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第三章第三章 培养基灭菌与空气净化培养基灭菌与空气净化 第一节第一节 培养基灭菌培养基灭菌 一、灭菌原理和方法一、灭菌原理和方法 消毒消毒（disinfectiondisinfection）与灭菌与灭菌（sterilizationsterilization）区分？区分？第1页 消毒是指用物理或化学方法杀死物料、容器、消毒是指用物理或化学方法杀死物料、容器、器具内外病原微生物。普通只能杀死营养细胞而器具内外病原微生物。普通只能杀死营养细胞而不能杀死细菌芽孢。不能杀死细菌芽孢。比如，巴氏消毒法，是将物比如，巴氏消毒法，是将物料加热至料加热至6060维持维持30min30min，以杀死不耐高温微生物，以杀死不耐高温微生物营养细胞。营养细胞。灭菌是用物理或化学方法杀死或除去环境中灭菌是用物理或化学方法杀死或除去环境中全部微生物，包含营养细胞、细菌芽孢和孢子。全部微生物，包含营养细胞、细菌芽孢和孢子。消毒不一定能到达灭菌要求，而灭菌则可到消毒不一定能到达灭菌要求，而灭菌则可到达消毒目标。达消毒目标。第2页n关于灭菌和消毒不正确了解是（关于灭菌和消毒不正确了解是（）A A灭菌是指杀灭环境中一切微生物细灭菌是指杀灭环境中一切微生物细 胞、芽孢和孢子胞、芽孢和孢子 B B消毒和灭菌实质上是相同消毒和灭菌实质上是相同 C C接种环用灼烧法灭菌接种环用灼烧法灭菌 D D惯用灭菌方法有加热法、过滤法、紫外惯用灭菌方法有加热法、过滤法、紫外 线法、化学药品法线法、化学药品法第3页防腐（防腐（antisepsisantisepsis）防腐就是利用某种理化原因完全抑制霉防腐就是利用某种理化原因完全抑制霉腐微生物生长繁殖，从而到达预防食品等发腐微生物生长繁殖，从而到达预防食品等发生霉腐办法。生霉腐办法。（1 1）低温）低温 （4 4）高渗）高渗 （2 2）缺氧）缺氧 （5 5）高酸度）高酸度 （3 3）干燥）干燥 （6 6）防腐剂）防腐剂 第4页除菌方法除菌方法培养基加热灭菌培养基加热灭菌空气过滤除菌空气过滤除菌紫外线或电离辐射紫外线或电离辐射化学药品灭菌化学药品灭菌 第5页1.1.化学试剂灭菌法化学试剂灭菌法 甲醛、乙醇或新洁尔灭、高锰酸钾等甲醛、乙醇或新洁尔灭、高锰酸钾等 适用范围：环境、皮肤及器械表面消毒适用范围：环境、皮肤及器械表面消毒2.2.射线灭菌射线灭菌法法3.3.干热灭菌法干热灭菌法 电磁波、紫外线或放射性物质电磁波、紫外线或放射性物质适用范围：无菌室、接种箱适用范围：无菌室、接种箱惯用烘箱，灭菌条件：惯用烘箱，灭菌条件：160160下保温下保温1h 1h 适用范围：金属或玻璃器皿适用范围：金属或玻璃器皿4.4.湿热灭菌法湿热灭菌法 利用饱和蒸汽灭菌，条件：利用饱和蒸汽灭菌，条件：121121，30min 30min 适用范围：生产设备及培养基灭菌适用范围：生产设备及培养基灭菌5.5.过滤除菌法过滤除菌法 利用过滤方法阻留微生物利用过滤方法阻留微生物 适用范围：制备无菌空气适用范围：制备无菌空气6.6.火焰灭菌法火焰灭菌法 火焰火焰 适用范围：接种针、玻璃棒、三角瓶口适用范围：接种针、玻璃棒、三角瓶口 第6页谷氨酸棒状杆菌培养液常采取灭菌方法谷氨酸棒状杆菌培养液常采取灭菌方法是（是（）A A高压蒸汽灭菌高压蒸汽灭菌B B高温灭菌高温灭菌C C加入抗生素灭菌加入抗生素灭菌D D酒精灭菌酒精灭菌第7页 二、培养基湿热灭菌二、培养基湿热灭菌湿热灭菌原理湿热灭菌原理灭菌条件灭菌条件灭菌不利方面灭菌不利方面蒸汽含有很强穿透能力，而且在冷凝时蒸汽含有很强穿透能力，而且在冷凝时会放出大量冷凝热，很轻易使蛋白质凝会放出大量冷凝热，很轻易使蛋白质凝固而杀死各种微生物。