【正文】 67 115 15 50 120 4 27 130 8 145 2 150 ＜ 1 一、溫度和時(shí)間對(duì)培養(yǎng)基滅菌的影響 71 二、影響培養(yǎng)基滅菌的其它因素 培養(yǎng)基成分 ? 培養(yǎng)基中的油脂、糖類和蛋白質(zhì)增加微生物的耐熱性，使微生物的熱致死速率變慢，這主要是因?yàn)橛袡C(jī)物質(zhì)會(huì)在微生物細(xì)胞外形成一層薄膜，阻礙熱的傳入，因此應(yīng)提高滅菌溫度或延長滅菌時(shí)間。 在 ~生物最耐熱， pH，氫離子極易滲入細(xì)胞 內(nèi) ，從而改變細(xì)胞的生理反應(yīng)促進(jìn)其死亡，故 pH愈低，滅菌所需的時(shí)間愈短。 ? 其原因在于液體培養(yǎng)基滅菌時(shí)，熱量傳遞是由傳導(dǎo)作用和對(duì)流作用完成的，而固體培養(yǎng)基只有傳導(dǎo)作用而沒有對(duì)流作用。對(duì)易產(chǎn)生泡沫的培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌時(shí)，可加入少量消泡劑。 ? 含芽孢桿菌和霉菌孢子多的培養(yǎng)基，要適當(dāng)提高滅菌溫度或延長滅菌時(shí)間。 空氣排除程度與溫度的關(guān)系 蒸汽壓力 罐內(nèi)實(shí)際溫度 /℃ Mpa 未排除空氣 排除 1/3 排除 1/2 排除 2/3 完全排除空氣 72 90 94 100 109 90 l00 105 109 115 l00 109 112 115 121 109 115 118 121 126 115 121 124 126 130 76 ? 工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)于大量的培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備的滅菌，最有效、最常用的方法是蒸汽滅菌 (即濕熱滅菌 )。將配制好的培養(yǎng)基送至罐內(nèi)，開動(dòng)攪拌以防料液沉淀。 ? 如果一開始不預(yù)熱就直接導(dǎo)入蒸汽，由于培養(yǎng)基與蒸汽的溫差過大，會(huì)產(chǎn)生大量的冷凝水，使培養(yǎng)基稀釋； ? 直接導(dǎo)人蒸汽還容易造成泡沫急劇上升，使物料外溢。 ? 生產(chǎn)中習(xí)慣采用的保溫時(shí)間為 30min。 82 ? 實(shí)罐滅菌主要是在保溫階段起作用，在升溫階段后期也有一定的滅菌作用。如果知道加熱和冷卻所需要的時(shí)間，合理設(shè)計(jì)維持時(shí)間，能夠減少滅菌過程中培養(yǎng)基營養(yǎng)成分的破壞。 ? 培養(yǎng)基連續(xù)滅菌前，發(fā)酵罐應(yīng)先進(jìn)行空罐滅菌，以容納經(jīng)過滅菌的培養(yǎng)基。 四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌 86 配料 輸料 加熱 保溫 冷卻 滅菌的 發(fā)酵罐 預(yù)熱 ? 連續(xù)滅菌 (工藝 /設(shè)備 )流程 連續(xù)滅菌以采用的設(shè)備和工藝條件分類，有 3種形式。 ? 要求： 一般預(yù)熱至 6575℃ 左右。 ? 加熱設(shè)備稱為 連消塔 ， 常用有： ? 套管式連消塔 ? 噴嘴式連消塔 ? 汽液混合式連消塔 溫度℃ 150 100 50 0 階段 發(fā)酵罐 交換器 加熱器 高溫維持 殘熱回收 冷卻器 四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌 91 套管式連消塔 ? 內(nèi)外兩層套管連接而成，內(nèi)管壁上開有斜下 45176。 蒸汽 四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌 92 四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌 93 噴嘴式連消塔 料液進(jìn)口 ? 塔身為圓筒形，筒口下端設(shè)置培養(yǎng)液進(jìn)口噴嘴和蒸汽進(jìn)口噴嘴，筒內(nèi)噴嘴上方有折流帽。 四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌 95 (3)保溫 ? 由于加熱器加熱時(shí)間較短，光靠這段時(shí)間滅菌是不夠的， 維持罐 的作用是使料液在滅菌溫度下保持5~7min，以達(dá)到滅菌目的。 四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌 97 ? (4)冷卻 ? 一般采用冷水噴淋冷卻，結(jié)構(gòu)簡單，能一次冷卻到發(fā)酵溫度 ； 即用冷水在排管外從上向下噴淋，使管內(nèi)料液在滅菌后要迅速降溫至 40~ 50 ℃ ，再輸送到預(yù)先空消過得罐內(nèi)，繼續(xù)冷卻至培養(yǎng)溫度。 ? 該連續(xù)滅菌流程的滅菌效果取決于培養(yǎng)基高溫處理后在維持罐內(nèi)的維持時(shí)間。 