微生物工程第四章發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)-預(yù)覽頁
【正文】 ? 雜菌分解目的產(chǎn)物； ? 噬菌體對(duì)細(xì)菌發(fā)酵破壞極大 。第 四 章 發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù) 一 、 基本概念 二 、 發(fā)酵工業(yè)污染的防治策略 三 、 發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù) 四 、 培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌 五 、 空氣除菌 本章內(nèi)容 ? 滅菌 (sterilization):用化學(xué)或物理方法殺死物料或設(shè)備中 所有 生命物質(zhì)的過程 。 ? 防腐 (antisepsis): 用物理或化學(xué)方法 殺死或抑制 微生物的生長和繁殖 。 （ 1）染菌對(duì)不同菌種發(fā)酵的影響 B. 霉菌 ? PenG：青霉素水解酶上升 ， PenG迅速破壞 ， 發(fā)酵一無所獲 。 ? 抗生素發(fā)酵 輸入正常發(fā)酵的另一罐發(fā)酵液 ? 檸檬酸發(fā)酵 a. 污染細(xì)菌： 加大通風(fēng) ，加速產(chǎn)酸；加入鹽酸等條 ，抑制細(xì)菌 b. 污染酵母： 加入 ~酵母；通風(fēng)加大，加速產(chǎn)酸。 ? 發(fā)酵 后期污染 ? 染菌量不太多 ， 可繼續(xù)發(fā)酵 ? 污染嚴(yán)重 ， 則提前放罐 殺菌劑的添加： 前期無必要 ， 增加成本 ； 發(fā)現(xiàn)后加入 ， 效果要具體評(píng)價(jià) ? 絲狀菌發(fā)酵被產(chǎn)酸菌污染 ： pH不斷下降，菌絲大量自溶，發(fā)酵液粘度 黏度增加 ，過濾困難 處理方法： ①將發(fā)酵液加熱后再加助濾劑； ②先加絮凝劑使蛋白質(zhì)凝聚后沉淀 ? 雜菌分泌較多 蛋白質(zhì)雜質(zhì) 時(shí)，使水相和溶媒之間極易發(fā)生 乳化 。 ?發(fā)酵罐的“死角” ?管道安裝不當(dāng)或配置不合理形成“死角” 常出現(xiàn)“死角”的地方： 連接點(diǎn)： 法蘭、內(nèi)襯、接口、表頭、聯(lián)軸器、 小部件： 罐內(nèi)部件及其支撐件如攪拌軸拉桿、冷卻盤管、擋板、空氣分布管及其支撐件 口： 人孔（或手孔）、排風(fēng)管接口、燈孔、視鏡口、進(jìn)料管口 滅菌時(shí)蒸汽不易通達(dá)的“死角”及其消除方法 污水 膿皰罐底 發(fā)酵罐罐底膿皰狀積垢造成“死角” 法蘭連接不當(dāng)造成的“死角” （ 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(duì) 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 。 k↓，熱阻 ↑, t↑ 當(dāng) Nt=0時(shí)， t=∞， 既無意義，也不可能。 ? 微生物死亡與培養(yǎng)物質(zhì)受熱破壞都可看作一級(jí)反應(yīng)： 式中 C：對(duì)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。 ??? 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） 。 （ 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(duì)滅菌極為不利 。 ? 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)] 式中： C0、 Ct分別為單位體積培養(yǎng)基滅菌前、后 的含菌數(shù) （連消） ? 例 2．某發(fā)酵罐內(nèi)裝 40m3培養(yǎng)基，采用連續(xù)滅菌，滅菌溫度為 131℃ ，原污染程度為每 1ml含有2 105個(gè)雜菌，已知 131 ℃ 時(shí)滅菌速度常數(shù)為15min1，求滅菌所需的維持時(shí)間。 ? 一般只限于中小型發(fā)酵裝置。 ~3287 197。 ? 壓縮空氣相對(duì)濕度 φ=50%~60% 通過過濾器為好。(Mg/Mw) （ Mw， Mg為水和空氣分子量 ） ， P= Pw+Pg ∴ X=Gw/Gg=(PwMw)/(PgMg)=(18/) 當(dāng) ΔX=0時(shí) ， 壓縮過程中 ， 隨著 T↑， Ps↑， P↑， Ф↓； 降溫過程中 ， 隨著 T↓ ， Ps↓ ， P一定 ， Ф↑ 。 空氣過濾除菌的原理 1. 布朗擴(kuò)散作用 2. 攔截作用 4. 重力沉降 3. 慣性碰撞 5. 靜電吸引 ① 當(dāng) 氣流速度較大 時(shí)， 慣性撞擊 起主要作用， 除菌效率隨氣流速度增加而上升 ② 當(dāng) 氣流速度較小 時(shí)， 布朗擴(kuò)散 起主要作用， 除菌效率隨氣流速度增加而降低 ③ 當(dāng) 氣流速度中等 時(shí)， 攔截 起主要作用 ④ 當(dāng) 氣流速度過大 時(shí)，已被捕集的微粒又被湍動(dòng)的氣流夾帶返回氣流中， 除菌效率下降 ? 減少進(jìn)口空氣的含菌數(shù)量； 主要方法： 正確選擇進(jìn)風(fēng)口；提高進(jìn)口空氣的采氣位置；采用粗過濾預(yù)處理。 主要方法： 使用無油潤滑的空氣壓縮機(jī)；加強(qiáng)空氣冷卻和去除油、水；適當(dāng)提高進(jìn)入過濾器的空氣溫度。 噴淋冷卻連續(xù)滅菌流程 、 噴射加熱連續(xù)滅菌流程 和 薄板式換熱器連續(xù)滅菌流
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