固而杀死各种微生物。121，30min。同时会破坏培养基中营养成份，甚至同时会破坏培养基中营养成份，甚至产生不利于菌体生长物质。产生不利于菌体生长物质。第8页 将配制好培养基将配制好培养基同时放在同时放在发酵罐或发酵罐或其它装置中，通入蒸汽将培养基和所用其它装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行加热灭菌过程，也称实罐设备一起进行加热灭菌过程，也称实罐灭菌。灭菌。（一）间歇灭菌（一）间歇灭菌（惯用）（惯用）第9页24016012080时间（min)050100150温度升温冷却保温培养基间歇灭菌过程培养基间歇灭菌过程中温度改变情况中温度改变情况过程包含：过程包含：升温、保温和冷却升温、保温和冷却三阶段。三阶段。各阶段对灭菌贡各阶段对灭菌贡献：献：20%20%、75%75%、5%5%。第10页发酵罐发酵罐蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽冷却水冷却水无菌培养基无菌培养基配料罐配料罐泵泵加热塔加热塔维持罐维持罐冷却管冷却管（二）连续灭菌（又称连消）（二）连续灭菌（又称连消）将培养基在发酵罐外经过连续灭菌装置进行将培养基在发酵罐外经过连续灭菌装置进行加热、保温和冷却而进行灭菌。加热、保温和冷却而进行灭菌。连续灭菌基本设备有哪些连续灭菌基本设备有哪些？问题问题第11页连续灭菌流程与设备连续灭菌流程与设备（1 1）配料预热罐，）配料预热罐，将配制好料液预热到将配制好料液预热到6060 70 70 C，以免连续灭菌时因为料液与蒸汽温度相差以免连续灭菌时因为料液与蒸汽温度相差过大而产生水汽撞击声；过大而产生水汽撞击声；（2 2）连消塔，）连消塔，用高温蒸汽使料液用高温蒸汽使料液温度很快升高到温度很快升高到灭菌温度（灭菌温度（126126 132132C）；第12页（3 3）维持罐，）维持罐，使料液在灭菌温度下保持使料液在灭菌温度下保持5 5 7min7min。因为：因为：连消塔加热时间很短，光靠这段时间灭连消塔加热时间很短，光靠这段时间灭菌是不够菌是不够；（4 4）冷却管，）冷却管，使料液使料液冷却到冷却到4040 5050C后（冷水后（冷水喷淋）喷淋），输送到预先灭菌过罐内。，输送到预先灭菌过罐内。第13页连续灭菌过程中温度改变连续灭菌过程中温度改变(虚线虚线)第14页优优 点点缺缺 点点连连续续灭灭菌菌1.高温短时灭菌，培养基营养成份损失少。2.发酵罐占用时间缩短，利用率高。1.设备复杂，操作麻烦,染菌机会多。2.不适合含大量固体物料灭菌。间间歇歇灭灭菌菌1.设备要求低，不需另外加热、冷却装置。2.操作要求低，适合小批量生产规模3.适合含大量固体物料灭菌1.培养基营养物质损失大，灭菌后培养基质量下降2.发酵罐利用率较低3.不适合大规模生产灭菌（三）间歇灭菌与连续灭菌比较（三）间歇灭菌与连续灭菌比较第15页罐头食品在很长时间内不会腐败变质罐头食品在很长时间内不会腐败变质,是是因为因为()()。A.A.罐头密封很严，细菌无法侵入罐头密封很严，细菌无法侵入 B.B.