缺點(diǎn) 是隨著蒸汽的冷凝使培養(yǎng)基稀釋，由于培養(yǎng)基黏度的變化，使滅菌溫度和壓力的控制受到影響；如維持時(shí)間較長，維持管的長度就需要很長，安裝使用不便。 由于新鮮培養(yǎng)基的預(yù)熱是利用滅過菌的培養(yǎng)基的熱量完成的，所以節(jié)約了蒸汽及冷卻水的用量。 四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌 106 冷液 熱液 冷液 變熱 熱液 變冷 四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌 107 ? 板式換熱器原理圖 四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌 108 發(fā)酵罐滅菌： ? 實(shí)罐滅菌時(shí) ，發(fā)酵罐與培養(yǎng)基一起滅菌。 ? 空罐滅菌之后不能立即冷卻，以避免罐壓急速下降造成負(fù)壓 (甚至把罐體壓癟 )而染菌。對(duì)于新裝介質(zhì)的過濾器，滅菌時(shí)間適當(dāng)延長 15~20min。 ? 補(bǔ)料罐 的滅菌溫度視物料性質(zhì)而定，如糖水罐滅菌時(shí)蒸汽壓力為 (120℃ )，保溫30min。 ? 移種管路 滅菌一般要求蒸汽壓力為 ~ MPa，保溫 1小時(shí)。 ? 介質(zhì)過濾除菌的原理是什么 ? ? 常用的過濾介質(zhì)有哪些，有何特點(diǎn) ? ? 試分析影響介質(zhì)過濾除菌的因素有哪些 ? 114 一、空氣除菌的必要性 ? 1. 空氣的構(gòu)成 氧氣 氮?dú)? 惰性氣體 二氧化碳 水蒸氣 氣態(tài)物質(zhì)的混合物 懸浮在空氣中的塵粒 構(gòu)成地殼的無機(jī)物質(zhì)顆粒 煙灰 植物花粉 種類繁多的細(xì)菌和其他微生物 空氣 （即大氣） 115 2. 空氣中微生物的數(shù)量與環(huán)境有密切關(guān)系 ? 空氣中的含菌量和種類，隨地區(qū)、高低、季節(jié)、空氣中塵埃多少和人們活動(dòng)情況而變化。 ? 空氣中的塵埃數(shù)與細(xì)菌數(shù)的關(guān)系如下式： ? 式中 y：空氣中的微生物數(shù)量 ，個(gè) /m3； x：空氣中的塵埃顆粒數(shù)量，個(gè) /m3。 ? 例如，一個(gè)通氣量為 40m3/min的發(fā)酵罐，一天所需的空氣量高達(dá) 104m3，假如空氣中含菌量為 103~104/m3，那么一天將有 107~108個(gè)微生物細(xì)胞進(jìn)入發(fā)酵罐， ? 這么多的雜菌帶入，完全可以導(dǎo)致發(fā)酵失敗。 ? 如酵母培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基成分以糖為主，酵母菌能利用無機(jī)氮，要求的 pH較低， 一般細(xì)菌較難繁殖，而酵母的繁殖速度又較快，能抵抗少量的雜菌影響，因此對(duì)無菌空氣的要求不十分嚴(yán)格，可采用高壓離心式鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)即可。 ④ 進(jìn)罐前的 空氣溫度 要比培養(yǎng)溫度略高或相同。 122 三、空氣過濾除菌流程 ? 前過濾 ? 從大氣中吸入的空氣常帶有灰塵、沙土、細(xì)菌等，在進(jìn)入空氣壓縮機(jī)前要先經(jīng)過前過濾器， 濾去灰塵、沙土等固體顆粒，以 ? 減少往復(fù)式空氣壓縮機(jī)活塞和氣缸的磨損，延長空氣壓縮機(jī)的使用壽命，保證空氣壓縮機(jī)的效率， ? 也起到一定的除菌作用，減輕總過濾器的負(fù)擔(dān)。布質(zhì)結(jié)實(shí)細(xì)致，則 過濾效率高 ， 但阻力大 。 126 三、空氣過濾除。 ? 濾布要定期換洗，以減少阻力損失和提高過濾效率。 123 三、空氣過濾除菌流程 ? 布袋過濾： ? 結(jié)構(gòu)最簡單， 只要將濾布縫制成與骨架相同形狀的布袋，緊套于焊在進(jìn)氣管的骨架上，并縫緊所有會(huì)造成短路的空隙。 ? 可建在空壓機(jī)房的屋頂上。 119 二、發(fā)酵用無菌空氣的概念和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) ? 為確保生產(chǎn)在純種培養(yǎng)狀態(tài)下進(jìn)行， 嚴(yán)格無菌條件下發(fā)酵用無菌空氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求如下： ① 連續(xù)提供，保持 一定流量 ；保證發(fā)酵罐 V/VM的需氣量； ② 保持 一定的壓強(qiáng) ；表壓達(dá)到 ~ MPa。 染菌的危害有哪些？ 118 ? 空氣除菌的方法很多，如過濾除菌、熱殺菌、靜電除菌、輻射殺菌等，各種除菌方法的除菌效果、設(shè)備條件、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)各不相同。 ?? xy117 ? 絕大多數(shù)工業(yè)發(fā)酵均是利用好氧微生物進(jìn)行純種培養(yǎng)，無論是生長還是合成代謝產(chǎn)物都需要消耗大量的溶解氧，用于基質(zhì)同化、菌體生長和產(chǎn)物代謝。 ? 各地空氣中所懸浮的微生物種類及比例各不相同，以 細(xì)菌和細(xì)菌芽胞為主，也有酵母、霉菌和病毒 ，數(shù)量也隨條件的變化而異。 六、發(fā)酵設(shè)備的滅菌 112 第三節(jié) 空 氣 除 菌 113 ? 試畫出某種空氣預(yù)處理方塊流程（用文字表示） ? 應(yīng)如何選擇空氣過濾除菌流程？ ? 空氣纖維介質(zhì)深層過濾器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？ ? 發(fā)酵使用空氣凈化的標(biāo)準(zhǔn)是什么 ? ? 列出空氣除菌的方法，比較其優(yōu)缺點(diǎn)。 ? 油罐 (消沫劑罐 )滅菌時(shí)，其蒸汽壓力為~，保溫 60min。 110 ? 分空氣過濾器 在發(fā)酵罐滅菌之前需進(jìn)行滅菌，維持壓力 2h。 六、發(fā)酵設(shè)備的滅菌 109 ? 發(fā)酵罐的附屬?zèng)]備有空氣過濾器、補(bǔ)料系統(tǒng)、消沫劑系統(tǒng)、移種管路等。 ? 滅菌開始前也要先滅菌空氣分過濾器，然后通入蒸汽加熱發(fā)酵罐的蛇管并從罐頂通入蒸汽，將罐內(nèi)的空氣從罐底排出，充滿整個(gè)容器后， 三路進(jìn)汽 ， 四路緩緩排出 。 四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌 105 ? 板式冷卻器 ? 體積小，換熱效率高；且利用冷培養(yǎng)液作冷卻劑，既能冷卻了熱培養(yǎng)基，又預(yù)熱了冷培養(yǎng)液，節(jié)約用水和蒸汽。 四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌 102 四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌 103 20℃ 31℃ 35℃ 100℃ 140 ℃ 120~132℃ 35℃ 55℃ 55 ℃ 120 ℃ 120℃ 第三種 .板式換熱器連續(xù)滅菌流程 由一系列板式換熱器組成的連續(xù)滅菌流程，為最先進(jìn)的滅菌方法。 soNNKt lo g13 0 ?t k 100 第二種 .噴射加熱一真空冷卻連續(xù)滅菌流程 真空閃急冷卻器 維持管道 ?系統(tǒng)滅菌時(shí)，預(yù)熱后的培養(yǎng)基連續(xù)送入噴射加熱器中，以較高的速度自噴嘴噴出，與蒸汽混合，將培養(yǎng)基迅速加熱至滅菌溫度 (如 140℃ ) ；經(jīng)過維持管道保溫一定時(shí)間后，通過膨脹閥進(jìn)入真空冷卻器，因真空作用使水分急驟蒸發(fā)而冷卻，冷至發(fā)酵溫度后送入已滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)。 四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌 98 冷卻培養(yǎng)基送入發(fā)酵罐 配料罐 熱交換器 4050℃ 132℃ 1012″ 6075℃ 58min 四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌 99 ? 滅菌時(shí)，要求培養(yǎng)基輸入的壓力與蒸汽總壓力相接近，否則培養(yǎng)基的流速不能穩(wěn)定，影響培養(yǎng)基的滅菌質(zhì)量。 ? 維持罐是 保溫設(shè)備，不用再通入蒸汽加熱，但一般有通入蒸汽的夾層，外保溫材料包裹 四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌 96 ? 進(jìn)料管由圓筒上部側(cè)面伸入罐內(nèi)通至下部，使料液自下向上流動(dòng)，至罐的上部側(cè)面出料管流出；罐上安裝排氣管和壓力表，罐中部設(shè)有溫度計(jì)測溫口，底部設(shè)有料液排盡管；罐的有效容積應(yīng)滿足維持料液 8~25min的需要。 ? 這種連消器結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小，升溫快，效果好，噪聲小。 ? 培養(yǎng)基由塔外管下部側(cè)面進(jìn)入，在兩管間向上流動(dòng)，被內(nèi)管噴出蒸汽加熱到 126~ 132℃ ，再由外管上部側(cè)面流出，進(jìn)入維持罐。 四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌 89 ? 常用輸料泵： 旋渦泵 往復(fù)泵 螺桿泵 四、培養(yǎng)基連續(xù)滅菌 90 ? (2) 加熱 ? 目的： 物料泵入加熱器，培養(yǎng)基與 高溫 蒸汽迅速接觸混合，使料液溫度快速 (10~20s)上升至預(yù)定滅菌溫度