1、 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、灭菌的原理和方法一、灭菌的原理和方法 消毒消毒（disinfectiondisinfection）与灭菌与灭菌（sterilizationsterilization）的区别？的区别？ 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、器具内外的病原微生物。一般只能杀死营养细胞器具内外的病原微生物。一般只能杀死营养细胞而不能杀死细菌芽孢。而不能杀死细菌芽孢。例如，巴氏消毒法，是将例如，巴氏消毒法，是将物料加热至物料加热至6060维持维持30min30min，以杀死不耐高
2、温的微，以杀死不耐高温的微生物营养细胞。生物营养细胞。 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所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子。 消毒不一定能达到灭菌要求，而灭菌则可达消毒不一定能达到灭菌要求，而灭菌则可达到消毒的目的。到消毒的目的。 n关于灭菌和消毒的不正确的理解是（关于灭菌和消毒的不正确的理解是（ ） A A灭菌是指杀灭环境中的一切微生物的细灭菌是指杀灭环境中的一切微生物的细 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的消毒和灭菌实质上是相同的 C C接种环用灼烧法灭菌接种环用灼烧法灭菌
3、 D D常用灭菌的方法有加热法、过滤法、紫外常用灭菌的方法有加热法、过滤法、紫外 线法、化学药品法线法、化学药品法防腐（防腐（antisepsisantisepsis） 防腐就是利用某种理化因素完全抑制霉防腐就是利用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止食品等腐微生物的生长繁殖，从而达到防止食品等发生霉腐的措施。发生霉腐的措施。 （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 除菌的方法除菌的方法 培养基的加热灭菌培养基的加热灭菌 空气的过滤除菌空气的过滤除菌 紫外线或电离辐射紫外线或电
4、离辐射 化学药物灭菌化学药物灭菌 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、皮肤及器械的表面消毒适用范围：环境、皮肤及器械的表面消毒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、接种箱常用烘箱，灭菌条件：常用烘箱，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 30
5、min 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 谷氨酸棒状杆菌的培养液常采用的灭菌谷氨酸棒状杆菌的培养液常采用的灭菌方法是（方法是（ ）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 二、培养基的湿热灭菌二、培养基的湿热灭菌 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
6、方面蒸汽具有很强的穿透能力，而且在冷凝蒸汽具有很强的穿透能力，而且在冷凝时会放出大量的冷凝热，很容易使蛋白时会放出大量的冷凝热，很容易使蛋白质凝固而杀死各种微生物。质凝固而杀死各种微生物。 121，30min。 同时会破坏培养基中的营养成分，甚同时会破坏培养基中的营养成分，甚至产生不利于菌体生长的物质。至产生不利于菌体生长的物质。 将配制好的培养基将配制好的培养基同时放在同时放在发酵罐发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所用设备一起进行加热灭菌的过程，也称用设备一起进行加热灭菌的过程，也称实罐灭菌。实罐灭菌。（一）间歇灭菌（一）间歇灭菌 （常用）（常用）24
7、016012080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的温度变化情况中的温度变化情况过程包括：过程包括：升温、保温和冷却升温、保温和冷却三阶段。三阶段。各阶段对灭菌的各阶段对灭菌的贡献：贡献： 20%20%、75%75%、5%5%。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通过连续灭菌装置进行将培养基在发酵罐外通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。 连续灭菌的基本设备
8、有哪些连续灭菌的基本设备有哪些 ？问题问题连续灭菌的流程与设备连续灭菌的流程与设备（1 1）配料预热罐，）配料预热罐，将配制好的料液预热到将配制好的料液预热到6060 70 70 C ，以免连续灭菌时由于料液与蒸汽温度相差以免连续灭菌时由于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温度很快升高到灭菌温度（到灭菌温度（126126 132132C ）；（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：连消塔加热的时间很短，光靠这段时间连消塔加热的
9、时间很短，光靠这段时间的灭菌是不够的的灭菌是不够的；（4 4）冷却管，）冷却管，使料液使料液冷却到冷却到4040 5050C后（冷后（冷水喷淋）水喷淋） ，输送到预先灭菌过的罐内。，输送到预先灭菌过的罐内。 连续灭菌过程中温度的变化连续灭菌过程中温度的变化( (虚线虚线) ) 优优 点点缺缺 点点连连续续灭灭菌菌1.1.高温短时灭菌，培养基高温短时灭菌，培养基 营养成分损失少。营养成分损失少。2.2.发酵罐占用时间缩短，发酵罐占用时间缩短， 利用率高。利用率高。1.1.设备复杂，操作麻烦设备复杂，操作麻烦, , 染菌机会多。染菌机会多。2.2.不适合含大量固体物不适合含大量固体物 料的灭菌。料
10、的灭菌。间间歇歇灭灭菌菌1.1.设备要求低，不需另外设备要求低，不需另外 加热、冷却装置。加热、冷却装置。2.2.操作要求低，适合小批操作要求低，适合小批 量生产规模量生产规模3.3.适合含大量固体物料的适合含大量固体物料的 灭菌灭菌1.1.培养基的营养物质损培养基的营养物质损 失大，灭菌后培养基失大，灭菌后培养基 质量下降质量下降2.2.发酵罐的利用率较低发酵罐的利用率较低3.3.不适合大规模生产的不适合大规模生产的 灭菌灭菌（三）间歇灭菌与连续灭菌的比较（三）间歇灭菌与连续灭菌的比较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