罐头密封很严，细菌无法呼吸罐头密封很严，细菌无法呼吸 C.C.罐头在封罐前经过高温高压灭菌，封罐后罐头在封罐前经过高温高压灭菌，封罐后 罐内没有细菌罐内没有细菌 D.D.罐头在封罐前经过高温高压灭菌，封罐后罐头在封罐前经过高温高压灭菌，封罐后 罐内细菌无法生存罐内细菌无法生存第16页 第二节第二节 空气净化（除菌）空气净化（除菌）发酵对空气无菌程度要求发酵对空气无菌程度要求 普通要求普通要求10001000次使用周期中只允许有次使用周期中只允许有一个菌经过，即经过滤后空气无菌程度为一个菌经过，即经过滤后空气无菌程度为N=10N=10-3-3。第17页空气中微生物空气中微生物(包含细菌、酵母、霉菌和包含细菌、酵母、霉菌和病毒病毒)含量普通为含量普通为10103 3 10104 4个米个米3 3。普通。普通附着在空气中灰尘上或雾滴上。附着在空气中灰尘上或雾滴上。灰尘粒子平均大小约灰尘粒子平均大小约0.6m0.6m左右，空气除左右，空气除菌主要去除空气中微粒菌主要去除空气中微粒(0.6(0.61m1m）。）。第18页一、空气除菌方法一、空气除菌方法 （一）（一）辐射杀菌辐射杀菌（二）（二）热杀菌热杀菌（三）（三）静电除菌静电除菌（四）（四）过滤除菌过滤除菌 第19页二、空气过滤除菌原理与介质二、空气过滤除菌原理与介质 1.1.过滤除菌种类过滤除菌种类绝对过滤：绝对过滤：过滤介质滤孔小于细胞和孢子。过滤介质滤孔小于细胞和孢子。如聚乙烯醇缩甲醛树脂（如聚乙烯醇缩甲醛树脂（PVFPVF）制成）制成0.3 0.3 m m微孔微孔滤膜。滤膜。深层介质过滤：深层介质过滤：介质孔隙普通大于微生物细胞。介质孔隙普通大于微生物细胞。如用棉花、玻璃纤维和颗粒活性炭填充过滤器。如用棉花、玻璃纤维和颗粒活性炭填充过滤器。第20页 2.2.深层介质过滤原理深层介质过滤原理 微粒随气流经过滤层时，因为滤层纤维层层微粒随气流经过滤层时，因为滤层纤维层层妨碍，使气流出现无数次改变运动速度和方向绕妨碍，使气流出现无数次改变运动速度和方向绕流运动，引发微粒与滤层纤维间产生流运动，引发微粒与滤层纤维间产生惯性冲击、惯性冲击、拦截、布朗扩散、重力沉降、静电引力拦截、布朗扩散、重力沉降、静电引力等作用把等作用把微粒滞留在纤维表面上，实现过滤目标。微粒滞留在纤维表面上，实现过滤目标。第21页3.3.空气过滤除菌介质空气过滤除菌介质 （）纤维状或颗粒状过滤介质（）纤维状或颗粒状过滤介质棉花：惯用，有弹性，纤维长度适中。棉花：惯用，有弹性，纤维长度适中。玻璃纤维：直径小，不易折断，过滤效果好。玻璃纤维：直径小，不易折断，过滤效果好。活性炭：要求质地坚硬，颗粒均匀。活性炭：要求质地坚硬，颗粒均匀。缺点：缺点：体积大，装填费时费劲，松紧度不易掌体积大，装填费时费劲，松紧度不易掌握，空气压降大。握，空气压降大。第22页（）纸类过滤介质（）纸类过滤介质超细玻璃纤维纸超细玻璃纤维纸 3 3 6 6张叠在一起使用，过滤效率高，压降小。张叠在一起使用，过滤效率高，压降小。缺点：缺点：强度不大（尤其是受潮后）。强度不大（尤其是受潮后）。第23页发酵生产中制备无菌空气发酵生产中制备无菌空气大致过程大致过程空气空气 空压机空压机 贮气罐贮气罐 冷却冷却 除油水除油水 加热加热 空气预处理空气预处理 总过滤器总过滤器 分过滤器分过滤器 无菌空气无菌空气 空气过滤空气过滤第24页三、空气预处理三、空气预处理 目标目标:提升压缩前空气洁净度提升压缩前空气洁净度去除压缩后空气中油和水去除压缩后空气中油和水第25页1.1.