2第二章 培养基灭菌.ppt

教学要求：掌握培养基和设备灭菌的意义和方法。分批灭菌和连续灭菌的优缺点比较。培养基灭菌的工程设计、培养基与设备、管道灭菌条件。 重点：要求深刻理解与熟练掌握的重点内容 1、常用的各种灭菌方法及在发酵工业中的选用。 2、培养基灭菌原理，分批灭菌和连续灭菌的概念。 难点：1、培养基灭菌方法的选用。 2、培养基灭菌的理论基础。 温度和压力的关系 泡沫问题 投料过程中，麸皮和豆饼粉等固形物在罐壁上残留的问题 灭菌结束后应立即引入无菌空气保压 培养基成分对灭菌的影响 油脂，糖类及一定浓度的蛋白质可增加微生物的耐热性，另一些物质，如高浓度的盐类，色素等可削弱其耐热性。 培养基的物理状态对灭菌的影响 培养基中微生物数量对灭菌的影响 培养基中氢离子浓度对灭菌的影响 培养基中氢离子浓度直接影响灭菌的效果。培养基的酸碱度越大，所需杀灭微生物的温度越低。 保证间歇灭菌成功的要素 内部结构合理(主要是无死角)，焊缝及轴封装置可靠，蛇管无穿孔现象 压力稳定的蒸汽 合理的操作方法。 发酵罐的接管图 二、基础条件的确定 1、污染度N0 一般假定位104～106个/ml 2、灭菌度N 实际计算时取N ＝10-3，即处理1000只有一个或微生物（一般是针对周期长，成本高的发酵）。 3、N/N0 为灭菌程度的指标。 例如：培养基100m3，含菌105个/ml,，要求灭菌后存活菌数10-3个/罐，则N0/N = (100×106×105 /10-3) = 1016，为计算方便，取 ln(N0/N )=36.8 分批灭菌过程：升温、保温和降温，灭菌主要是在保温过程中实现的，在升温的后期和冷却的初期，培养基的温度很高，因而对灭菌也有一定贡献。 Ln N0/N =36.8是总的判据，是由升温、保温、 降温三段实现的。 4、污染菌的热死特性 要了解是否符合对数残留定律，确定K，A，E的值。对不同细胞，选取不同的T和t。 5、培养罐中温度与时间的关系 大量培养液分批灭菌时，加热和冷却时 间不能忽略。总灭菌时间等于升温、保温和降温三段时间之和。 t=t1+t2+t3 三、灭菌效率的计算 若灭菌温度恒定为T，那么到规定灭菌度（N） 所需杀菌时间 当灭菌℃随时间变化时，K也变化，则有 积分 用V表示灭菌效果，则有 V总＝ln(N0/NS)=V加+V保+V冷 升温、维持和冷却过程中灭菌效果分别为 V加 V保 V冷 加热和冷却后积分，简化得公式，P146页 例如：某发酵罐分批灭菌最高温度120℃，保持5min，设计的温度和时间关系如下：发酵罐100m3，N0=105个/ml，N=10-3 ，已知升温和冷却的灭菌效果不超过总灭菌效果的25%，问设计的T-t过程是否达到灭菌要求，如不能，应如何改进？（A=7.94×1038min-1；△E=278441J/mol;R=8.28J/mol·K） 实际生产上，培养基直接蒸汽加热和间接冷却的计算。P12 工业规模的灭菌操作，完成整个灭菌周期的时间是3~5h，各阶段的贡献大致如下： V加/V总= 0.2 V保/V总= 0.75 V冷/V总= 0.05 四、分批灭菌的讨论 培养基间歇灭菌过程中应注意的问题 一、连续灭菌概念 二、连续灭菌流程 三、连续灭菌计算 四. 连续灭菌反应器的流体流动模型 第四节 连续灭菌及其计算 连续灭菌的工作原理 连续灭菌的工艺流程 连续灭菌时间的计算 连续灭菌反应器设备及计算 本节知识点： 重点：连续灭菌的工艺流程、设备及计算 难点：连续灭菌计算及应用 一、连续灭菌概念 连续灭菌（连消）：培养基在罐外连续进行加热、维持和冷却，然后进入发酵罐的杀菌方法。 连续灭菌的优缺点： 优点 –保留较多的营养质量 –容易放大 –较易自动控制； –糖受蒸汽的影响较少； –缩短灭菌周期； –在某些情况下，可使发酵罐的腐蚀减少； –发酵罐利用率高； –蒸汽负荷均匀。 缺点 –设备比较复杂，投资较大，容易造成污染。 二、连续灭菌流程 1、连消塔－喷淋冷却流程 设备庞大，易发生局部受热不均。 2、喷射加热－真空冷却流程 加热和冷却在瞬间完成，营养成分破坏少。 典型的喷射加热连续灭菌时的温度和时间曲线图 3、薄板换热器连续灭菌流程 培养基在设备中同时完成预热、灭菌及冷却过程。 薄板换热器连续灭菌流程 薄板换热器连续