11、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的要求发酵对空气无菌程度的要求 一般要求一般要求10001000次使用周期中只允许有次使用周期中只允许有一个菌通过，即经过滤后空气的无菌程度一个菌通过，即经过滤后空气的无菌程度为为N=10N=10-
12、3-3。空气中微生物空气中微生物( (包括细菌、酵母、霉菌和包括细菌、酵母、霉菌和病毒病毒) ) 含量一般为含量一般为10103 3 10104 4个米个米3 3。一般。一般附着在空气中的灰尘上或雾滴上。附着在空气中的灰尘上或雾滴上。灰尘粒子的平均大小约灰尘粒子的平均大小约0.6m0.6m左右，空气左右，空气除菌主要去除空气中的微粒除菌主要去除空气中的微粒(0.6(0.61m1m）。）。一、空气除菌的方法一、空气除菌的方法 （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 二、空气过滤除菌的原理与介质二、空气过滤除菌的原理与介
13、质 1.1.过滤除菌的种类过滤除菌的种类绝对过滤：绝对过滤：过滤介质的滤孔小于细胞和孢子。过滤介质的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）制成的）制成的0.3 0.3 m m的的微孔微孔滤膜。滤膜。深层介质过滤：深层介质过滤：介质的孔隙一般大于微生物细胞。介质的孔隙一般大于微生物细胞。如用棉花、玻璃纤维和颗粒活性炭填充的过滤器。如用棉花、玻璃纤维和颗粒活性炭填充的过滤器。 2. 2.深层介质过滤的原理深层介质过滤的原理 微粒随气流通过滤层时，由于滤层纤维的层微粒随气流通过滤层时，由于滤层纤维的层层阻碍，使气流出现无数次改变运动速度和方向层阻碍，使气流出
14、现无数次改变运动速度和方向的绕流运动，引起微粒与滤层纤维间产生的绕流运动，引起微粒与滤层纤维间产生惯性冲惯性冲击、拦截、布朗扩散、重力沉降、静电引力击、拦截、布朗扩散、重力沉降、静电引力等作等作用把微粒滞留在纤维表面上，实现过滤的目的。用把微粒滞留在纤维表面上，实现过滤的目的。 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：常用，有弹性，纤维长度适中。棉花：常用，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
15、点：缺点：体积大，装填费时费力，松紧度不易掌体积大，装填费时费力，松紧度不易掌握，空气压降大。握，空气压降大。（）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（特别是受潮后）。强度不大（特别是受潮后）。发酵生产中制备无菌空气的发酵生产中制备无菌空气的大致过程大致过程 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 空气过滤空气过滤三、空气的预处理三、空气的预处理 目的目的:提
16、高压缩前空气的洁净度提高压缩前空气的洁净度去除压缩后空气中的油和水去除压缩后空气中的油和水1. 1. 提高压缩前空气的洁净度提高压缩前空气的洁净度（1 1）提高空气吸气口的位置）提高空气吸气口的位置（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 捕集较大的灰尘颗粒，并保护空压机。捕集较大的灰尘颗粒，并保护空压机。 为远离地面几十米的管子。为远离地面几十米的管子。 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。因此从高空取气一个数量级。因此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。 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
17、丝网分离器丝网分离器加热器加热器过滤器过滤器 2.2.空气压缩和压缩空气的冷却空气压缩和压缩空气的冷却（1 1）空气压缩：克服输送过程中过滤介质的阻）空气压缩：克服输送过程中过滤介质的阻力并维持一定的气流速度。力并维持一定的气流速度。（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。 因为因为压缩后的高温空气能引起过滤介质的炭化或燃压缩后的高温空气能引起过滤介质的炭化或燃烧烧增大发酵罐的降温负荷增大发酵罐的降温负荷增加培养液水分的蒸发增加培养液水分的蒸发 一般用列管式冷却器进行冷却。一般用列管式冷却器进行冷却。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的脉冲
18、，维持气量的脉冲，维持稳定的空气压力。稳定的空气压力。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。3. 3. 压缩空气的除油除水压缩空气的除油除水 冷却降温后的空气湿度增大，会使过滤介冷却降温后的空气湿度增大，会使过滤介质受潮失效。质受潮失效。 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以上的微粒分离效率较高。以上的微粒分离效率较高。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的细小颗粒。
19、的细小颗粒。含 尘 气 体清 洁 气 体排 气 管排尘BB旋风分离器旋风分离器 采用惯性拦截等采用惯性拦截等机理，有效去除空气中机理，有效去除空气中的水、油雾、尘埃，不的水、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。4.4.空气的加热空气的加热 将除油水的空气加热（温差在将除油水的空气加热（温差在10101515C 左右），降低相对湿度左右），降低相对湿度（达（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。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四、空气过滤器四、空气过滤器过滤除菌的关键设备过滤除菌的关键设备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发酵车间的空气过滤器发酵车间的空气过滤器空气净化的流程空气净化的流程 吸气口吸入的空气先经过压缩前的过滤吸气口吸入的空气先经过压缩前的过滤 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。 最后通过总过滤器和分过滤器，获得洁净度、最后通过总过滤器和分过滤器，获得洁净度、压力、温度和流量都符合要求的无菌空气压力、温度和流量都符合要求的无菌空气。
