微生物工程第四章發(fā)酵工業(yè)的無菌技術(shù)-閱讀頁
2025-01-08 04:57本頁面
【正文】 ? 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. 滅菌溫度和時間的選擇 CkdtdC 39。exp(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） 。 ? 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。 （ 3） 培養(yǎng)基的物理狀態(tài) ? 滅菌時間：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 。 2. 滅菌時間的估算 例 1： 有一發(fā)酵罐內(nèi)裝 40m3培養(yǎng)基，在 121℃ 溫度下實罐滅菌，原污染程度為每 1ml有 2 105個耐熱細(xì)菌芽孢，已知 121℃ 時滅菌速度常數(shù) k=，求滅菌失敗機率為 。 ? 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 ? 滅菌時間的計算 ㏑ (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個雜菌，已知 131 ℃ 時滅菌速度常數(shù)為15min1，求滅菌所需的維持時間。 分批滅菌與連續(xù)滅菌的比較 （適用于大型罐） ? 連續(xù)滅菌的缺點： ?對小型罐無優(yōu)勢，不方便，對設(shè)備要求高； ?蒸汽波動時滅菌不徹底； ?當(dāng)培養(yǎng)基中含有固體顆?；蛴休^多泡沫時，以分批滅菌好，可防止滅菌不徹底。 ? 一般只限于中小型發(fā)酵裝置。 4. 發(fā)酵培養(yǎng)基及設(shè)備管道滅菌技術(shù) 溫度 維持時間 程序 ? 空氣除菌的必要性 好氧發(fā)酵需大量空氣 ， 空氣帶菌 是發(fā)酵染菌的主要原因之一 。 ~3287 197。 ? 過濾除菌： 采用定期滅菌的介質(zhì)來阻截流過的空氣所含的微生物而取得無菌空氣 。 ? 壓縮空氣相對濕度 φ=50%~60% 通過過濾器為好。 空氣壓縮和壓縮空氣的冷卻 ? 例 41： 20oC的大氣被壓縮至表壓 度是多少？ 解： T1=20+273=293k P2/P1=（ +） /= m= T2=T1(P2/P1)(m1)/m=293 ∴ t2=389273=116oC ? 絕對濕度： 1m3 濕空氣中含有的水蒸氣絕對量 (kg) ? 相對濕度（ Φ）： 空氣的絕對濕度與同溫度下飽和絕對濕度之比值或者空氣中水蒸汽分壓與同溫度時的飽和水蒸汽壓之比值，稱為空氣的相對濕度。(Mg/Mw) （ Mw， Mg為水和空氣分子量 ） ， P= Pw+Pg ∴ X=Gw/Gg=(PwMw)/(PgMg)=(18/) ① 當(dāng) X一定時 ， T1→T2， 導(dǎo)致 Φ1→Φ2 ， 則 X1=(P1Φ1Ps1) X2=(P2Φ2Ps2) ∵ X1=X2 ∴ Φ2=Φ1(PS1/PS2)(P2/P1) （ 式 426） （ 1） Φ與 X的關(guān)系 ② 當(dāng) X發(fā)生變化 ， 即有水析出時 ， X降低 ， 此時 Φ2=100%， 定義：當(dāng) Ф=1時 ， 空氣中水蒸氣已飽和 ， 此時溫度稱為 露點 Td。 當(dāng) ΔX=0時 ， 壓縮過程中 ， 隨著 T↑， Ps↑， P↑， Ф↓； 降溫過程中 ， 隨著 T↓ ， Ps↓ ， P一定 ， Ф↑ 。 所以，當(dāng) t35℃ ， 繼續(xù)冷卻時，有水析出 。 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， 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， 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， 攔截 起主要作用 ④ 當(dāng) 氣流速度過大 時，已被捕集的微粒又被湍動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。 ? 針對不同地區(qū)，設(shè)計合理的空氣預(yù)處理工藝流程，以達(dá)到除油、水和雜質(zhì)的目的 。 主要方法： 使用無油潤滑的空氣壓縮機；加強空氣冷卻和去除油、水；適當(dāng)提高進(jìn)入過濾器的空氣溫度。 75%乙醇擦拭雙手屬于 （ ） A．濕熱滅菌 2．下列關(guān)于發(fā)酵工程的說法，錯誤的是（ ） A．發(fā)酵工程的產(chǎn)品是指微生物的代謝產(chǎn)物和菌體本身 B．通過人工誘變選育新品種 C．培養(yǎng)基、發(fā)酵設(shè)備和菌種必須經(jīng)過嚴(yán)格的滅菌 D．環(huán)境條件的變化，不僅影響菌體的生長，而且影響代謝產(chǎn)物的形成 思考題： ，滅菌一詞指的是 ( C )。 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)滅菌流程 等。 4. 發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基滅菌的方式主要有 分批滅菌 和 連續(xù)滅菌
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