提升压缩前空气洁净度提升压缩前空气洁净度（1 1）提升空气吸气口位置）提升空气吸气口位置（2 2）在空气入口处设置粗过滤器）在空气入口处设置粗过滤器 捕集较大灰尘颗粒，并保护空压机。捕集较大灰尘颗粒，并保护空压机。第26页高空取气管高空取气管为远离地面几十米管子。为远离地面几十米管子。每升高每升高1010米，空气中杂菌降低米，空气中杂菌降低一个数量级。所以从高空取气一个数量级。所以从高空取气要比从低空取气有利得多。要比从低空取气有利得多。第27页高效前置过滤除菌流程高效前置过滤器高效前置过滤器压缩机压缩机贮罐贮罐冷却器冷却器 丝网分离器丝网分离器加热器加热器过滤器过滤器第28页2.2.空气压缩和压缩空气冷却空气压缩和压缩空气冷却（1 1）空气压缩：克服输送过程中过滤介质阻力并）空气压缩：克服输送过程中过滤介质阻力并维持一定气流速度。维持一定气流速度。（2 2）压缩后空气温度显著上升，需冷却。）压缩后空气温度显著上升，需冷却。第29页 因为因为压缩后高温空气能引发过滤介质炭化或燃烧压缩后高温空气能引发过滤介质炭化或燃烧增大发酵罐降温负荷增大发酵罐降温负荷增加培养液水分蒸发增加培养液水分蒸发 普通用列管式冷却器进行冷却。普通用列管式冷却器进行冷却。第30页空气贮罐空气贮罐消除压缩机排出空消除压缩机排出空气量脉冲，维持稳气量脉冲，维持稳定空气压力。定空气压力。利用重力沉降作用利用重力沉降作用除去部分油雾。除去部分油雾。紧接空压机安装。紧接空压机安装。有些装有冷却管有些装有冷却管。第31页3.3.压缩空气除油除水压缩空气除油除水 冷却降温后空气湿度增大，会使过滤介质冷却降温后空气湿度增大，会使过滤介质受潮失效。受潮失效。第32页 两类设备两类设备旋风分离器旋风分离器利用离心力进行沉降，对于利用离心力进行沉降，对于1010 m m以上微粒分离效率较高。以上微粒分离效率较高。丝网分离器丝网分离器利用惯性进行拦截，分离效利用惯性进行拦截，分离效率较高，能除去率较高，能除去2 25 5 m m细小颗粒。细小颗粒。第33页旋风分离器旋风分离器第34页采取惯性拦截采取惯性拦截等机理，有效去除空气等机理，有效去除空气中水、油雾、尘埃，不中水、油雾、尘埃，不锈钢丝网可清洗，使用锈钢丝网可清洗，使用寿命长。寿命长。第35页4.4.空气加热空气加热 将除油水空气加热（温差在将除油水空气加热（温差在10101515C 左右），降低相对湿度（达左右），降低相对湿度（达50%50%60%60%）后，输入过滤器。）后，输入过滤器。用列管换热器。用列管换热器。第36页空气过滤除菌设备流程空气过滤除菌设备流程空压机空压机储罐储罐二级冷却二级冷却加热器加热器空气过滤空气过滤粗过滤粗过滤第37页四、空气过滤器四、空气过滤器过滤除菌关键设备过滤除菌关键设备第38页第39页180M180M3 3发酵罐车间发酵罐车间大型空气压缩机大型空气压缩机第40页发酵车间空气过滤器发酵车间空气过滤器第41页空气净化流程空气净化流程吸气口吸入空气先经过压缩前过滤吸气口吸入空气先经过压缩前过滤进入空气压缩机（进入空气压缩机（120120 150150C）冷却（冷却（2020 2525C），除去油、水，再加热至），除去油、水，再加热至30 30 3535C。最终经过总过滤器和分过滤器，取得洁净度、压最终经过总过滤器和分过滤器，取得洁净度、压力、温度和流量都符合要求无菌空气。力、温度和流量都符合要求无菌空气。第42页