微生物工程第四章發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)-文庫吧
2024-12-19 04:57 本頁面
【正文】 （ 4）培養(yǎng)基與設(shè)備滅菌不徹底的防治 （ 5） 操作不當(dāng)造成染菌 （ 6） 噬菌體染菌及其防治 ① 原料性狀的影響 ② 滅菌時(shí)溫度和壓力不對 ③ 滅菌過程中產(chǎn)生的泡沫造成染菌 ④ 連續(xù)滅菌維持時(shí)間不夠或壓力波動(dòng)大 ⑤ 滅菌后期的罐壓驟變 （ 冷卻負(fù)壓 ） 采取哪些措施能夠保持無菌發(fā)酵？ ? 物料、培養(yǎng)基、中間補(bǔ)料都要滅菌； ? 發(fā)酵設(shè)備及輔助設(shè)備（空氣過濾裝置、各種發(fā)酵罐進(jìn)出口連接裝置）和管道要滅菌徹底； ? 好氧發(fā)酵通入的空氣要除菌； ? 種子無污染；接種無菌操作過關(guān)； ? 為了保持發(fā)酵的長期無菌狀態(tài)，需 維持一定的正壓 。 三、發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù) ——滅菌方法 ? 干熱滅菌法 ? 濕熱滅菌法 ? 射線滅菌法 ? 化學(xué)藥劑滅菌法 ? 過濾除菌法 ? 火焰滅菌法 四、發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌 （一）濕熱滅菌原理 （二）分批滅菌（實(shí)罐滅菌） （三）連續(xù)滅菌（連消） （四）發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌技術(shù) ? 定義： 微生物對熱的抵抗力稱為熱阻，即指微生物在某一特定條件下（溫度）的致死時(shí)間。 ? 相對熱阻： 指某一微生物在某一條件下的致死時(shí)間與另一微生物在相同條件下的致死時(shí)間之比。 （一）濕熱滅菌原理 致死溫度 致死時(shí)間 ? 在一定溫度下 ， 微生物 受熱致死 遵循分子反應(yīng)速度理論 ， 微生物受熱死亡的速率 dN/dt與任何瞬間殘留的活菌數(shù) N成正比 ， 即： k ： 比死亡速率常數(shù)。 k↓，熱阻 ↑, t↑ 當(dāng) Nt=0時(shí)， t=∞， 既無意義，也不可能。 一般采用 Nt=， 即 1000次中只有一次失敗 kNdtdN ?? ktNN t ??0lntNNkt 0lg/? 大腸桿菌在不同溫度下 的殘留曲線 嗜熱脂肪芽孢桿菌芽孢在不同溫度下的死亡曲線 ? 某些微生物受熱死亡的速率不符合對數(shù)殘留定律：如一些 微生物芽孢 。 Nt/N0=kR/(kRkS) [exp(kst)ks/kR exp(kRt)] NR：耐熱性活芽孢數(shù)； Ns：敏感性活芽孢數(shù) ND：死亡的芽孢數(shù)； N0：初始活芽孢數(shù) 。 kR：耐熱性芽孢的比死亡速率； ks：敏感性芽孢的比死亡速率； 在 T相同時(shí)，對數(shù)與非對數(shù)定律的滅菌時(shí)間 t不同。 ? 微生物死亡與培養(yǎng)物質(zhì)受熱破壞都可看作一級反應(yīng)： 式中 C：對熱不穩(wěn)定物質(zhì)的濃度； k’ ：分解速度常數(shù)； k’ 的變化也遵循阿累尼烏斯方程： 都與相應(yīng)的活化能及 T有關(guān) )exp( RTEAk ???4. 滅菌溫度和時(shí)間的選擇 CkdtdC 39。??RTEAk 39。exp(39。39。 ??? 當(dāng) T1 →T2 ㏑ (k2 /k1 )/㏑ (k2 ’ /k1 ’ )=ΔE/ΔE’ 1 (∵ ΔEΔE’ 表 44 p68) ∴ 隨著 T上升 ， 菌死亡速率增加倍數(shù)大于培養(yǎng)基成分分解速率增加倍數(shù) ， 故 一般選擇高溫快速滅菌 （ 表 45） 。 （ 1）培養(yǎng)基成分 ? 營養(yǎng)物質(zhì)類型 ?油脂、糖類及一定濃度的蛋白質(zhì)、高濃度有機(jī)物等增加微生物的耐熱性。 ? NaCl含量： ?低濃度（ 1%2%）對微生物有保護(hù)作用； ?高濃度（ 8%10%以上）減弱微生物的耐熱性。 5. 影響培養(yǎng)基滅菌的其它因素 （ 2） 培養(yǎng)基 pH ? ， 微生物最耐熱 ， pH， 滅菌所需時(shí)間短 （ 表 46） 。 （ 3） 培養(yǎng)基的物理狀態(tài) ? 滅菌時(shí)間：固體培養(yǎng)基 液體培養(yǎng)基 （ 4） 泡沫 ? 泡沫中的空氣形成隔熱層 ， 對滅菌極為不利 。 （ 5） 培養(yǎng)基中的微生物數(shù)量 ? 微生物多 （ 芽孢桿菌 ） ， 滅菌時(shí)間長 夾套或蛇管排冷水 ，開啟排氣管閥， 空氣管通蒸汽 ，也可夾套內(nèi)通蒸汽 達(dá) 70℃ 左右 取樣管 放料管 通蒸汽 120℃ ，1 105pa 保溫 保溫階段 ，凡液面以下各管道都應(yīng)通蒸汽，液面上其余各管道則應(yīng)排蒸汽，不留死角， 維持壓力 、 溫度恒定 罐壓接近空氣壓力 向罐內(nèi)通無菌空氣 保溫結(jié)束，依次 關(guān)閉各排汽、進(jìn)汽閥門 夾套或蛇管中通冷水 培養(yǎng)基 降溫 到所需溫度 （二）分批滅菌（實(shí)罐滅菌） 空氣過濾器滅菌 并用空氣吹干 ? 滅菌的可靠性主要在保溫階段進(jìn)行，可以簡單地利用公式 （ 43） 粗略估算滅菌所需時(shí)間。 2. 滅菌時(shí)間的估算 例 1： 有一發(fā)酵罐內(nèi)裝 40m3培養(yǎng)基，在 121℃ 溫度下實(shí)罐滅菌，原污染程度為每 1ml有 2 105個(gè)耐熱細(xì)菌芽孢，已知 121℃ 時(shí)滅菌速度常數(shù) k=，求滅菌失敗機(jī)率為 。 解 ： N0=40 106 2 105=8 1012(個(gè) ) Nt=(個(gè) ) k=(min1) ㏑ (Nt/N0)=kt t=[lg(N0/Nt)]=[lg(8 1015)] =(min) 由于升溫階段就有部分菌被殺滅，實(shí)際保溫階段時(shí)間比計(jì)算值要短。 ? 工藝流程 ? 噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程 ? 噴射加熱連續(xù)滅菌流程 ? 薄板式換熱器連續(xù)滅菌流程 ? 滅菌時(shí)間的計(jì)算 ㏑ (Ct/C0)=－ kt t=[lg(C0/Ct)]
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