第一节培养基灭菌的目的、要求和方法•是指从培养基中杀灭有生活能力的细菌营养体及其孢子，或从中将其除去。工业规模的液体培养基灭菌，杀灭杂菌比除去杂菌更为常用。一、定义1、培养基灭菌的定义•灭菌：用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。•消毒：用物理或化学方法杀死物料、容器、器皿内外的病源微生物。2、灭菌与消毒的区别防腐防腐就是利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止食品等发生霉腐的措施。（1）低温（4）高渗（2）缺氧（5）高酸度（3）干燥（6）防腐剂二、培养基灭菌的目的1、在发酵过程中夹杂其它杂菌造成的后果：•消耗营养•合成新产物；•菌体自溶、发粘等造成分离困难•改变pH•分解产物•噬菌体破坏极大1）使用的培养基和设备须经灭菌；2）好氧培养中使用的空气应经除菌处理；3）设备应严密，发酵罐维持正压环境；4）培养过程中加入的物料应经过灭菌；5）使用无污染的纯粹种子。2、工业上具体措施包括：•杀灭培养基中的微生物，为后续发酵过程创造无菌的条件。3、培养基灭菌的目的①达到要求的无菌程度（10-3）；②尽量减少营养成分的破坏。4、培养基灭菌的要求•化学法–化学药品灭菌法•物理法–干热灭菌法–湿热灭菌法–射线灭菌法5、灭菌的方法1.化学试剂灭菌法甲醛、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2.射线灭菌法3.干热灭菌法电磁波、紫外线或放射性物质适用范围：无菌室、接种箱常用烘箱，灭菌条件：160℃下保温1h适用范围：金属或玻璃器皿4.湿热灭菌法利用饱和蒸汽灭菌，条件：121℃，30min适用范围：生产设备及培养基灭菌5.过滤除菌法利用过滤方法阻留微生物适用范围：制备无菌空气6.火焰灭菌法火焰适用范围：接种针、玻璃棒、三角瓶口三、培养基的湿热灭菌1.湿热灭菌原理2.灭菌条件3.灭菌不利方面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，甚至产生不利于菌体生长的物质。•蒸汽来源容易，操作费用低，本身无毒；•蒸汽有强的穿透力，灭菌易于彻底；•蒸汽有很大的潜热；•操作方便，易管理。4、湿热灭菌的优点1.设备费用高2.不能用于怕受潮的物料灭菌5、湿热灭菌的缺点四、影响培养基灭菌效果的因素①培养基成分③pH②培养基成分的颗粒度④培养基中的微生物性质与数量⑤微生物细胞中水含量⑥微生物细胞的菌龄⑦微生物的耐热性⑧空气排除情况⑨搅拌⑩泡沫发酵工业应用的“无菌空气”是指通过除菌处理使空气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小机会。此种空气称为“无菌空气”。无菌空气的概念第二节空气净化（除菌）一、空气除菌的方法（一）辐射杀菌（二）加热杀菌（三）静电除菌（四）过滤除菌（一）空气过滤除菌原理•布朗扩散截留作用•拦截滞留作用•惯性碰撞滞留作用•重力沉降作用•静电吸引作用二、空气过滤除菌的原理与介质（二）空气过滤除菌介质•棉花：常用，有弹性，纤维长度适中。•玻璃纤维：直径小，不易折断，过滤效果好。•活性炭：要求质地坚硬，颗粒均匀。缺点：体积大，装填费时费力，松紧度不易掌握，空气压降大。（１）纤维状或颗粒状过滤介质（２）纸类过滤介质——超细玻璃纤维纸36张叠在一起使用，过滤效率高，压降小。缺点：强度不大（特别是受潮后）。三、介质过滤效率介质过滤效率：指被过滤介质层捕集的尘埃颗粒数与空气中原有颗粒数之比。影响过滤除菌效率的因素介质填充厚度与过滤效率的关系；介质填充密度与过滤效率的关系；空气流速与过滤效率的关系。四、提高过滤除菌效率的措施减少进口空气的含菌数量；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，设计合理的空气预处理工艺流程，以达到除油、水和杂质的目的。降低进入空气过滤器的空气相对湿度稳定压缩空气的压力，采用合适容量的贮气罐。•提高压缩前空气的洁净度•去除压缩后空气中的油和水五、空气的预处理目的:（1）提高空气吸气口的位置;（2）在空气入口处设置粗过滤器。——捕集较大的灰尘颗粒，并保护空压机。1、提高压缩前空气的洁净度高空取气管•为远离地面几十米的管子。•每升高10米，空气中杂菌降低一个数量级。因此从高空取气要比从低空取气有利得多。高效前置过滤除菌流程１——高效前置过滤器２——压缩机３——贮罐４——冷却器５——丝网分离器６——加热器７——过滤器（1）空气压缩：克服输送过程中过滤介质的阻力并维持一定的气流速度。（2）压缩后空气温度显著上升，需冷却。2、空气压缩和压缩空气的冷却•压缩后的高温空气能引起过滤介质的炭化或燃烧•增大发酵罐的降温负荷•增加培养液水分的蒸发一般用列管式冷却器进行冷却。因为•消除压缩机排出空气量的脉冲，维持稳定的空气压力。•利用重力沉降作用除去部分油雾。•紧接空压机安装。•有些装有冷却管。空气贮罐3.压缩空气的除油除水旋风分离器——利用离心力进行沉降，对于10m以上的微粒分离效率较高。丝网分离器——利用惯性进行拦截，分离效率较高，能除去2～5m的细小颗粒。两类设备：将除油水的空气加热（温差在10～15°C左右），降低相对湿度（达50%～60%）后，输入过滤器。用列管换热器。4.空气的加热空气过滤除菌设备流程2-空压机3-储罐4，6-冷却器8-加热器9-空气过滤1-粗过滤7-丝网分离器5-旋风分离器两极冷却、加热除菌流程180M3发酵罐车间大型空气压缩机发酵车间的空气过滤器空气净化的流程吸气口吸入的空气先经过压缩前的过滤；进入空气压缩机（120150°C）冷却（2025°C），除去油、水，再加热至3035°C。最后通过总过滤器和分过滤器，获得洁净度、压力、温度和流量都符合要求的无菌空气。1.空气除菌的方法有哪些？试比较各方法的优缺点。2.在发酵过程中夹杂其它杂菌造成的后果有哪些？3.培养基灭菌工业上具体措施有哪些？4.影响培养基灭菌效果的因素有哪些？5.试述湿热灭菌原理及优缺点。思考题